閥芯閥套手動研磨修復研究

鄭文明，劉 雨，郝彥光

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司設備部，河北唐山 063200）

0 引言

比例閥、伺服閥是液壓系統(tǒng)的核心元件，在冶金行業(yè)中廣泛應用于軋機、鑄機、卷取機、剪子等液壓系統(tǒng)設備[1-2]。比例閥、伺服閥將微弱的電氣輸入信號放大并轉換成大功率液壓能量輸出，其通過控制閥芯、閥套之間的相對位移量來改變閥芯棱邊、閥套棱邊形成的節(jié)流面積，進而控制液體流量和壓力，具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大等特點[3-4]。由于加工精度高，所以成本較高、維護難度較大、故障率較高。

研究表明，液壓系統(tǒng)80%的故障與液壓液污染有關，而其中75%以上是固體顆粒污染造成的[5-6]。油液中的污染顆粒進入滑閥副閥芯、閥套配合間隙，造成閥芯、閥套表面損傷，摩擦阻力增大，閥芯卡滯[7]。比例閥、伺服閥靜態(tài)特性空載流量曲線（簡稱流量曲線）——滯環(huán)增大，控制精度下降，引起液壓系統(tǒng)的不穩(wěn)定運行。提高比例閥、伺服閥的修復精度，提高修復率，降低設備維護成本，對保障設備穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 故障現(xiàn)象

某鋼鐵廠鍍鋅線焊機夾鉗橫移液壓缸出現(xiàn)動作緩慢和位置超差報警現(xiàn)象，不能滿足生產(chǎn)要求?？刂崎y為比例換向閥：品牌力士樂；型號4WREE 10 W1-50-23G24K31A1V；額定流量50 L/min。將故障比例換向閥上液壓實驗臺檢測流量曲線，檢測結果如圖1 所示：滯環(huán)11.62%；控制信號﹢10 V 時，流量27 L/min；控制信號-10 V 時，流量33 L/min，不滿足使用要求。

圖1 故障比例換向閥流量曲線

2 閥芯、閥套加工工藝

比例閥、伺服閥閥套、閥芯是組成滑閥副的關鍵部件，用作功率級液壓放大器[8]；在某些閥中，還用作前置級液壓放大器。閥芯、閥套配合表面粗糙度不好，幾何形狀不好，將增大滑閥副側壓力和摩擦力。其主要技術要求如：①閥芯、閥套配合表面粗糙度應≤0.1 μm；②閥芯、閥套內(nèi)、外圓度和圓柱度均≤1 μm；③閥套、閥芯滑動配合間隙2～4 μm[9]；④使用熱處理硬度≥58 HRC 的優(yōu)質高強度合金鋼；⑤閥芯、閥套節(jié)流邊銳邊R≤0.5 μm[10]。

3 研磨

手工研磨依靠工人經(jīng)驗，對工人水平要求較高，其中對研磨方法和研磨液選擇要求也非常高。通過查閱論文、書籍和大量的實踐經(jīng)驗，摸索出閥芯、閥套手動研磨修復方法，提高了比例閥、伺服閥修復成功率和修復精度，降低設備維護成本。

（1）磨粒選擇。賈康在精密閥芯光整加工實驗研究中選用濃度為10%的8000 目白剛玉微粉，明顯去除了零件車削后殘留的表面條紋[11]。根據(jù)磨粒種類及用途和磨粒粒度分類及用途，考慮到閥芯、閥套滑動配合間隙為2～4 μm，選用W2.5 顆粒號數(shù)白剛玉微粉進行試驗。

（2）研磨液制作。實踐證明，研磨液成分和配比直接影響研磨效果，研磨液組成成分中對加工效果影響最為明顯的是磨粒種類和磨粒粒度；除磨粒種類和磨粒粒度外，配比比例也會引起研磨表面質量的變化。本次修復中使用的研磨液經(jīng)過多次試驗摸索得來，其組成為W2.5 白剛玉微粉和煤油：磨料起研磨切削作用，煤油起冷卻、稀釋磨料作用。白剛玉微粉、煤油重量按照1∶3 配比。

4 修復方法及難點

用閥芯蘸取攪拌均勻的研磨液，將閥芯插入閥套中水平放置，采用軸向滑動、旋轉對磨方法。注意事項：①閥芯、閥套精度要求高，研磨過程中因受力不均勻、操作方法不合理，影響閥芯、閥套圓度和圓柱度[12]；②研磨過程中由于摩擦生熱，持續(xù)的操作容易使零件的表面出現(xiàn)微小變形，影響閥芯、閥套圓度和圓柱度；③為保證比例閥、伺服閥性能，閥芯、閥套工作邊均需保持銳邊[13]；④每研磨一定次數(shù)后，應將閥芯旋轉一定角度，保證閥芯、閥套磨削量均勻；⑤為了保證修復精度和泄漏量增加量最小、需盡量減小磨削量[14]。因此，需要對比例閥、伺服閥不斷拆解、研磨、裝卸、測試，直到測試曲線滿足要求。

在手動研磨5～10 min 后明顯感覺閥芯、閥套間摩擦力變小。將閥芯、閥套傾斜一定角度，閥芯依靠重力能在閥套內(nèi)自由滑動為佳。清洗閥芯、閥套上研磨液，組裝后上試驗臺測試，比例換向閥流量曲線如圖2 所示：滯環(huán)3%；控制信號+10 V 時，流量45 L/min；控制信號-10 V 時，流量45 L/min。經(jīng)研磨修復后的比例換向閥上機使用正常，滿足設備功能精度要求。

圖2 修復后比例換向閥流量曲線

手動研磨需操作者經(jīng)過多年操作，積累豐富的經(jīng)驗，總結出操作難點及方法，目前一次研磨修復合格率在50%以上，最終比例閥、伺服閥修復率提高30%以上，而且修復后的比例閥、伺服閥在機使用穩(wěn)定性良好。

5 結論

修復中使用的研磨液經(jīng)過多次試驗摸索，能有效消除閥芯、閥套表面損傷。閥芯、閥套高精度的零件修復提高了比例閥、伺服閥修復成功率和修復精度，降低設備維護成本。手工研磨修復閥芯、閥套是一項精密的加工技術，即需要不斷地試驗、摸索加工方法，研磨過程中還要耐心、細心[15]。