从球阀的阀罩、阀座结构布置的合理性考虑，应科学选择硬质合金阀球的大小。硬质合金阀球直径较大，有利于液体流动设计，但泵阀开启欠灵，阀罩结构设计可能也有困难。故不宜一味追求大阀球。应该在结构允许的前提下，尽量采用直径最为合适的硬质合金阀球。

固定阀阀球直径比游动阀阀球直径大1至2档，但对于杆式泵而言，固定阀不得过大，否则抽油泵无法插入油管。对于特殊用途的抽油泵，硬质合金阀球直径应根据特殊性能要求来选择。如耐砂抽油泵的上游动阀，应选择较小的硬质合金阀球，才能使液体通过阀座、阀罩时流速加大，从而提高对阀座口的冲翩能力，同时形成一定程度的涡流，使沉积的泥砂扰动，以便使其随液体排出泵外。




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球阀是机械采油设备的主要部件，工作时受到含有腐蚀介质及砂粒的高速原油的冲刷，且阀球与阀座以10~15次/min的频率相互撞击，其密封性能容易破坏。硬质合金阀球表面密封性能损坏可分四种类型，第一种为均匀的腐蚀与磨损，第二种为不规则的蚀坑，第三种为片状剥落，第四种为表面选择腐蚀。硬质合金阀球密封性能失效原因与阀球工作状况，腐蚀介质、阀球材质性能、受力状态及砂粒磨损等因素有关。硬质合金阀球作为密封启闭件，球体球面为密封面，球体球面的圆度和粗糙度影响着硬密封球阀的密封性能，必须对硬质合金球体球面进行精加工。

精密硬质合金阀球具有高强度、高耐磨、高精度、耐高温、耐腐蚀等特点，在石油行业轴承等方面得到广泛应用。精密硬质合金球硬度高达HRA87以上，是钢球洛式硬度的两倍以上。其耐磨性能比最好的高速钢高出15~20倍。因此，精密硬质合金阀球具有较高的密封性能。




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硬质合金车刀前角是车刀前面与基面的夹角，其主要作用是使车刀刃口锋利，减少切削变形，使切削省力，切屑易排出。前角的大小既会影响切削变形和切削力，也会影响工件表面的粗糙度和刀具的强度与寿命。  

硬质合金车刀前角选择原则是：  
1.    根据工件材质选择车刀前角。当工件的材料较软时，车刀就应当选择较大的前角；当工件的材料较硬时，车刀就应当选择较小的前角；当车削塑性材料时，车刀就应当选择较大的前角；当车削脆性材料时，车刀就应当选择较小的前角。
2.    根据被加工工件的精度要求选择车刀前角。粗车或车削有硬皮的铸锻工件时，车刀就应当选择较小的前角；精车时，为了使工件表面的粗糙度好一些，车刀一般应当选取较大的前角。
3.    根据车刀自身材质情况选择车刀前角。当车刀自身材质的强度和韧性较差，加工工件时，车刀就应当取较小的前角；反之，车刀就应当取较大的前角。

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车削用硬质合金可转位刀片主要采用CVD涂层工艺提高涂层的结合强度和可靠性，其耐磨性和抗崩刃性能等与过去相比有了大幅度提高。车削用硬质合金可转位刀片优势体现在：

（1）耐磨性提高
在实际应用中，可以通过细颗粒的Al2O3平滑涂层的厚膜化来提高硬质合金基体与涂层的附着强度，从而提高耐磨性；也可以通过提高TiAlN涂层中Al的比例来增强耐磨性能。
（2）抗崩刃性提高
对硬质合金基体（超细颗粒合金）进行表层强韧化处理，能防止切削时刀片刃口的崩刃及破损等。同时，在涂层硬质合金方面采用了改善基体与涂层的结合强度作为提高刀具可靠性和寿命的关键措施。
（3）粘结现象减少
在质软且韧性高的SCM系钢材车削加工中，刀片切削刃容易发生材料粘结现象，引起涂层剥离及崩刃的发生。采用特殊Ti化合物使涂层表面平滑的刀片可以抑制崩刃及粘结现象的发生。
（4）刀片刃口更加锋利
为防止车削用硬质合金可转位刀片刃部涂层剥离，一般的方法是将刃口做成R形状。在小零件和沟槽切削时所用刀片的刀刃很锋利，所以，PVD涂层厚度控制在3μm最适用。


 

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硬质合金可转位车刀在使用过程当中，操作人员应注意以下事项：

1.    刀片松动
车削时硬质合金可转位刀片如果出现因振动而造成刀片松动而打刀,应检查刀片是否没有夹紧、夹紧元件是否变形。
2.刀尖打刀
如果出现刀尖打刀,应检查刀片刀尖底面与刀垫间是否有间隙,夹紧时有无刀片抬高现象,刀片材质的抗弯强度是否过低等。
3.不正常的声音
切削时如果产生吱吱叫声,可能是因刀具装夹不牢固；刀具磨损严重；刀杆伸出过长,刚性不足；以及工件刚性不足或夹具刚性差、夹固不牢等原因所造成的。
4.刀尖处冒火星
如切削时刀尖处冒火星,表明刀具已严重磨损,刀尖或切削刃工作部分有缺口甚至崩刃,也可能是切削速度过高所致。因此,应更换切削刃或刀片,适当调整切削速度。
5.刀片表层剥离
切削时如果刀片表层有剥离现象,对于使用冷却液的刀片材料,则应增大切削液的流量,并在切削前就开始浇注直至刀具退出；对于不宜使用切削液的高硬度刀片材料,应不使用切削液,进行干切削。




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油井开采到中后期，原油的含砂量急骤上升，含砂原油以高速高压冲刷硬质合金阀球表面会造成阀球磨损。根据自由磨粒水动力学磨损机制，具有一定动能的坚硬砂粒冲击硬质合金阀球的过流表面，可能引起两种形式磨损。其一为弹-塑性变形而发生的材料微体积磨损。在此过程中，粒的动能转变为硬质合金阀球的弹一塑性变形，可引起接触点处的塑性变形，形成冲击凹坑，挤出材料堆积在坑的边缘，并在后续砂粒的不断冲击下，受挤压和移动或剪切，最终脱落。此外，塑性变形的冷作硬化表面具有较高的硬度和脆性，易于产生脆断或疲劳开裂，导致材料的剥落。另一种形式为砂粒尖角与硬质合金阀球接触后横向移动，切出一定数量的微体积材料，无数砂粒长期的微切削作用，造成明显的硬质合金阀球体积磨损。

因此，油井开采应选择高硬度，高耐磨性，抗冲击，抗冲蚀疲劳的硬质合金阀球。




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在理想情况下，硬质合金阀球与阀座在闭合时应形成线接触带，但在闭合时的冲击、井下压力、高速油流作用下，阀球与阀座的接触部位会产生一定弹性变形，由线接触变成面接触，成为一条接触环带。弹性力学空间体受力分析理论指出：在上述接触环带上将产生压应力、剪应力及拉应力。由于硬质合金阀球每次与阀座接触后又悬浮在油流中且可任意转动，每次与阀座接触的部位都可能改变，因而球表面各点的受力状态就是随机变化的。在这种复杂交变应力状态下，以表面蚀坑为应力集中源开始萌生疲劳裂纹。值得注意的是，硬质合金阀球与座相互接触的频率是每分钟10~15次，这恰是最有利于腐蚀疲劳裂纹扩展的频率。当这些裂纹穿过晶粒而扩展时，腐蚀介质渗入裂纹前沿，由于交变应力破坏保护膜的形成，使新暴露出来的表面不断受到腐蚀。

这样，硬质合金阀球在腐蚀与疲劳的交互作用下破坏。针对这种不利工作条件，应该提高硬质合金阀球的抗压抗拉和抗腐蚀疲劳性能。




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阀球、阀座的作用是单向地控制油流的流动，其工作介质为气、水、油、砂、蜡、胶质沥青等多种成份，是一种随机变化的、非均匀的三相介质，工作条件十分恶劣。硬质合金阀球作为球阀的重要组成部分，具有如下性能：

1.抗腐蚀。阀门密封面腐蚀是指密封面在介质长期作用下发生氧化还原反应产生麻点、穿孔等的一种破坏形式，如果阀球被腐蚀，就不能保证密封性。而硬质合金阀球具有优越的抗腐蚀性能，且化学性质稳定，具有较长的使用寿命。

2.抗擦伤。阀球球面擦伤是指阀球在相对阀座运动过程中，密封面因摩擦而引起损伤的一种破坏形式，这种擦伤必然引起密封面的泄漏，因此，阀球必须具有良好的抗擦伤性能。硬质合金阀球具有高耐磨性、高硬度，在相对运动过程中，硬质合金阀球不易磨损，从而具有较好的密封性能。

3.抗冲蚀和气蚀。阀球表面冲蚀是指阀门密封面不断受介质的冲击而损坏的一种破坏形式，含固体磨粒的流体介质以及高压差高流速流体介质对阀球的冲蚀尤其严重。阀球面气蚀是指流动液体中气泡破裂形成的振动波造成阀门密封面损坏的一种破坏形式。冲蚀和气蚀严重破坏阀球密封面的密封性，因此，阀门密封面必须具有抗冲蚀和气蚀的性能。而硬质合金阀球恰恰能满足这些要求。

4.较高的硬度。流体介质中往往有一些固体异物，阀球应有一定硬度，以避免启闭件关闭时被划伤或垫伤。硬质合金阀球硬度高达HRA87以上，是钢球洛式硬度的两倍以上，具有较高的优越性。




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球阀是一种以球体作为关闭件，可借助手柄或其它驱动装置驱动球体旋转90°，使硬质合金阀球球体通孔阀体通道中心线重合或垂直，实现全开或全关动作的阀门，常用的球阀从结构上可分为浮动球球阀与固定球球阀。浮动球球阀主要由阀体、球体、阀座、阀杆、手柄(或其它驱动装置)组成。硬质合金浮动球球阀球体无支撑轴支撑，仅依靠两个阀座予以支撑，同时阀杆与硬质合金阀球活动连接，所以硬质合金阀球呈“浮动”状态。借助于手柄(或其它驱动装置)驱动阀杆，球体可以自由地在两阀座之间旋转。当硬质合金阀球通孔与阀体通道孔对准时，球阀呈开启状态，流体流通；当球体转动90°，球体通孔与阀体通道孔相垂直时球阀呈关闭状态，此时，硬质合金阀球在流体压力的作用下被推向阀门出口侧阀座，阀门密封。

球体擦伤是指阀门启闭件在相对阀座运动过程中，球体因摩擦而引起损伤的一种破坏形式，这种擦伤必然引起密封面的泄漏，因此，阀球球体必须具有良好的耐腐蚀性能。而硬质合金具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，使其成为阀球的首选材料。




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