閥芯微小孔毛刺去除方法

■首都航天機械公司 （北京 100076） 范會玉 陳 靖 遲宏波 楊一明 馬 寧 王春玲

閥芯微小孔毛刺去除方法

■首都航天機械公司 （北京 100076） 范會玉 陳 靖 遲宏波 楊一明 馬 寧 王春玲

摘要：針對某航天閥芯微小深孔毛刺去除困難的問題，研究了電解去毛刺工藝方法。主要包括微小深孔電解去毛刺工具陰極設計、參數(shù)控制及加工后零件的清洗。研究結果表明，對于微小深孔，只要合理設計工具陰極及控制加工參數(shù)，就可以有效去除毛刺，保證零件質量。

對液體推進劑運載火箭和導彈來說，閥門是調節(jié)液體介質的流量、壓力或打開、切斷介質通路的流體部件，通常安裝在管路中或儲箱上。閥門的種類很多，主要包括減壓器、壓調器、穩(wěn)壓器、安全溢出閥、保險閥、排氣閥及電磁閥等。

閥門組件結構通常都比較復雜，閥芯導向配合間隙小，閥芯與閥座貼合嚴密，密封性要求高；其內部流體通路迂回曲折，有很多小直徑相交孔、深孔、盲孔。閥門加工精密、裝配調試要求高、試驗環(huán)節(jié)多。因此閥門對多余物比較敏感，多余物的危害很大，應嚴加控制。

閥芯是閥門中的關鍵零件，它與閥座組成密封副，控制介質流動和流速。為建立流體流道，或因反饋壓力需要，在閥芯上往往加工有連通孔，一般是比較深的微小孔。此處相交孔多余物檢查為質量控制點，應采用特殊工藝方法予以保證。

1. 閥芯去毛刺工藝方法選擇

某航天增壓電磁閥閥芯零件如圖1a所示，2個微小深孔尺寸為φ0.4mm，加工方法為鉆削加工。在零件中心孔φ16mm方向可見相交處存在明顯毛刺，圖1b所示為內窺鏡下觀察到翻邊毛刺。

目前去除毛刺的方法主要有機械式拋光法、磁力研磨法、化學拋光法和電解去毛刺法等。對于直徑較大孔采用上述方法去毛刺技術比較成熟，但是對于直徑小于0.5mm的微小孔，機械式拋光或磁力研磨拋光可能會導致磨料、微小顆粒或材料移除物等物質將微小孔覆蓋，甚至填滿堵塞；化學拋光加工時間較長，而且會對零件非加工表面產(chǎn)生腐蝕；電解去毛刺法無機械力、可達性好，適用于強度較低及傳統(tǒng)方法難以到達的區(qū)域。

考慮到該零件相交孔處位置較深，一般工具可達性差，而且孔小，工具不易準確定位目標處，因此擬選用電解去毛刺方法。

圖1　閥芯示意圖

2. 電解去毛刺原理

電解去毛刺的基本原理是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽極溶解的原理對金屬零件進行加工，同時利用毛刺處電力線集中、局部電流密度大以及電化學溶解速度快的特點，使毛刺等突出部位優(yōu)先得到去除，即電化學的“尖端效應”現(xiàn)象。電解去毛刺時，零件接電源正極，構成陽極；工具電極接電源負極，構成陰極，兩極之間保持一定的間隙，其間充滿流動的電解液，接通電源后，電化學反應開始進行（見圖2）。

圖2　電解去毛刺示意圖

3. 閥芯電解去毛刺工藝試驗

（1）去毛刺工具電極設計。根據(jù)零件微小孔的加工方法，鉆削毛刺位于φ16mm孔方向，同時由于φ0.4mm小孔工具電極制作困難，因此考慮從φ16mm孔一次進行兩處相交孔毛刺去除。由于φ16mm孔尺寸精度及表面粗糙度均有較高要求，因此電解去毛刺時需對零件非加工面做好防護，防止對非加工面的雜散腐蝕，電極設計時需要對電極非工作面進行絕緣保護。

電極桿材料選用導電良好的黃銅，絕緣套采用氟塑料或硬塑料，絕緣層厚度約為0.4～0.6mm，絕緣套對應2個φ0.4mm微小孔部位加工2個φ1m m通孔，用于露出局部電極桿作為電解去毛刺的工作刃，電極設計時應嚴格控制工作刃的位置，保證電極裝入零件后與相交孔部位相對應，以實現(xiàn)對相交孔處毛刺的有效去除（見圖3）。

（2）閥芯電解去毛刺的工藝參數(shù)。電解去毛刺設備：D K3740 B；零件材料：1 Cr 18 Ni 9 Ti；電解液：8% ～16% NaNO3溶液；加工電壓：20V；電解液壓力：0.2～0.4MPa；加工時間：10～20s；溫度：室溫。

加工過程注意事項：①零件裝夾過程需將電極2個φ1mm工作刃與零件2個φ0.4mm對準，確保去除效果。②開啟電解液按鈕后，仔細觀察零件兩個微小孔是否有電解液噴出，若流液不暢，需停止加工，仔細調整電極工作刃與零件的相對位置，直至兩個微小孔噴液暢通后方可進行加工。③加工時間根據(jù)毛刺去除效果確定，可先加工10s進行內窺檢查。

（3）零件清洗。零件加工完成后發(fā)現(xiàn)，φ16mm內腔中對應兩個微孔附近存在電解產(chǎn)物流出時產(chǎn)生的彩色條紋，去除方法如下：①用綢布蘸取適量體積濃度為1:1的硝酸擦拭內腔中彩色條紋，直至條紋消失。②用酒精擦拭內腔。③用清水將零件內腔清洗干凈。

圖3　閥芯電解去毛刺工具陰極及加工示意圖

圖4　毛刺去除前后對比

（4）試驗結果。采用韋林XLGO+系列工業(yè)內窺鏡，對2個φ0.4mm與φ16mm相交處進行內窺檢查，零件加工10s后大部分零件相交孔處已無毛刺，個別零件微小孔處還存在少量毛刺，再加工10s后，內窺檢查毛刺均被去除

（見圖4b）。

4. 結語

（1）微小孔電解去毛刺的關鍵是工具電極的設計，工具電極的工作刃應精確對準毛刺部位，并對零件的非加工面做好防護，確保加工質量。

（2）合理選擇加工時間，以剛好去掉毛刺為宜，時間過長會對微小孔附近造成過度腐蝕，降低產(chǎn)品精度。

（3）采用電解去毛刺方法可以實現(xiàn)對微孔相交處毛刺的有效去除，單件加工只需要幾十秒的時間，加工效率高，質量好。

（4）電解去毛刺工藝只需準備專用的工具陰極和少量的NaNO3電解液（根據(jù)電解槽容積大約100～500L）。加工過程中工具陰極無損耗，一次投資可大批量生產(chǎn)。

總之，電解去除毛刺工藝效率高、質量好、成本低，對于微小孔去毛刺優(yōu)勢更加明顯，可進一步推廣應用。

參考文獻：

[1] 王春玲，頓賽英，鄭德晃，等.火箭與導彈產(chǎn)品多余物控制[M].北京：中國宇航出版社，2009.

[2] 徐文驥，余自遠，孫晶，等. 微小孔電化學去毛刺試驗研究[J].航空制造技術，2011(19)：70-75.

專家點評

電解去除毛刺適用于傳統(tǒng)拋光方法難以到達的工件內腔區(qū)域，可以實現(xiàn)對微孔相交處毛刺的有效去除。該文以閥芯零件直徑0.4mm的微小孔為例，詳細介紹了電解去除毛刺的方法和過程。文章寫得很好，工藝試驗中的每一個步驟都做到圖文并茂，細致入微，有一定的參考價值。

收稿日期：（20141223）