电爆活门活塞头行程超差故障分析

董 琛，张 涛

(海军装备部，山西 侯马 043003)

1 电爆活门结构及存在的故障

电爆活门是某产品的一个关键部件，主要由阀体、压螺、发火管、垫片、活塞头和隔膜接头等零部件组成，如图1所示。电爆活门接收到发火电信号后引爆发火管，发火管点燃产生的燃气瞬间推动垫片和活塞头运动，戳破隔膜接头的金属膜片，形成一个小孔，使放气孔中的高压气体经过该孔迅速排出，从而作用下一环节。

图1 电爆活门结构示意图

对某批电爆活门抽样的13发产品进行环境试验后的性能检测时，单桥电阻、绝缘电阻、安全电流、发火电流等性能均合格，在进行活塞头工作要求(行程规定值为23.2 mm～24.6 mm)检查时，其中A15416和A15456两发产品点火后活塞头行程超差，行程分别为25.95 mm和26.20 mm，且隔膜接头的金属膜片未被活塞头完全切断。通过解剖这两发故障，发现电爆活门活塞头外圆及其与阀体之间存在粘合剂，如图2所示。为此，本文通过逐项分析可能造成电爆活门活塞头行程超差的各种因素，详细分析造成故障的原因,提出改进措施，并经过试验证明措施的有效性。

图2 故障件解剖图

2 故障原因分析

通过对电爆活门生产过程中的人、机、料、法、环、测等过程六要素进行分析，找到了造成电爆活门活塞头行程超差的10种末端事件，如图3所示。下面将从粘合剂、发火管、隔膜接头、活塞头、垫片和涂胶操作等几方面详细分析电爆活门活塞头行程超差的原因。

图3 活塞头行程超差原因分析关联图

2.1 粘合剂不合格

粘合剂由环氧树脂EP014410-310、邻苯二甲酸二丁酯、高岭土和四乙烯五胺四种材料按100∶15∶32∶(11～13)的质量比例混合而成，其中环氧树脂EP014410-310为主要成分，起粘接作用，邻苯二甲酸二丁酯为增韧剂，高岭土为填充剂，四乙烯五胺为固化剂。

查阅粘合剂各组份的质量记录和进厂复验记录，粘合剂各组份进厂复验合格，且均在有效期内。对环氧树脂EP014410-310的黏度进行检测，黏度(25 ℃)在15 181 mPa·s～18 776 mPa·s之间，超出GB/T13657—2011《双酚A型环氧树脂》规定的黏度(25 ℃)11 000 mPa·s～18 000 mPa·s的上限值。环氧树脂的黏度上限超出标准要求，可能会导致粘合剂黏度降低，影响粘合剂的涂抹。

当密封压螺的粘合剂固化后存在空洞、裂纹、脱落等缺陷时，发火管产生的燃气从阀体的注胶孔中逸出，造成推动活塞头的燃气动能降低，从而使活塞头行程不足，无法戳破隔膜接头的金属膜片。通过观察故障解剖件，未发现固化后粘合剂存在缺陷，结合力良好，可以排除粘合剂不合格的因素。

2.2 发火管不合格

查阅故障件所使用的该批发火管生产质量记录和进厂复验记录(如表1所示)可知:发火管的壳底厚度、装药量、外径和阻值等指标符合标准要求。

表1 故障产品中发火管的参数

对A15456#故障件进行解剖，发现发火管的壳底完全脱离壳体，壳体外圆完好，发火管正常工作。

查阅故障件所使用发火管生产质量记录和进厂复验记录可知，发火管的外径尺寸符合标准要求。由于使用后的发火管外径尺寸无法复测，因此对其同批次的10件发火管外径用外径千分尺进行复测，结果如表2所示。由表2可以看出:发火管外径尺寸一致性良好，均符合技术要求，故可以排除发火管不合格的因素。

表2 故障产品同批中发火管的外径

2.3 隔膜接头不合格

隔膜接头硬度应满足HB131±4。当隔膜接头的硬度偏大或偏小时，活塞头戳破隔膜的阻力就会产生变化，从而影响活塞头戳破隔膜接头后的行程。对13件隔膜接头的硬度进行复测，结果如表3所示。

表3 隔膜接头硬度 HB

表4 1503401-600批隔膜接头抽样检测结果

2.4 活塞头不合格

查阅活塞头的硬度测量记录，该批电爆活门使用的活塞头的硬度均为HRC40，符合技术要求规定的HRC40±2。

表5 1503601-900批活塞头抽样复测结果

从复测尺寸来看，活塞头尺寸均符合技术要求，可以排除活塞头硬度、外径对活塞头行程超差的影响。

2.5 垫片外径尺寸超差

表6 1504601-800批垫片外径尺寸抽样检测结果

2.6 涂胶操作问题

经查阅装配工艺，发现涂胶装配过程不够详细具体。阀体内螺纹没有规定是否需要涂抹粘合剂，而且固胶后工艺规程中没有规定检测活塞头运动灵活性的方法。压螺放入阀体为倾斜状态，当压螺外螺纹和阀体内螺纹上涂抹的粘合剂较多，且粘合剂黏度低时，压螺上的粘合剂就会流入阀体孔内，压螺拧上阀体后行成一个密封腔，随着压螺的拧紧,密封腔内压力增加迫使流入阀体孔内的粘合剂沿阀体与发火管和垫片之间的缝隙流到活塞头上，将活塞头与阀体粘接在一起，导致活塞头运动不灵活，即导致活塞头行程超差。且装配前要求活塞头能在阀体内自然下滑，装配中要求粘合剂不得流到活塞头上，但是固胶后工艺规程中没有规定检测活塞头运动灵活性的方法。经过解剖故障件，发现活塞头外圆及其与阀体之间存在粘合剂，不能排除涂胶过程不规范的因素。

3 原因分析及改进措施

取本批未装配的电爆活门6件(A15442、A15445、A15452、A15457、A15459、A15463)，其中A15445、A15457、A15459在其活塞头外圆上及其与阀体之间涂抹粘合剂，其余三件不涂抹且固化后确保活塞头灵活运动。将6件产品进行发火试验，活塞头的运动行程检测结果如表7所示。

从表7可以看出:A15442、A15452、A15463三件产品活塞头行程未超差，A15445、A15457、A15459三件产品的活塞头行程均超差，从而验证了故障的原因，即粘合剂进入到活塞头与阀体之间，使活塞头不能灵活运动，导致活塞头行程不够。

表7 活塞头运动行程试验检测结果

为了提高电爆活门工作的可靠性，避免粘合剂进入活塞头与阀体之间，更换了黏度符合要求的环氧树脂EP014410-310，同时对装配工艺提出几点改进：①压螺拧入阀体前检查阀体孔内应无粘合剂；②要求在压螺外螺纹部分均匀涂抹粘合剂，阀体内螺纹上不涂抹粘合剂，并及时将发火管和压螺一起拧入阀体腔内；③固胶后采用来回晃动阀体的方法检查活塞头能否在阀体内灵活运动，以避免粘合剂意外流入活塞头而粘接住阀体；④对与故障批同期装配的电爆活门，采用来回晃动阀体的方法检查活塞头能否在阀体内灵活运动，从而确认粘合剂是否流到活塞头上，将活塞头不能灵活运动的产品剔除。

措施实施后，对1705401-500批电爆活门环境试验后活塞头工作行程检查合格率100%；1706501-600批100件电爆活门活塞头均能在阀体内灵活运动，粘合剂没有流到活塞头上，环境试验后活塞头工作行程检查合格率100%。

4 结论与建议

本文通过建立故障树逐项分析可能造成电爆活门活塞头行程超差的各种因素，详细分析了造成故障的原因并进行了试验验证，结果表明电爆活门活塞头行程超差故障的原因是由于其活塞头外圆上及其与阀体之间存在粘合剂而导致的。通过采取针对措施，问题得到彻底解决。