摘要：介紹耐腐型金屬管浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)著重闡述為保證產(chǎn)品性能而在工藝上采取的措施。
1引信
金屬管浮子流量計(jì)用于連續(xù)測(cè)量封閉管道中液體、氣體的體積流量,壓力損失小且恒定,測(cè)量范圍寬,工作可靠,對(duì)儀表前后直管段長(zhǎng)度要求不高,使用維護(hù)方便。因此在化工、石油、冶金、醫(yī)藥、輕工等部.門獲得了廣泛的應(yīng)用。
耐腐型金屬管浮子流量計(jì)是在金屬管中襯聚四氟乙烯以隔離腐蝕性介質(zhì)和測(cè)量管,保證測(cè)量的持久性和正確率。隨著近年來石化和鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展,對(duì)耐腐型浮子流量計(jì)的需求呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì),這要求浮子流量計(jì)的生產(chǎn)廠商提高產(chǎn)品的正確率和可靠性，更好地滿足用戶需求。
2制造工藝分析
2.1聚四氟乙烯
聚四氟乙烯是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物,是一種類似于聚乙烯的透明或不透明的蠟狀物,密度為2.2g/cm³,吸水率小于0.01%。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)與聚乙烯相似,只是聚乙烯中的全部氫原子都被氟原子所取代。由于C-F鍵鍵能高,性能穩(wěn)定,因而其耐化學(xué)腐蝕性佳,能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化介質(zhì)、高于300℃的氫氧化鈉之外的所有強(qiáng)酸(包括王水),以及強(qiáng)氧化劑、還原劑和各種有機(jī)溶劑的作用。
聚四氟乙烯以其優(yōu)異的耐高低溫性能和化學(xué)穩(wěn)定性、很好的電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自潤(rùn)滑性,在化工、石油、紡織、電子電氣、醫(yī)療、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。.
2.2制造工藝分析
利用聚四氟乙烯優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,將其襯壓在金屬管中或包覆在金屬棒外就能充分發(fā)揮其耐腐蝕作用,這是組成耐腐型金屬管浮子流量計(jì)的主要部件錐管和浮子,其性能的好壞決定了流量計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣。
聚四氟乙烯的成型工藝比較特殊和復(fù)雜,經(jīng)過技術(shù)人員的聯(lián)合攻關(guān)和多次試制取得了良好的結(jié)果,摸索出一套行之有效的工藝方法。耐腐型金屬管浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
為了保持聚四氟乙烯零件尺寸的穩(wěn)定性,規(guī)定其溫度應(yīng)用范圍是70℃以下。在試制的初始階段,用常規(guī)加工方法,即按圖紙尺寸進(jìn)行錐管和浮子的加工,可以發(fā)現(xiàn),在常溫下工作正常的浮子在高溫試驗(yàn)中出現(xiàn)了卡死現(xiàn)象,反復(fù)的試驗(yàn)都得到同樣的結(jié)果。實(shí)際測(cè)量表明:浮子尺寸變化不大，因此推斷是由于錐管尺寸的變化引起卡死現(xiàn)象。通過理論計(jì)算，得出結(jié)論，以利改進(jìn)。
從錐管的結(jié)構(gòu)看(截取直管段一段)，如圖2所示外層是金屬測(cè)量管，內(nèi)層是聚四氟乙烯襯里，由于溫度變化不大，金屬測(cè)量管尺寸的變化可以不考慮，即D不變。從資料.上可查到聚四氟乙烯在0~100C內(nèi)的線脹系數(shù)為0.5x104/℃.下面以DN25口徑為例，計(jì)算當(dāng)溫度t從20℃變化到70℃時(shí)內(nèi)徑d的大小。
a為線脹系數(shù);
△t為溫度變化量(℃)。
流量計(jì)工作時(shí)兩端都要固定，長(zhǎng)度方面的變化受到限制，故h保持不變，因而這部分體積變化是由內(nèi)徑d的變化引起的，故:
理論計(jì)算表明當(dāng)溫度從20℃變化到70℃時(shí)，錐管直管段尺寸小了0.21mm,這就是引起浮子卡死的原因，也說明按常規(guī)方法加工錐管是不合理的，為了弄清溫度對(duì)錐管尺寸的影響，繼續(xù)進(jìn)行溫度試驗(yàn)。還以DN25口徑為例，結(jié)果如表1所示。
從試驗(yàn)結(jié)果可以看到，在第1次進(jìn)行100℃、1.5h的溫度試驗(yàn)后，錐管直管段的尺寸就已經(jīng)變小了，冷卻到常溫時(shí)，尺寸并沒有恢復(fù);再進(jìn)行第2次溫度試驗(yàn)時(shí)，錐管尺寸的變化已經(jīng)不大，因此可將錐管先粗加工，接著進(jìn)行老化試驗(yàn)，最后再精加工，這樣零件尺寸受溫度的影響應(yīng)該很小。為了證實(shí)這一點(diǎn)，重新進(jìn)行溫度試驗(yàn)，試驗(yàn)情況如表2所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明先前的估計(jì)是正確的，經(jīng)過老化處理后再精加工的錐管完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)過數(shù)次試驗(yàn),可以得出如下結(jié)論:耐腐型浮子流量計(jì)錐管的加工工藝和基型產(chǎn)品有很大不同,合理的工藝過程應(yīng)該是粗加工錐管,老化(100℃、2h)→精加工成形。
由于錐管老化試驗(yàn)的溫度為100℃,而產(chǎn)品的使用溫度只有70℃,因此按改進(jìn)的工藝加工錐管,必定能滿足產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。
將上述結(jié)論加以推廣,應(yīng)用于耐腐型浮子流量計(jì)的所有口徑,結(jié)果是令人滿意的,產(chǎn)品質(zhì)量完全滿足用戶的現(xiàn)場(chǎng)條件,產(chǎn)品性能優(yōu)良。所以說“合理的工藝過程是產(chǎn)品性能的保證”。
3結(jié)論
“機(jī)械制造,工藝為本”,這是通過對(duì)機(jī)械制造工業(yè)發(fā)展的分析,對(duì)機(jī)械制造過程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的-條重要規(guī)律。只有充分認(rèn)識(shí)這一規(guī)律,抓住機(jī)械制造工藝這一根本不放,才能使我國(guó)機(jī)械I業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中以雄厚的企業(yè)工藝實(shí)力和應(yīng)變能力,以優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的產(chǎn)品盡快立足于勝利者的行列之中。
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