金屬咬合原理膨脹堵頭在鑄鐵材料閥體上的應用與總結

2023-06-28 11:32

1.金屬咬合原理密封在鑄鐵（硬性材料）上的特殊性

上篇文章我們重點介紹了金屬咬合原理，以及軟性材料和硬性材料的不同點：簡單的總結為：咬合就是軟硬不同的金屬材料擠壓變形產生的結合方式；根據二者不同材料結合面的咬合形式，有可分為主動咬合和被動咬合，主動咬合主要針對基材比較軟，比如鋁、銅等材料，堵頭表面比較硬；被動咬合是二者硬度接近或者基材硬度還高于堵頭表面硬度，形成的咬合處是“你中有我，我中有你的”不明顯截面形狀（詳細可參考公眾號上篇文章）。

針對目前我們國內液壓多路閥為主的閥體，一般都選用鑄件作為基材，鑄鐵廣泛的應用在液壓工業的各種閥體上，但鑄鐵的含碳量比較高，其性能比較脆，抗拉性能比較差，一般常見的球墨鑄鐵洛氏硬度為130~220HB左右。相對堵頭密封部分硬度來說，鑄鐵的硬度接近或者高于堵頭密封部分，所以，在鑄鐵上使用咬合原理的膨脹堵頭，基本都是被動咬合。

由于鑄鐵材質硬度較高，在加工工藝孔時候，為了確保工藝孔的尺寸公差，往往使用較高轉速和較小進給量的刀具加工，刀具在鑄鐵內孔表面在高速摩擦，會形成類似于鈍化的一層“硬皮”，這種硬皮的硬度往往高于鑄鐵的硬度，而且為了確保孔的公差，光潔度，用較高轉速，造成加工完成的工藝孔表面實際上既“硬”又“光滑”，這種特質的孔，基于金屬咬合膨脹密封來說，變得更為特殊。因為咬合主要的影響因子就是硬度差值和表面粗糙度（詳可參考上篇文章）；如果忽略鑄鐵工藝孔的特殊性，往往會產生泄漏等各種問題，而鑄鐵材料在液壓多路閥體上使用比例有非常高，這就容易產生各種因為“細節考慮未到位”而產生各種密封泄漏、堵頭高壓脫落、高壓情況下堵頭容易“滑動”等各種各樣的問題，這就是金屬咬合原理密封在鑄鐵(硬性材料)上的特殊性。

2.鴻創公司的高于密封產品RS和HC在鑄鐵基材上的經驗和實踐

如上所述，由于鑄鐵的工藝孔加工完成后，孔內“硬”又“光滑”，給使用膨脹咬合密封原理的堵頭造成了不的因素，鴻創公司的高壓產品，經過多年在鑄鐵件上的摸索和索，有自己的一些寶貴的經驗和實踐，只要用戶按照鴻創堵頭在鑄鐵上的細節要求，就完全能夠確保密封的可靠性，而不用懷疑膨脹密封的原理問題；現將這些經驗和實踐總結如下，供大家使用鴻創產品時作為參考：

2.1：怕堵頭表面生銹把堵頭泡在油液中

有些客戶，購買了HC公司高壓堵頭由于打開包裝后，南方陰雨潮濕，擔心長時間儲存堵頭會銹，就把堵頭泡在油液中，等用堵頭的時候，直接把堵頭安裝在孔里，堵頭咬合的環形槽上有一層油膜，這層油膜在安裝前并不清洗。這種做法其實是錯誤的，HC并不建議把堵頭泡在油液中，更不建議安裝前去清洗堵頭的油液；正確的做法是：密封堵頭不能泡在油液中防止生銹安裝前要求堵頭外表面，干凈無油液，無雜質，無劃痕。經過HC多次試驗測試，干凈的堵頭耐壓值要高于堵頭表面有油膜安裝的壓力，壓力差值能達到700-1000bar;這是因為一旦堵頭表面的環形槽上有一層油膜，該層油膜會讓既“硬”又“光滑”的鑄鐵工藝孔內壁，更加的光滑，膨脹密封原理讓兩種材料間充滿了一層油膜，而不是粗糙的表面，這樣更不利于咬合，這個是很容易理解的。

2.2：容易忽略鑄鐵工藝孔內表面的硬度很高

我們過去出現過很多問題，都是忽略工藝孔內表面的硬度問題，我們誤認為工藝孔內表面的硬度就是鑄鐵的硬度，一旦出現題，我們會認為堵頭出現問題，實際上是內表面硬度太高沒有考慮到。經過測試，硬度能到達350HB以上，既然內表面硬度很高，是事實，那我們就需要讓工藝孔的粗擦度低一些，讓內孔更粗糙一些，這樣才能更好的確保密封可靠性，另外，加工粗糙度低的孔用戶節省成本，實際上一舉兩得的事情。具體原理請參考上篇的文章。

2.3 容易忽略公差，粗糙度和軟性材料的區別

由于鑄鐵加工好的工藝孔既“硬”又“光滑”，所以我們在對工藝孔的要求做了特殊要求：常用的RS抽拉式堵頭建議公差：+0.05—+0.15mm(最好跟HC公司技術溝通，根據不同材料等，HC根據經驗，提供數值)，密封內孔表面粗糙度接近Ra3.2-Ra6.3左右為宜。這樣就有效的保證了膨脹堵頭的膨脹量，讓膨脹的更為“結實”，表面粗糙度更為粗糙，確保了咬合面不過于“光滑”。

3.鑄鐵基材上，堵頭測試數據展示和實踐

3.1 如所示，正常的RS產品需在鑄鐵中（安裝孔公差在+0.1__0.16mm）150Mpa保壓測試72小時：