提高安全閥試驗合格率的工藝優(yōu)化

趙鳳鳴　王赫

摘 要：安全閥是氣路系統(tǒng)上的重要部件，其性能的可靠性直接影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量。通過對現(xiàn)有產(chǎn)品的分解再裝、試驗驗證、性能分析等來確定和找到影響安全閥的重要因素，從而在裝配過程中將其避免。此次工藝優(yōu)化設(shè)定了兩種試驗方案，采用合理的工藝安排來改進(jìn)裝配質(zhì)量，提高產(chǎn)品依次合格率，對后續(xù)類似產(chǎn)品的裝配有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：安全閥 開啟壓力 摸索試驗 垂直度

中圖分類號：U261 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（b）-0064-02

安全閥是氣路系統(tǒng)上的重要組成部件之一。該產(chǎn)品研制以來，每批生產(chǎn)數(shù)量較少，期間各方面人員變化較大，產(chǎn)品裝配試驗質(zhì)量情況沒有詳細(xì)記載和總結(jié)。在后續(xù)安全閥生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品交收試驗出現(xiàn)不穩(wěn)定情況，即高溫工作打開壓力試驗過程中，安全閥流量異常不穩(wěn)定，超出流量范圍，并且伴有活門組件與殼體之間摩擦沖擊的響聲。針對此情況開展工藝攻關(guān)工作，對安全閥零組件的加工質(zhì)量、裝配試驗過程進(jìn)行了分析，在采取控制措施后安全閥一次試驗合格率有了明顯提高，但與工藝優(yōu)化的預(yù)期目標(biāo)還有一定的差距，還需不斷總結(jié)經(jīng)驗，優(yōu)化工藝，以使產(chǎn)品試驗合格率得到進(jìn)一步提升。

1 存在的關(guān)鍵技術(shù)和難點

1.1 安全閥結(jié)構(gòu)與難點分析

安全閥為活塞式結(jié)構(gòu)，主要由殼體、彈簧、座盤、活門組件、活門座等組成[1]，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較簡單，但以往生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定的情況，如“漏氣量超標(biāo)”問題、“打開壓力不穩(wěn)定”問題。初始裝配時，彈簧自由狀態(tài)下活門組件與殼體定位面只有0.7 mm，此時活門座與殼體剛剛接觸，處于旋入狀態(tài)，因此活門組件、活門座處于不定位狀態(tài)。如果彈簧垂直度偏差較大，裝入活門座壓縮彈簧時，會使彈簧與座盤、活門組件以及殼體之間處于非同軸狀態(tài)，造成活門組件與殼體之間運動不靈活。軸系零件的尺寸精度以及與殼體之間的匹配是關(guān)鍵技術(shù)之一。

1.2 高溫工作打開壓力及流量的穩(wěn)定性

經(jīng)過對高溫工作試驗不合格的安全閥分解檢查，發(fā)現(xiàn)活門組件非金屬面存在一定深度的壓痕，造成配套裝配狀態(tài)的彈簧出現(xiàn)伸長情況，進(jìn)而造成打開壓力的變化。因此控制高溫工作試驗安全閥打開壓力以及流量的穩(wěn)定性是又一項關(guān)鍵技術(shù)[2]。

2 攻關(guān)技術(shù)方案和措施

2.1 零組件加工質(zhì)量控制

殼體內(nèi)孔與活門組件外圓的配合尺寸對安全閥動作的靈活性和工作的穩(wěn)定性有重要影響，因此需嚴(yán)格控制零件的加工質(zhì)量，使尺寸滿足裝配要求。彈簧的垂直度直接影響裝配零件的軸向位置關(guān)系，垂直度偏差大容易造成座盤以及活門組件與殼體不同軸，影響產(chǎn)品性能。

安全閥性能調(diào)試時，打開壓力靠活門座旋入旋出進(jìn)行調(diào)解，利用彈簧壓縮到一定位置來保證打開壓力滿足規(guī)定要求，控制彈簧的垂直度是必要的。

2.2 裝配調(diào)試過程控制

測量并記錄殼體與活門組件配合部位尺寸，記錄實測值，進(jìn)行必要地選配，保證配合間隙的一致性；對彈簧進(jìn)行檢測，使用塞尺，水平臺和直角尺測量彈簧的垂直度。將彈簧緊靠直角尺，測量過程使用塞尺進(jìn)行檢查，要求彈簧的垂直度為0.2 mm，對垂直度不合格的彈簧進(jìn)行篩選。裝配彈簧、座盤時，目視與殼體同軸。

裝配活門組件時，殼體豎直放置，使活門組件自由狀態(tài)與座盤接觸，用手輕壓活門組件，感覺其靈活引入殼體，此時保持活門組件位置不動，通過活門座壓緊活門組件并旋入殼體螺紋1～2扣，然后在臺鉆上正式通過芯棒壓活門組件與活門座脫離，保證活門座旋入到位后再松開活門組件至其與活門座密封面接觸。整個操作過程可保證活門組件始終保持豎直狀態(tài)，保證安全閥內(nèi)的所有組件處于豎直狀態(tài)。

高溫工作試驗的產(chǎn)品，對做試驗后的活門組件壓痕進(jìn)行分析和測量。對所有試驗更換下的活門組件壓痕測量統(tǒng)計，壓痕深度均在0.35 mm左右。由于活門組件產(chǎn)生壓痕，在活門座位置不變的情況下，活門組件整體向活門座方向移動約0.3 mm，即彈簧相應(yīng)地伸長，造成彈簧壓縮量變小，從而使安全閥打開壓力下降。又經(jīng)過對彈簧進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)變形位移與力值變化呈線性關(guān)系，通過計算初步得出規(guī)律：彈簧在工作區(qū)域內(nèi)每變形0.3 mm，打開壓力變化0.03 MPa左右。因此為滿足高溫試驗指標(biāo)下限要求，安全閥常溫調(diào)試打開壓力應(yīng)控制在中上限。

3 攻關(guān)過程、主要工藝試驗及取得的效果

3.1 攻關(guān)摸索試驗情況

此次對已加工完配套零件的安全閥產(chǎn)品進(jìn)行工藝研究，根據(jù)之前安全閥高溫試驗存在的問題，經(jīng)研究決定先選取已配套的部分安全閥進(jìn)行摸索試驗。此次摸索試驗隨機選取3臺已配套的安全閥，分別標(biāo)記為1#、2#、3#，更換了活門組件，對相關(guān)零部件進(jìn)行檢測，3臺產(chǎn)品裝配過程中，彈簧、座盤和活門組件均保持豎直狀態(tài)裝入，進(jìn)行常溫調(diào)試。

首次摸索試驗3臺產(chǎn)品，2臺合格，高溫試驗合格率試驗66.7%。試驗結(jié)束后將3臺進(jìn)行分解檢查，發(fā)現(xiàn)2#產(chǎn)品的殼體內(nèi)孔一側(cè)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，3#產(chǎn)品的殼體內(nèi)孔未出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，1#產(chǎn)品的殼體內(nèi)孔一側(cè)出現(xiàn)輕微的磨損現(xiàn)象，分解下的活門組件均存在明顯的壓痕。

由于首次摸索試驗數(shù)量較少，因此繼續(xù)進(jìn)行加倍摸索試驗。重新隨機選取3臺已配套的安全閥，共計6臺，分別標(biāo)記為：4#、5#和6#，另外將第1次的3臺產(chǎn)品更換磨損件，6臺產(chǎn)品裝配過程中，彈簧、座盤和活門組件均保持豎直狀態(tài)裝入，對6臺進(jìn)行常溫調(diào)試，常溫調(diào)試合格后，驗證高溫工作試驗對安全閥性能的影響，對另外3臺產(chǎn)品4#，5#和6#，先進(jìn)行高溫保溫，恢復(fù)至常溫后進(jìn)行漏氣量和打開壓力試驗，若打開壓力偏低，則重新進(jìn)行調(diào)試至0.91～0.92 MPa，合格后進(jìn)行高溫工作試驗。

從上述試驗情況可以看出，該批安全閥試驗不穩(wěn)定，經(jīng)分解檢查統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)該批彈簧力值及垂直度存在一定散差[3]；經(jīng)研究決定對活門組件加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用磨加工的方法重新加工一批；對彈簧垂直度進(jìn)行加嚴(yán)控制、力值按中上限加工，為后續(xù)安全閥配套裝配及試驗所用。

3.2 產(chǎn)品裝配試驗情況

經(jīng)過優(yōu)化裝配安全閥在調(diào)試過程進(jìn)行加嚴(yán)控制，有聲響出現(xiàn)的產(chǎn)品同樣視為調(diào)試不合格，進(jìn)行分解再裝。經(jīng)統(tǒng)計，產(chǎn)品的一次裝調(diào)調(diào)試合格率為83%。

將調(diào)試過程中出現(xiàn)聲響的安全閥進(jìn)行分解，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，活門組件外徑處潤滑脂的涂抹對調(diào)試過程中的聲響出現(xiàn)存在影響，潤滑脂對活門組件與殼體內(nèi)孔的間隙產(chǎn)生影響。重新裝配過程中對潤滑脂的涂抹進(jìn)行加嚴(yán)控制，涂抹均勻的一薄層，涂抹后用手將多余潤滑脂擦掉。由于潤滑脂的涂抹無法量化要求，要求操作者涂抹后觀察活門組件的外端面，潤滑脂要求不能產(chǎn)生堆積和突起，保持均勻狀態(tài)。對剩余7發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行再調(diào)試，合格率達(dá)到100%。

產(chǎn)品一次裝調(diào)后的高溫工作試驗合格23臺，合格率為56.1%。對安全閥高溫試驗，低溫試驗及振動試驗不合格的產(chǎn)品陸續(xù)進(jìn)行返修，同樣使用以上方法對裝配過程進(jìn)行控制。對常溫調(diào)試試驗進(jìn)行統(tǒng)計，共返修產(chǎn)品65臺次，一次調(diào)試合格率均達(dá)到100%；每次返修的不同數(shù)量產(chǎn)品高溫工作試驗合格率呈上升趨勢，約在60%～80%左右。

4 結(jié)語

經(jīng)過采取措施，常溫調(diào)試達(dá)到了合格率100%的指標(biāo)要求；交收試驗合格率較100%的預(yù)期目標(biāo)還有一定差距，還需不斷優(yōu)化和改進(jìn)。此次工藝優(yōu)化工作，歷時半年多的時間，期間多次召開專題會進(jìn)行研究。經(jīng)過該批產(chǎn)品生產(chǎn)實踐證明，確定的零組件加工以及裝配過程控制等工藝優(yōu)化措施是有效的，工藝優(yōu)化取得了一定的效果，但交收試驗合格率較100%的預(yù)期目標(biāo)還有一定差距，后續(xù)還需進(jìn)一步研究和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊源泉.閥門設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.

[2] 陳光國.安全閥的使用與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.

[3] 趙春岳，吉守軍.淺談彈簧式安全閥的選用和調(diào)試[J].閥門，2003（4）：34-36.