電爆活門活塞頭行程超差故障分析

董 琛，張 濤

(海軍裝備部，山西 侯馬 043003)

1 電爆活門結(jié)構(gòu)及存在的故障

電爆活門是某產(chǎn)品的一個(gè)關(guān)鍵部件，主要由閥體、壓螺、發(fā)火管、墊片、活塞頭和隔膜接頭等零部件組成，如圖1所示。電爆活門接收到發(fā)火電信號(hào)后引爆發(fā)火管，發(fā)火管點(diǎn)燃產(chǎn)生的燃?xì)馑查g推動(dòng)墊片和活塞頭運(yùn)動(dòng)，戳破隔膜接頭的金屬膜片，形成一個(gè)小孔，使放氣孔中的高壓氣體經(jīng)過該孔迅速排出，從而作用下一環(huán)節(jié)。

圖1 電爆活門結(jié)構(gòu)示意圖

對(duì)某批電爆活門抽樣的13發(fā)產(chǎn)品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)后的性能檢測(cè)時(shí)，單橋電阻、絕緣電阻、安全電流、發(fā)火電流等性能均合格，在進(jìn)行活塞頭工作要求(行程規(guī)定值為23.2 mm～24.6 mm)檢查時(shí)，其中A15416和A15456兩發(fā)產(chǎn)品點(diǎn)火后活塞頭行程超差，行程分別為25.95 mm和26.20 mm，且隔膜接頭的金屬膜片未被活塞頭完全切斷。通過解剖這兩發(fā)故障，發(fā)現(xiàn)電爆活門活塞頭外圓及其與閥體之間存在粘合劑，如圖2所示。為此，本文通過逐項(xiàng)分析可能造成電爆活門活塞頭行程超差的各種因素，詳細(xì)分析造成故障的原因,提出改進(jìn)措施，并經(jīng)過試驗(yàn)證明措施的有效性。

圖2 故障件解剖圖

2 故障原因分析

通過對(duì)電爆活門生產(chǎn)過程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等過程六要素進(jìn)行分析，找到了造成電爆活門活塞頭行程超差的10種末端事件，如圖3所示。下面將從粘合劑、發(fā)火管、隔膜接頭、活塞頭、墊片和涂膠操作等幾方面詳細(xì)分析電爆活門活塞頭行程超差的原因。

圖3 活塞頭行程超差原因分析關(guān)聯(lián)圖

2.1 粘合劑不合格

粘合劑由環(huán)氧樹脂EP014410-310、鄰苯二甲酸二丁酯、高嶺土和四乙烯五胺四種材料按100∶15∶32∶(11～13)的質(zhì)量比例混合而成，其中環(huán)氧樹脂EP014410-310為主要成分，起粘接作用，鄰苯二甲酸二丁酯為增韌劑，高嶺土為填充劑，四乙烯五胺為固化劑。

查閱粘合劑各組份的質(zhì)量記錄和進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)記錄，粘合劑各組份進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)合格，且均在有效期內(nèi)。對(duì)環(huán)氧樹脂EP014410-310的黏度進(jìn)行檢測(cè)，黏度(25 ℃)在15 181 mPa·s～18 776 mPa·s之間，超出GB/T13657—2011《雙酚A型環(huán)氧樹脂》規(guī)定的黏度(25 ℃)11 000 mPa·s～18 000 mPa·s的上限值。環(huán)氧樹脂的黏度上限超出標(biāo)準(zhǔn)要求，可能會(huì)導(dǎo)致粘合劑黏度降低，影響粘合劑的涂抹。

當(dāng)密封壓螺的粘合劑固化后存在空洞、裂紋、脫落等缺陷時(shí)，發(fā)火管產(chǎn)生的燃?xì)鈴拈y體的注膠孔中逸出，造成推動(dòng)活塞頭的燃?xì)鈩?dòng)能降低，從而使活塞頭行程不足，無法戳破隔膜接頭的金屬膜片。通過觀察故障解剖件，未發(fā)現(xiàn)固化后粘合劑存在缺陷，結(jié)合力良好，可以排除粘合劑不合格的因素。

2.2 發(fā)火管不合格

查閱故障件所使用的該批發(fā)火管生產(chǎn)質(zhì)量記錄和進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)記錄(如表1所示)可知:發(fā)火管的殼底厚度、裝藥量、外徑和阻值等指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 故障產(chǎn)品中發(fā)火管的參數(shù)

對(duì)A15456#故障件進(jìn)行解剖，發(fā)現(xiàn)發(fā)火管的殼底完全脫離殼體，殼體外圓完好，發(fā)火管正常工作。

查閱故障件所使用發(fā)火管生產(chǎn)質(zhì)量記錄和進(jìn)廠復(fù)驗(yàn)記錄可知，發(fā)火管的外徑尺寸符合標(biāo)準(zhǔn)要求。由于使用后的發(fā)火管外徑尺寸無法復(fù)測(cè)，因此對(duì)其同批次的10件發(fā)火管外徑用外徑千分尺進(jìn)行復(fù)測(cè)，結(jié)果如表2所示。由表2可以看出:發(fā)火管外徑尺寸一致性良好，均符合技術(shù)要求，故可以排除發(fā)火管不合格的因素。

表2 故障產(chǎn)品同批中發(fā)火管的外徑

2.3 隔膜接頭不合格

隔膜接頭硬度應(yīng)滿足HB131±4。當(dāng)隔膜接頭的硬度偏大或偏小時(shí)，活塞頭戳破隔膜的阻力就會(huì)產(chǎn)生變化，從而影響活塞頭戳破隔膜接頭后的行程。對(duì)13件隔膜接頭的硬度進(jìn)行復(fù)測(cè)，結(jié)果如表3所示。

表3 隔膜接頭硬度 HB

表4 1503401-600批隔膜接頭抽樣檢測(cè)結(jié)果

2.4 活塞頭不合格

查閱活塞頭的硬度測(cè)量記錄，該批電爆活門使用的活塞頭的硬度均為HRC40，符合技術(shù)要求規(guī)定的HRC40±2。

表5 1503601-900批活塞頭抽樣復(fù)測(cè)結(jié)果

從復(fù)測(cè)尺寸來看，活塞頭尺寸均符合技術(shù)要求，可以排除活塞頭硬度、外徑對(duì)活塞頭行程超差的影響。

2.5 墊片外徑尺寸超差

表6 1504601-800批墊片外徑尺寸抽樣檢測(cè)結(jié)果

2.6 涂膠操作問題

經(jīng)查閱裝配工藝，發(fā)現(xiàn)涂膠裝配過程不夠詳細(xì)具體。閥體內(nèi)螺紋沒有規(guī)定是否需要涂抹粘合劑，而且固膠后工藝規(guī)程中沒有規(guī)定檢測(cè)活塞頭運(yùn)動(dòng)靈活性的方法。壓螺放入閥體為傾斜狀態(tài)，當(dāng)壓螺外螺紋和閥體內(nèi)螺紋上涂抹的粘合劑較多，且粘合劑黏度低時(shí)，壓螺上的粘合劑就會(huì)流入閥體孔內(nèi)，壓螺擰上閥體后行成一個(gè)密封腔，隨著壓螺的擰緊,密封腔內(nèi)壓力增加迫使流入閥體孔內(nèi)的粘合劑沿閥體與發(fā)火管和墊片之間的縫隙流到活塞頭上，將活塞頭與閥體粘接在一起，導(dǎo)致活塞頭運(yùn)動(dòng)不靈活，即導(dǎo)致活塞頭行程超差。且裝配前要求活塞頭能在閥體內(nèi)自然下滑，裝配中要求粘合劑不得流到活塞頭上，但是固膠后工藝規(guī)程中沒有規(guī)定檢測(cè)活塞頭運(yùn)動(dòng)靈活性的方法。經(jīng)過解剖故障件，發(fā)現(xiàn)活塞頭外圓及其與閥體之間存在粘合劑，不能排除涂膠過程不規(guī)范的因素。

3 原因分析及改進(jìn)措施

取本批未裝配的電爆活門6件(A15442、A15445、A15452、A15457、A15459、A15463)，其中A15445、A15457、A15459在其活塞頭外圓上及其與閥體之間涂抹粘合劑，其余三件不涂抹且固化后確保活塞頭靈活運(yùn)動(dòng)。將6件產(chǎn)品進(jìn)行發(fā)火試驗(yàn)，活塞頭的運(yùn)動(dòng)行程檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

從表7可以看出:A15442、A15452、A15463三件產(chǎn)品活塞頭行程未超差，A15445、A15457、A15459三件產(chǎn)品的活塞頭行程均超差，從而驗(yàn)證了故障的原因，即粘合劑進(jìn)入到活塞頭與閥體之間，使活塞頭不能靈活運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致活塞頭行程不夠。

表7 活塞頭運(yùn)動(dòng)行程試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

為了提高電爆活門工作的可靠性，避免粘合劑進(jìn)入活塞頭與閥體之間，更換了黏度符合要求的環(huán)氧樹脂EP014410-310，同時(shí)對(duì)裝配工藝提出幾點(diǎn)改進(jìn)：①壓螺擰入閥體前檢查閥體孔內(nèi)應(yīng)無粘合劑；②要求在壓螺外螺紋部分均勻涂抹粘合劑，閥體內(nèi)螺紋上不涂抹粘合劑，并及時(shí)將發(fā)火管和壓螺一起擰入閥體腔內(nèi)；③固膠后采用來回晃動(dòng)閥體的方法檢查活塞頭能否在閥體內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)，以避免粘合劑意外流入活塞頭而粘接住閥體；④對(duì)與故障批同期裝配的電爆活門，采用來回晃動(dòng)閥體的方法檢查活塞頭能否在閥體內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)，從而確認(rèn)粘合劑是否流到活塞頭上，將活塞頭不能靈活運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)品剔除。

措施實(shí)施后，對(duì)1705401-500批電爆活門環(huán)境試驗(yàn)后活塞頭工作行程檢查合格率100%；1706501-600批100件電爆活門活塞頭均能在閥體內(nèi)靈活運(yùn)動(dòng)，粘合劑沒有流到活塞頭上，環(huán)境試驗(yàn)后活塞頭工作行程檢查合格率100%。

4 結(jié)論與建議

本文通過建立故障樹逐項(xiàng)分析可能造成電爆活門活塞頭行程超差的各種因素，詳細(xì)分析了造成故障的原因并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明電爆活門活塞頭行程超差故障的原因是由于其活塞頭外圓上及其與閥體之間存在粘合劑而導(dǎo)致的。通過采取針對(duì)措施，問題得到徹底解決。