磨料浆体流针阀体研磨技术分析

磨料浆体流针阀体研磨技术分析

赵进喜

【摘要】若要研磨浆体流针阀体研磨技术得以有效落实，一方面需要管理人员结合场地环境与研磨浆料的需求选定规格与性能适宜的设备，并严格按照研磨流程配置好操作系统；另一方面，还需充分考虑到浆料与流量离散度的控制，明确适宜的加工管控系统配置，才能使磨料浆体流针阀体研磨技术的水准得以保障。本文基于磨料浆体流针阀体研磨技术的原理展开分析，在明确浆料配制等技术要素同时，期望能够为后续针阀体加工提供良好参照。

【关键词】磨料浆体流；针阀体；研磨技术；离散度

针阀体是喷射系统中最核心的部件，在燃油系统中的使用，将直接影响喷油的效果，若是针阀体喷孔孔径和流量与标准要求产生偏差，则燃油雾化状况与燃烧率都会受到较严重的影响，近而便会使柴油机使用的经济性、启动性与排放性能产生波动。故而，为保障柴油机的使用满足高效率、低能耗、低排放的设备要求，对针阀体的性能管理理应得到厂商的关注，

一、磨料浆体流针阀体研磨原理

磨料浆体射流技术是基于传统混合磨料水射流技术演变而来的新型射流技术。在使用过程中，射流介质多为粘度较大的浆料与磨料混合的浆体材料，比较传统的磨料水射流技术，此种浆料的粘度较大，并且磨料的目数较大，若用于设备的表面加工，其质量可控性较强，而且浆料与磨料混合制作的材料，同样能够降低磨粒沉底的概率，因此材料的使用寿命较长，并且在加工时不易出现堵塞等风险。另外，射流处理期间，磨粒在流场中具有较大的加速度，这使得磨料浆体内部加速效果优异，在同等压力环境下，磨粒所能获得的动能更多，因此加工能力也远比传统水射流优异。而从系统的使用角度来看，此种技术在材料切割领域的适用性，也远比传统水射流装置要广。

磨料浆体射流的形成主要是靠射流用喷嘴的节流作用。在流量不变的条件下。喷嘴的孔径越小。可获得的射流压力越高。射流速度越大。但是随着射流速度的提高。磨粒对喷嘴的磨损也越明显。实际应用中即使是用硬质合金、金刚石等高硬度材料做成的喷嘴也常常因磨粒的磨损而损坏。受此启发。如果把磨料浆体射流中的喷嘴换为针阀体。由于针阀体喷孔的节流作用。磨料浆体射流可以发生。磨料浆体在流经针阀体内流道时。会随着针阀体内流道的形状而自由取向。由于磨料流在小孔内流道内处于紊流状态。在毛刺和喷孔孔口尖角处的阻力损失较大，磨粒的磨削作用明显。合理选择射流压力和磨粒目数就可以实现去除毛刺、扩大孔口圆角、增大流量系数的目的。

国外磨料浆体射流的高压发生装置都采用液压缸。其活塞与液压缸的缸壁间的密封问题是其关键。由于磨料具有较强的磨削作用，加工过程中极易进入活塞与缸壁的间隙中进而破坏系统密封性。使得射流不能发生。而常用针阀体喷孔孔径一般都在0.2mm左右。研磨加工所用的磨料粒径更小。系统密封性要求很高。国内的密封技术难以解决。这也是限制该技术应用于针阀体喷孔研磨的重要原因。

故而在磨料浆体流针阀体研磨技术与系统选用期间，可采用囊式结构的高压料罐作为浆体射流发生装置，以便使浆料与液压油完全隔离，解决高压密封性存在的问题。

二、浆料的配置分析

浆料是影响针阀体喷孔研磨加工的重要因素。其性能直接决定了研磨质量的好坏与喷孔流量系数的增加量。目前国外针阀体喷孔液体挤压研磨用的研磨剂是用一种低粘度的环烷质矿物油辅以各种不同性能的添加剂和磨料组成。这种方法配置的浆料不但价格昂贵，而且由于化学添加剂性能不稳定，磨料粒子在浆料中分散不均匀，易发生沉降，重复使用易堵塞喷孔，加工后清洗困难，使用成本高。

在本实验室磨料浆体射流切割技术用浆料的基础上，本文采用我国资源丰富，价格便宜的钠基膨润土作添加剂，以人造棕刚玉为磨料，加水按一定工艺混合的方法来配制浆料。目前该工艺方法已获得国家发明专利授权。实验证明该方法配制的浆料不但具有很好的流动性，而且物理化学性能稳定，磨料粒子在浆体中处于悬浮状态，分散性好，多次重复使用不沉降，清洗容易，价格低廉，可以很好地满足针阀体研磨的需求。

三、磨料浆体流针阀体研磨技术要素

1.研磨技术流程

结合以往磨料浆体流针阀体研磨工艺特征可知，本系统主要由液压系统、高压料罐、流量监测系统、针阀体夹具、浆料回收系统、控制中心等数个环节构成。

期间，液压系统的应用是为磨料浆体流针阀体研磨技术提供充足动力源的装置，在系统装配期间必须确保压力能够长时间保持稳定，并且给予压力适宜，不会存在超压或压力过低等问题。其次，高压料罐能够将液压油与浆料隔离，通过液压油所受压力值，能在料罐内转化为浆料研磨的动能；再次，流量监测系统是监督研磨流程和浆料流量具体状况的数据管控平台，期间在监测系统的选用方面，需结合研磨技术流程和管理规范选用适宜的监测方法，而后再听过针阀体喷口将浆料流量信号反馈给控制平台，以便得到实时化的监督数据；最后，浆料回收系统是基于可持续发展理念演变而来的装置，在使用过程中，能够将研磨加工过的浆料重新导入料罐内，以便研磨浆料能够循环利用。

2.流量离散度的控制

针阀体流量离散度是指一批喷嘴中最大和最小流量值相对于目标标定值的偏差率。针阀体流量离散度的大小对多缸柴油机的缸间差异现象有直接影响，影响着柴油机的动力性能和排放性能。一批针阀体在满足流量要求的情况下，其流量离散度越小质量越好。为了控制针阀体的流量离散度，本系统采用实时检测研磨，加工时通过针阀体喷孔的浆料的流量来控制加工的起止。基于所用浆料物理化学性能稳定，磨料在浆体中分布均匀，浆料的粘度和密度不随流动状态的改变而改变，所以浆料通过针阀体的实时流量可以准确地反映针阀体喷孔的实际流量。加工前先设定好目标流量值，加工过程中，控制系统接收流量检测系统反馈的针阀体喷孔流量的实时测量信号并做相关运算与判断，如果流量大于目标值时系统报错，流量小于目标值时继续加工，当达到设定值时停止加工。

另外，借由相关实验资料可知，针阀体加工流量的目标量通常都会设定在0.95L/min，而常规元件的使用都会将流量限制在0.79L/min以内，尽管系统误差与测量误差等不可控因素，会对加工流量的精准性造成一定影响，但是从上述数据却可知，针阀体流量系数可以调控至0.85L/min以上，而流量离散度也可以控制在±1%以内。

四、结语

磨料浆体流在针阀体研磨操作中的有效应用，不但能够增强浆料内部磨粒的动能，使研磨的功能性与效率性需求得以满足，以便为操作者提供更可控的管理渠道，同时凭借流量离散度的有效控制，同样能够提供更稳定的射流系统，确保系统的应用满足可持续的要求。故而，在论述磨料浆体流针阀体研磨技术期间，必须明确磨料配置的影响要素，并对现有针阀体规格与性能的选择提出建议，才能使后续材料的切割适用范围更广。

参考文献

[1]温从众,杨奇.提高针阀体流动特性及喷孔表面质量的挤压研磨技术研究[J].现代制造工程,2018,458(11):96-100.

[2]刘伟,蔡红霞,熊三红.基于威布尔分布模型的研磨浆料维护更换周期研究[J].工业控制计算机,2017(3).

[3]何静,郑鑫,沈亚冬,etal.高压共轨喷油嘴针阀体开裂失效分析[J].现代车用动力,2018(1):39-43.

[4]徐鹏,李阳,顾欢,etal.船用针阀体轴类工件的自动化生产线设计与实现[J].制造技术与机床,2017(8):124-128.