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)的質量。通過對現有產品的分解再裝、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)化設定了兩種試驗方案，采用合理的工藝安排來改進裝配質量，提高產品依次合格率，對后續(xù)類似產品的裝配有一定的借鑒意義。

關鍵詞：安全閥 開啟壓力 摸索試驗 垂直度

中圖分類號：U261 文獻標識碼：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。該產品研制以來，每批生產數量較少，期間各方面人員變化較大，產品裝配試驗質量情況沒有詳細記載和總結。在后續(xù)安全閥生產過程中，產品交收試驗出現不穩(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工作，對安全閥零組件的加工質量、裝配試驗過程進行了分析，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)化的預期目標還有一定的差距，還需不斷總結經驗，優(yōu)化工藝，以使產品試驗合格率得到進一步提升。

1 存在的關鍵技術和難點

1.1 安全閥結構與難點分析

安全閥為活塞式結構，主要由殼體、彈簧、座盤、活門組件、活門座等組成[1]，該產品結構較簡單，但以往生產過程中經常出現質量不穩(wěn)定的情況，如“漏氣量超標”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鍵技術之一。

1.2 高溫工作打開壓力及流量的穩(wěn)定性

經過對高溫工作試驗不合格的安全閥分解檢查，發(fā)現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)的彈簧出現伸長情況，進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)定性是又一項關鍵技術[2]。

2 攻關技術方案和措施

2.1 零組件加工質量控制

殼體內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，因此需嚴格控制零件的加工質量，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，影響產品性能。

安全閥性能調試時，打開壓力靠活門座旋入旋出進行調解，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，進行必要地選配，保證配合間隙的一致性；對彈簧進行檢測，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)，保證安全閥內的所有組件處于豎直狀態(tài)。

高溫工作試驗的產品，對做試驗后的活門組件壓痕進行分析和測量。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。又經過對彈簧進行檢測，發(fā)現變形位移與力值變化呈線性關系，通過計算初步得出規(guī)律：彈簧在工作區(qū)域內每變形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下限要求，安全閥常溫調試打開壓力應控制在中上限。

3 攻關過程、主要工藝試驗及取得的效果

3.1 攻關摸索試驗情況

此次對已加工完配套零件的安全閥產品進行工藝研究，根據之前安全閥高溫試驗存在的問題，經研究決定先選取已配套的部分安全閥進行摸索試驗。此次摸索試驗隨機選取3臺已配套的安全閥，分別標記為1#、2#、3#，更換了活門組件，對相關零部件進行檢測，3臺產品裝配過程中，彈簧、座盤和活門組件均保持豎直狀態(tài)裝入，進行常溫調試。

首次摸索試驗3臺產品，2臺合格，高溫試驗合格率試驗66.7%。試驗結束后將3臺進行分解檢查，發(fā)現2#產品的殼體內孔一側出現磨損現象，3#產品的殼體內孔未出現磨損現象，1#產品的殼體內孔一側出現輕微的磨損現象，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量較少，因此繼續(xù)進行加倍摸索試驗。重新隨機選取3臺已配套的安全閥，共計6臺，分別標記為：4#、5#和6#，另外將第1次的3臺產品更換磨損件，6臺產品裝配過程中，彈簧、座盤和活門組件均保持豎直狀態(tài)裝入，對6臺進行常溫調試，常溫調試合格后，驗證高溫工作試驗對安全閥性能的影響，對另外3臺產品4#，5#和6#，先進行高溫保溫，恢復至常溫后進行漏氣量和打開壓力試驗，若打開壓力偏低，則重新進行調試至0.91～0.92 MPa，合格后進行高溫工作試驗。

從上述試驗情況可以看出，該批安全閥試驗不穩(wěn)定，經分解檢查統(tǒng)計分析，發(fā)現該批彈簧力值及垂直度存在一定散差[3]；經研究決定對活門組件加工工藝進行改進，采用磨加工的方法重新加工一批；對彈簧垂直度進行加嚴控制、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 產品裝配試驗情況

經過優(yōu)化裝配安全閥在調試過程進行加嚴控制，有聲響出現的產品同樣視為調試不合格，進行分解再裝。經統(tǒng)計，產品的一次裝調調試合格率為83%。

將調試過程中出現聲響的安全閥進行分解，經過分析發(fā)現，活門組件外徑處潤滑脂的涂抹對調試過程中的聲響出現存在影響，潤滑脂對活門組件與殼體內孔的間隙產生影響。重新裝配過程中對潤滑脂的涂抹進行加嚴控制，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，潤滑脂要求不能產生堆積和突起，保持均勻狀態(tài)。對剩余7發(fā)產品進行再調試，合格率達到100%。

產品一次裝調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品陸續(xù)進行返修，同樣使用以上方法對裝配過程進行控制。對常溫調試試驗進行統(tǒng)計，共返修產品65臺次，一次調試合格率均達到100%；每次返修的不同數量產品高溫工作試驗合格率呈上升趨勢，約在60%～80%左右。

4 結語

經過采取措施，常溫調試達到了合格率100%的指標要求；交收試驗合格率較100%的預期目標還有一定差距，還需不斷優(yōu)化和改進。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行研究。經過該批產品生產實踐證明，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%的預期目標還有一定差距，后續(xù)還需進一步研究和改進。

參考文獻

[1] 楊源泉.閥門設計手冊[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試[J].閥門，2003（4）：34-36.