旋塞阀气密性研究

龙延山

（广东万和热能科技有限公司 佛山 528300）

引言

旋塞阀广泛应用在油田开采设备、输送设备及家用灶具等产品中，主要是一种用于接通和切断气路的安全开关；旋塞阀动作及不动作时，都必须保证密封面要有较好的密封性能，以保证燃气不向外泄漏；属于产品及设备重要核心组成部分；密封性能作为考核产品的主要性能指标之一，一旦存在密封性漏气不良情况，会带给客户以及社会非常大严重后果；这对于旋塞阀的阀体及阀芯的加工精度要求较高，特别是两者之间锥度的吻合精度要求极高，所以阀体孔锥度、阀芯锥度精度是直接影响到产品气密性能的重要因素。

介于阀体、阀芯两者之间锥度精度，存在制造上的偏差因素；本文通过不研磨锥面工艺，找出机加工时存在的偏差以及不正确的装配方式而形成的偏差，总结规律优选出合理的消除公差的方法，从而提高生产效率及降低产品成本，提升锥度面精度，满足阀芯、阀体之间的密封性能要求。

1 阀芯、阀体加工锥度面精度分析

阀芯与阀体的锥度精度主要通过加工工艺、工装、刀具及加工精度来保证，在生产过程中一般采用气动5 000倍的双管浮标测量仪检测锥度，作为现场最常见的检验方法，主要通过刻度数值来判断精度，衡量锥面的压痕情况；在生产检验中，在阀芯锥面、阀体锥度孔面上分布较均匀的压痕，是比较理想的锥面零偏差，属于完全吻合同一条线上的状态（见图 1（a））；阀芯锥面、阀体锥度孔面配合有显示的间断压痕，属于偏离吻合线的上限和下限，即是不同一条线上的状态（如图 1（b）、（c）、（d））。

图1 阀体、阀芯锥面偏差

图1（b）、（c）机加工后，两者之间压痕不大，间断压痕比较轻微时，可通过研磨工艺消除偏差，可以达到良好的密封性能效果；若工件加工存在比较大的偏差时（如图 1（d）所示），研磨后基本也达不到相应的密封性能；图 1（a）此类情况不需要研磨消除偏差，符合技术要求范围内的公差，基本属于零偏差，有较好的密封性能效果；以上这几种情况主要是由机加工时存在精度偏差造成的。

阀体的加工工艺分析：第一，阀体内锥面比较长，内端孔直径锥面较小，必须采用细长的刀才能加工；第二，锥面有进气孔，形成断面；第三，阀体一般采用压铸铝、铜材料制作，材质偏软，钢性比较低，且铸件有粗糙、沙孔、杂质等。机加工造成偏差因素如图2。

阀体锥面有断面，锥面加工过程中，刀口易磨损造成偏差（图2（a））；刀杆较长，钢性不够走刀时容易偏离刀的加工直线轨迹，让刀形成偏差；（图2（a））；阀体材质的钢性较软，以及锥面有断面情况，在精加工时，容易让刀导致断断续续切削，加工不在一条直线上，形成偏差（图2（b））。

以上所产生的偏差β表示为：

式中：

α阀体理论斜度；

γ阀体加工后斜度；

d 阀体锥孔大头直径；

d1阀体锥孔理论小头直径；

图2 阀体加工偏差

d2加工后阀体锥孔小头直径；

阀芯的加工工艺分析：

阀芯一般采用铜制作，阀芯锥面有孔，形成断面，机加工时让刀刀口易磨损产生偏差（如图3（a））；气动夹具误差，而且阀芯材质钢性低，机加工时刀具受力不均匀，阀芯轻微走位，形成偏差（如图3（b））；加工时进给量过大造成刀口磨损形成偏差（如图3（a））；阀芯所产生的偏差β的同阀体计算方法一样。

2 消除机加工偏差的方法

消除阀芯、阀体锥度面的加工偏差，可从以下几个方面来解决：

1）根据产品的性能技术要求，通过偏差公式分析出理想的阀体锥度，选择合理锥度长度，避免尺寸过长；

2）采用一体刀，避免用机夹刀加工，定期矫正刀具，并选择高耐磨性的金钢材质刀具，刀口不易磨损；

3）选用钢性较好的刀杆，提升刀杆强度，避免让刀；

4）提高铸件的表面粗糙精度，调整好铸坯，避免生产坯件沙孔过多等不良情况；

5）分两道工序切削锥度面，粗切削后，再精切削，精车时调低机床进给量，调高机床转速；

6）工装夹具定期调整检测矫正，避免装夹不到位虚位情况。

3 装配不良密封性分析

阀体与阀芯组立时引起不良情况；比如在机加工零配件时，没有充分处理干净毛刺、粉尘没清洗干净透彻，装配时毛刺、铝粉堵塞，引起气密性不良。

如图（4）所示。

主要因素为：

1）精车锥面部件留有利角，容易在装配时刮伤锥面表面精度；

2）铝粉、铜粉细微颗粒及毛刺清洗不彻底干净。

4 提高装配精度的方法

如图5所示，部件增加工艺的倒角，避免产品上有利角情况；精车时，增加自动清洗锥面铝粉、铜粉细微颗粒，避免吸在锥面上，保证锥面干净光洁；产品装配后气密性才更有保障。

5 结语

旋塞阀广泛应用在燃气具上，阀门密封性能一直存在着需要继续改良的空间，机加工的偏差及装配不良为主要影响气密性能的因素；解决机加工偏差问题提高气密性能，可通过提高机加工精度及装配精度，本文进行了简单的工艺性分析，找出消除偏差的几种方法，从而取消当前阀芯、阀体研磨传统方式；生产效率迅速提升、成本低、产品寿命更长、气密性能更好，并减少废水排放，升级燃气具气密性能；随着制造工艺不断发展，新工艺和新技术不断涌现，未来的燃气具产品的阀门气密性能会有更好解决方法。

图3 阀芯加工偏差

图4 利角旋塞阀体、阀芯配合示意

图5 倒角旋塞阀体、阀芯配合示意