閥芯閥套手動(dòng)研磨修復(fù)研究

鄭文明，劉 雨，郝彥光

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司設(shè)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(yīng)用于軋機(jī)、鑄機(jī)、卷取機(jī)、剪子等液壓系統(tǒng)設(shè)備[1-2]。比例閥、伺服閥將微弱的電氣輸入信號(hào)放大并轉(zhuǎn)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(duì)位移量來改變閥芯棱邊、閥套棱邊形成的節(jié)流面積，進(jìn)而控制液體流量和壓力，具有控制精度高、響應(yīng)速度快、輸出功率大等特點(diǎn)[3-4]。由于加工精度高，所以成本較高、維護(hù)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(guān)，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(jìn)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(jiǎn)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(yùn)行。提高比例閥、伺服閥的修復(fù)精度，提高修復(fù)率，降低設(shè)備維護(hù)成本，對(duì)保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

1 故障現(xiàn)象

某鋼鐵廠鍍鋅線焊機(jī)夾鉗橫移液壓缸出現(xiàn)動(dòng)作緩慢和位置超差報(bào)警現(xiàn)象，不能滿足生產(chǎn)要求。控制閥為比例換向閥：品牌力士樂；型號(hào)4WREE 10 W1-50-23G24K31A1V；額定流量50 L/min。將故障比例換向閥上液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)流量曲線，檢測(cè)結(jié)果如圖1 所示：滯環(huán)11.62%；控制信號(hào)﹢10 V 時(shí)，流量27 L/min；控制信號(hào)-10 V 時(shí)，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(guān)鍵部件，用作功率級(jí)液壓放大器[8]；在某些閥中，還用作前置級(jí)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(cè)壓力和摩擦力。其主要技術(shù)要求如：①閥芯、閥套配合表面粗糙度應(yīng)≤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(dòng)配合間隙2～4 μm[9]；④使用熱處理硬度≥58 HRC 的優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)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(yàn)，對(duì)工人水平要求較高，其中對(duì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，摸索出閥芯、閥套手動(dòng)研磨修復(fù)方法，提高了比例閥、伺服閥修復(fù)成功率和修復(fù)精度，降低設(shè)備維護(hù)成本。

（1）磨粒選擇。賈康在精密閥芯光整加工實(shí)驗(yàn)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(dòng)配合間隙為2～4 μm，選用W2.5 顆粒號(hào)數(shù)白剛玉微粉進(jìn)行試驗(yàn)。

（2）研磨液制作。實(shí)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(duì)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(huì)引起研磨表面質(zhì)量的變化。本次修復(fù)中使用的研磨液經(jīng)過多次試驗(yàn)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(fù)方法及難點(diǎn)

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(dòng)、旋轉(zhuǎn)對(duì)磨方法。注意事項(xiàng)：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(yīng)將閥芯旋轉(zhuǎn)一定角度，保證閥芯、閥套磨削量均勻；⑤為了保證修復(fù)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(duì)比例閥、伺服閥不斷拆解、研磨、裝卸、測(cè)試，直到測(cè)試曲線滿足要求。

在手動(dòng)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(dòng)為佳。清洗閥芯、閥套上研磨液，組裝后上試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試，比例換向閥流量曲線如圖2 所示：滯環(huán)3%；控制信號(hào)+10 V 時(shí)，流量45 L/min；控制信號(hào)-10 V 時(shí)，流量45 L/min。經(jīng)研磨修復(fù)后的比例換向閥上機(jī)使用正常，滿足設(shè)備功能精度要求。

圖2 修復(fù)后比例換向閥流量曲線

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

5 結(jié)論

修復(fù)中使用的研磨液經(jīng)過多次試驗(yàn)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(fù)提高了比例閥、伺服閥修復(fù)成功率和修復(fù)精度，降低設(shè)備維護(hù)成本。手工研磨修復(fù)閥芯、閥套是一項(xiàng)精密的加工技術(shù)，即需要不斷地試驗(yàn)、摸索加工方法，研磨過程中還要耐心、細(xì)心[15]。