金属咬合原理膨胀堵头在铸铁材料阀体上的应用与总结

2023-06-28 11:32

1.金属咬合原理密封在铸铁（硬性材料）上的特殊性

上篇文章我们重点介绍了金属咬合原理，以及软性材料和硬性材料的不同点：简单的总结为：咬合就是软硬不同的金属材料挤压变形产生的结合方式；根据二者不同材料结合面的咬合形式，有可分为主动咬合和被动咬合，主动咬合主要针对基材比较软，比如铝、铜等材料，堵头表面比较硬；被动咬合是二者硬度接近或者基材硬度还高于堵头表面硬度，形成的咬合处是“你中有我，我中有你的”不明显截面形状（详细可参考公众号上篇文章）。

针对目前我们国内液压多路阀为主的阀体，一般都选用铸件作为基材，铸铁广泛的应用在液压工业的各种阀体上，但铸铁的含碳量比较高，其性能比较脆，抗拉性能比较差，一般常见的球墨铸铁洛氏硬度为130~220HB左右。相对堵头密封部分硬度来说，铸铁的硬度接近或者高于堵头密封部分，所以，在铸铁上使用咬合原理的膨胀堵头，基本都是被动咬合。

由于铸铁材质硬度较高，在加工工艺孔时候，为了确保工艺孔的尺寸公差，往往使用较高转速和较小进给量的刀具加工，刀具在铸铁内孔表面在高速摩擦，会形成类似于钝化的一层“硬皮”，这种硬皮的硬度往往高于铸铁的硬度，而且为了确保孔的公差，光洁度，用较高转速，造成加工完成的工艺孔表面实际上既“硬”又“光滑”，这种特质的孔，基于金属咬合膨胀密封来说，变得更为特殊。因为咬合主要的影响因子就是硬度差值和表面粗糙度（详可参考上篇文章）；如果忽略铸铁工艺孔的特殊性，往往会产生泄漏等各种问题，而铸铁材料在液压多路阀体上使用比例有非常高，这就容易产生各种因为“细节考虑未到位”而产生各种密封泄漏、堵头高压脱落、高压情况下堵头容易“滑动”等各种各样的问题，这就是金属咬合原理密封在铸铁(硬性材料)上的特殊性。

2.鸿创公司的高于密封产品RS和HC在铸铁基材上的经验和实践

如上所述，由于铸铁的工艺孔加工完成后，孔内“硬”又“光滑”，给使用膨胀咬合密封原理的堵头造成了不的因素，鸿创公司的高压产品，经过多年在铸铁件上的摸索和索，有自己的一些宝贵的经验和实践，只要用户按照鸿创堵头在铸铁上的细节要求，就完全能够确保密封的可靠性，而不用怀疑膨胀密封的原理问题；现将这些经验和实践总结如下，供大家使用鸿创产品时作为参考：

2.1：怕堵头表面生锈把堵头泡在油液中

有些客户，购买了HC公司高压堵头由于打开包装后，南方阴雨潮湿，担心长时间储存堵头会锈，就把堵头泡在油液中，等用堵头的时候，直接把堵头安装在孔里，堵头咬合的环形槽上有一层油膜，这层油膜在安装前并不清洗。这种做法其实是错误的，HC并不建议把堵头泡在油液中，更不建议安装前去清洗堵头的油液；正确的做法是：密封堵头不能泡在油液中防止生锈安装前要求堵头外表面，干净无油液，无杂质，无划痕。经过HC多次试验测试，干净的堵头耐压值要高于堵头表面有油膜安装的压力，压力差值能达到700-1000bar;这是因为一旦堵头表面的环形槽上有一层油膜，该层油膜会让既“硬”又“光滑”的铸铁工艺孔内壁，更加的光滑，膨胀密封原理让两种材料间充满了一层油膜，而不是粗糙的表面，这样更不利于咬合，这个是很容易理解的。

2.2：容易忽略铸铁工艺孔内表面的硬度很高

我们过去出现过很多问题，都是忽略工艺孔内表面的硬度问题，我们误认为工艺孔内表面的硬度就是铸铁的硬度，一旦出现题，我们会认为堵头出现问题，实际上是内表面硬度太高没有考虑到。经过测试，硬度能到达350HB以上，既然内表面硬度很高，是事实，那我们就需要让工艺孔的粗擦度低一些，让内孔更粗糙一些，这样才能更好的确保密封可靠性，另外，加工粗糙度低的孔用户节省成本，实际上一举两得的事情。具体原理请参考上篇的文章。

2.3 容易忽略公差，粗糙度和软性材料的区别

由于铸铁加工好的工艺孔既“硬”又“光滑”，所以我们在对工艺孔的要求做了特殊要求：常用的RS抽拉式堵头建议公差：+0.05—+0.15mm(最好跟HC公司技术沟通，根据不同材料等，HC根据经验，提供数值)，密封内孔表面粗糙度接近Ra3.2-Ra6.3左右为宜。这样就有效的保证了膨胀堵头的膨胀量，让膨胀的更为“结实”，表面粗糙度更为粗糙，确保了咬合面不过于“光滑”。

3.铸铁基材上，堵头测试数据展示和实践

3.1 如所示，正常的RS产品需在铸铁中（安装孔公差在+0.1__0.16mm）150Mpa保压测试72小时：