[发明专利]制作钛合金波纹管机械密封装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛合金波纹管机械密封装置的制作方法。

背景技术

钛合金波纹管机械密封结构装置虽然各有差异，但主要是由密封环和波纹管两部分组成，前者起密封作用，后者起弹性元件作用。钛合金波纹管机械密封的主要优点，第一具有耐腐蚀特性，其耐腐蚀程度超过不锈钢的10余倍；第二是钛材的线膨胀系数很小。一般为8～9左右，石墨的为6～7，镶嵌环后在升温时不易脱落，而一般不锈钢线膨胀系数约为16左右；第三是钛材比重轻，一般金属为7～8，但钛材为4～5左右。传统钛合金波纹管机械密封装置的制作方法和步骤主要是：波纹片成型→波纹管焊接→热处理→性能测试→安装密封环→研磨密封面等工序。该传统制作方法的缺点是：如波纹片成型是将落下的片料，用定型模具压紧再进行一次波片定型处理，然后加工外径使波片型面稳定再进行焊接，在焊接时因钛合金在高温下，容易吸氢、吸氧后就发生氢脆，使其疲劳强度减弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金波纹管机械密封装置的制作方法，其解决了背景技术中钛合金波纹管机械密封装置容易发生氢脆，使其疲劳强度减弱的技术问题。

一种钛合金波纹管机械密封装置的制作方法，包括以下步骤：

1)波纹片成型

首先，对钛合金钣料进行热处理。

其次，掌握波纹片成型后的回弹量，

波纹片模压成型是制作钛合金波纹管的重要工艺之一，单片上的波纹由若干个不同圆弧和边缘角按照弹性理论设计组成，因此对波纹片型面及尺寸要求较为严格。

2)波纹管焊接：

1.专用焊接夹具：

首先焊内孔，采用内孔焊接专用夹具将两波片作为一单元进行焊接。

其次焊外圆，用外圆焊接夹具将已焊好内圆的波纹片单元逐个迭加焊接外圆。焊接夹具是保证每个波纹片内外圆同心，并保证其角度和间距相等。

2.焊接工艺

由于钛合金在焊接过程中会吸收空气中的氢气，使焊缝变脆，机械性能明显下降，严重影响波纹管的质量，为此焊接中必须采用某种惰性气体进行保护，以保证焊缝质量。波纹管焊接采用氩弧焊或微束等离子焊均可以，其工艺参数(电流，电压，焊接速度)按钛合金钣料的厚度来确定。

3)热处理

钛合金波纹管焊接后会产生焊接应力，必须通过热处理来消除焊缝应力，以确保波纹管焊缝的性能及弹性的稳定，同时也提高抗蚀能力，我们采用真空热处理，根椐波纹管的大小、厚度及焊缝直径来确定热处理参数。

4)检测

需要在氦质谱仪上利用专用模具按操作程序做试验。除了检查波纹管焊接质量外，很重要是进行弹力测试和真空度检测。

本发明的有益效果：

1.可以将钛材这种非常难以超薄焊接及线膨胀系数又小的，而且非常耐磨的材质用到石油化工企业的诸如PTA、PX等装置之中，因这种设备与介质接触的零部件均为钛材，其它材质(因不能同时耐腐蚀与耐高温等原因)不适合，通过这种工艺达到适应现场使用的目的。

2.采取双水内冷的方法使其焊接时很容易散热，保证了性能。热处理时一边要非常规的压死，消除圆周应力然后再拉长，最后再进行定形热处理，其它检测与安装与常规一致。

附图说明

图1为内孔焊接专用夹具示意图；

图2为外圆焊接夹具示意图；

图3为外圆焊接夹具剖面示意图。

具体实施方法

一种钛合金波纹管机械密封装置的制作方法，包括以下步骤：

1)波纹片成型。

首先，对钛合金钣料进行热处理。其次，掌握波纹片成型后的回弹量，

波纹片模压成型是制作钛合金波纹管的重要工艺之一，单片上的波纹由若干个不同圆弧和边缘角按照弹性理论设计组成，因此对波纹片型面及尺寸要求较为严格。

2)波纹管焊接：

1.专用焊接夹具：

首先焊内孔，采用内孔焊接专用夹具将两波片作为一单元进行焊接。

其次焊外圆，用外圆焊接夹具将已焊好内圆的波纹片单元逐个迭加焊接外圆。焊接夹具是保证每个波纹片内外圆同心，并保证其角度和间距相等。

2.焊接工艺

由于钛合金在焊接过程中会吸收空气中的氢气，使焊缝变脆，机械性能明显下降，严重影响波纹管的质量，为此焊接中必须采用某种惰性气体进行保护，以保证焊缝质量。波纹管焊接采用氩弧焊或微束等离子焊均可以，其工艺参数(电流，电压，焊接速度)按钛合金钣料的厚度来确定。

3)热处理