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 電爆活門結構及存在的故障

電爆活門是某產品的一個關鍵部件，主要由閥體、壓螺、發火管、墊片、活塞頭和隔膜接頭等零部件組成，如圖1所示。電爆活門接收到發火電信號后引爆發火管，發火管點燃產生的燃氣瞬間推動墊片和活塞頭運動，戳破隔膜接頭的金屬膜片，形成一個小孔，使放氣孔中的高壓氣體經過該孔迅速排出，從而作用下一環節。

圖1 電爆活門結構示意圖

對某批電爆活門抽樣的13發產品進行環境試驗后的性能檢測時，單橋電阻、絕緣電阻、安全電流、發火電流等性能均合格，在進行活塞頭工作要求(行程規定值為23.2 mm～24.6 mm)檢查時，其中A15416和A15456兩發產品點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。通過解剖這兩發故障，發現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，本文通過逐項分析可能造成電爆活門活塞頭行程超差的各種因素，詳細分析造成故障的原因,提出改進措施，并經過試驗證明措施的有效性。

圖2 故障件解剖圖

2 故障原因分析

通過對電爆活門生產過程中的人、機、料、法、環、測等過程六要素進行分析，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、發火管、隔膜接頭、活塞頭、墊片和涂膠操作等幾方面詳細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聯圖

2.1 粘合劑不合格

粘合劑由環氧樹脂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)的質量比例混合而成，其中環氧樹脂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量記錄和進廠復驗記錄，粘合劑各組份進廠復驗合格，且均在有效期內。對環氧樹脂EP014410-310的黏度進行檢測，黏度(25 ℃)在15 181 mPa·s～18 776 mPa·s之間，超出GB/T13657—2011《雙酚A型環氧樹脂》規定的黏度(25 ℃)11 000 mPa·s～18 000 mPa·s的上限值。環氧樹脂的黏度上限超出標準要求，可能會導致粘合劑黏度降低，影響粘合劑的涂抹。

當密封壓螺的粘合劑固化后存在空洞、裂紋、脫落等缺陷時，發火管產生的燃氣從閥體的注膠孔中逸出，造成推動活塞頭的燃氣動能降低，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，未發現固化后粘合劑存在缺陷，結合力良好，可以排除粘合劑不合格的因素。

2.2 發火管不合格

查閱故障件所使用的該批發火管生產質量記錄和進廠復驗記錄(如表1所示)可知:發火管的殼底厚度、裝藥量、外徑和阻值等指標符合標準要求。

表1 故障產品中發火管的參數

對A15456#故障件進行解剖，發現發火管的殼底完全脫離殼體，殼體外圓完好，發火管正常工作。

查閱故障件所使用發火管生產質量記錄和進廠復驗記錄可知，發火管的外徑尺寸符合標準要求。由于使用后的發火管外徑尺寸無法復測，因此對其同批次的10件發火管外徑用外徑千分尺進行復測，結果如表2所示。由表2可以看出:發火管外徑尺寸一致性良好，均符合技術要求，故可以排除發火管不合格的因素。

表2 故障產品同批中發火管的外徑

2.3 隔膜接頭不合格

隔膜接頭硬度應滿足HB131±4。當隔膜接頭的硬度偏大或偏小時，活塞頭戳破隔膜的阻力就會產生變化，從而影響活塞頭戳破隔膜接頭后的行程。對13件隔膜接頭的硬度進行復測，結果如表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結果

2.4 活塞頭不合格

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

表5 1503601-900批活塞頭抽樣復測結果

從復測尺寸來看，活塞頭尺寸均符合技術要求，可以排除活塞頭硬度、外徑對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結果

2.6 涂膠操作問題

經查閱裝配工藝，發現涂膠裝配過程不夠詳細具體。閥體內螺紋沒有規定是否需要涂抹粘合劑，而且固膠后工藝規程中沒有規定檢測活塞頭運動靈活性的方法。壓螺放入閥體為傾斜狀態，當壓螺外螺紋和閥體內螺紋上涂抹的粘合劑較多，且粘合劑黏度低時，壓螺上的粘合劑就會流入閥體孔內，壓螺擰上閥體后行成一個密封腔，隨著壓螺的擰緊,密封腔內壓力增加迫使流入閥體孔內的粘合劑沿閥體與發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，導致活塞頭運動不靈活，即導致活塞頭行程超差。且裝配前要求活塞頭能在閥體內自然下滑，裝配中要求粘合劑不得流到活塞頭上，但是固膠后工藝規程中沒有規定檢測活塞頭運動靈活性的方法。經過解剖故障件，發現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范的因素。

3 原因分析及改進措施

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動。將6件產品進行發火試驗，活塞頭的運動行程檢測結果如表7所示。

從表7可以看出:A15442、A15452、A15463三件產品活塞頭行程未超差，A15445、A15457、A15459三件產品的活塞頭行程均超差，從而驗證了故障的原因，即粘合劑進入到活塞頭與閥體之間，使活塞頭不能靈活運動，導致活塞頭行程不夠。

表7 活塞頭運動行程試驗檢測結果

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

措施實施后，對1705401-500批電爆活門環境試驗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靈活運動，粘合劑沒有流到活塞頭上，環境試驗后活塞頭工作行程檢查合格率100%。

4 結論與建議

本文通過建立故障樹逐項分析可能造成電爆活門活塞頭行程超差的各種因素，詳細分析了造成故障的原因并進行了試驗驗證，結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致的。通過采取針對措施，問題得到徹底解決。