王學(xué)柏

（昆山肯達(dá)歐曼燃油噴射系統(tǒng)有限公司，江蘇昆山 215331）

0 引言

在船用柴油機(jī)中，燃油噴射系統(tǒng)由燃油泵、高壓油管及噴油器組成，是整個(gè)柴油機(jī)的關(guān)鍵部件。高壓油管將燃油泵增壓至150 MPa的高壓燃油輸送到噴油器，其質(zhì)量好壞直接決定了船用柴油機(jī)的穩(wěn)定性?？紤]到高壓油管的高承壓特性，其必須通過(guò)頭部硬密封的型式進(jìn)行密封，這就要求高壓油管的頭部質(zhì)量及成型后的尺寸精度非常高，若處理不好，極易引起柴油機(jī)燃油泄漏的情況。

在高壓油管生產(chǎn)制造的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)因各種原因引起的漏油或防護(hù)問(wèn)題，例如：1）密封面要求粗糙度是Ra0.8 μm，但在實(shí)際加工時(shí)達(dá)不到；2）在運(yùn)輸周轉(zhuǎn)的過(guò)程中，將密封面碰傷；3）成型管的空間尺寸不易控制，鋼管彎制容易反彈，角度更難控制；4）箱體焊接加工變形導(dǎo)致裝配環(huán)境差等。下面將對(duì)高壓油管生產(chǎn)過(guò)程中存在質(zhì)量問(wèn)題的原因和解決方式進(jìn)行詳細(xì)分析和討論。

1 加工質(zhì)量不合格

1.1 原因分析

在設(shè)計(jì)高壓油管時(shí)，端面的密封型式為硬密封，即高壓油管的端部和配合部位直接接觸，再通過(guò)鉗式螺母及法蘭（如圖1）等配件固定在噴油器或燃油泵上，這對(duì)高壓油管的密封面加工精度要求較高，須達(dá)到Ra0.8 μm，同時(shí)螺紋和端面需要一次裝夾加工完成。但由于高壓油管本身的特點(diǎn)，其長(zhǎng)度不一，短的為500 mm左右，長(zhǎng)管可達(dá)5000 mm，采用普通設(shè)備加工時(shí)，因?yàn)楣苈烽L(zhǎng)，轉(zhuǎn)速上不去，頭部的粗糙度則達(dá)不到要求，如果提高轉(zhuǎn)速，則鋼管容易在甩動(dòng)的過(guò)程中折彎，甚至折斷。

圖1 高壓油管安裝示意圖

1.2 解決方式

在加工時(shí)，需要選用針對(duì)性的機(jī)床，在加工時(shí)提高轉(zhuǎn)速，尾部還不易甩動(dòng)，在前期利用公司現(xiàn)有的設(shè)備，選用普通的數(shù)控車(chē)床，將鋼管穿過(guò)車(chē)床的夾持部分，在鋼管的尾端加裝一個(gè)支撐，防止過(guò)度甩動(dòng)。加工的成品質(zhì)量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，但還需注意采購(gòu)鋼管時(shí)對(duì)直線(xiàn)度的要求，不能大于1/1000。若因?yàn)闆](méi)有合適的設(shè)備，零件頭部粗糙度達(dá)不到要求，則可以采用后續(xù)研磨的方式提高頭部粗糙度，這是不得已的選擇，如果可以，最好一次加工到位。

2 周轉(zhuǎn)過(guò)程碰傷

2.1 原因分析

鋼管頭部的密封面加工后，繼續(xù)進(jìn)行滾螺紋，需要從一家供應(yīng)商轉(zhuǎn)到另一家供應(yīng)商，在此過(guò)程中，如果不對(duì)頭部進(jìn)行保護(hù)，很容易碰傷，在加工完成后進(jìn)入廠內(nèi)，也需要進(jìn)行多道工序，比如擦拭鋼管表面、鋼管內(nèi)表面清洗、零部件裝配、彎管、工裝檢測(cè)、泵壓等，直到最終的成品包裝，在這些過(guò)程中，都存在碰傷的可能（如圖2）。如果密封端面有劃痕，就會(huì)影響密封效果，存在泄漏的可能。

圖2 高壓油管密封端面磕傷示意圖

2.2 解決方式

在車(chē)床設(shè)備加工好后，使用硅膠套保護(hù)好（如圖3），在不需要取下的時(shí)候決不要取下，若在過(guò)程中碰傷了密封面，則需要在完成彎管后對(duì)端面進(jìn)行研磨（如圖4），研磨時(shí)必須使用800目以上的研磨膏。在制造導(dǎo)向工裝時(shí)，和高壓油管的螺紋間隙盡量小，在最終將導(dǎo)向工裝裝配到高壓油管上時(shí)，需要在高壓油管的螺紋處纏繞生膠帶，將導(dǎo)向工裝旋緊至手無(wú)法旋轉(zhuǎn)為止，再使用研磨頭壓藍(lán)油，確保研磨頭和高壓油管的密封面充分接觸，若不進(jìn)行以上操作，會(huì)導(dǎo)致在研磨時(shí)偏心，反而使頭部質(zhì)量更差，最終將高壓油管固定，通過(guò)改制的自動(dòng)攻絲機(jī)進(jìn)行自動(dòng)研磨，每5 min確認(rèn)一次，研磨至痕跡消除即可。

圖3 硅膠保護(hù)套示意圖

圖4 研磨裝配示意圖

3 成型管空間尺寸不易控制

高壓油管的彎管半徑有各種尺寸，小到鋼管直徑的1倍，大到數(shù)米的半徑，因?yàn)橐话愕膹澒軝C(jī)無(wú)法滿(mǎn)足機(jī)頭部分承重及空間尺寸，根據(jù)一般情況，彎管機(jī)的彎管半徑較小，不大于500 mm，對(duì)于超大的彎管半徑只能通過(guò)滾彎?rùn)C(jī)完成。

3.1 彎管機(jī)折彎

1）原因分析。高壓油管在彎管機(jī)彎制的過(guò)程中，有多個(gè)方面能夠影響高壓油管的空間尺寸：第一是彎管機(jī)的精度；第二是鋼管的反彈；第三是鋼管的延伸。彎管機(jī)的精度主要是主軸的轉(zhuǎn)角精度、主軸的送料精度及彎曲的旋轉(zhuǎn)精度，三個(gè)軸中的任何一個(gè)對(duì)成型管的尺寸都有影響，轉(zhuǎn)角精度影響高壓油管的空間轉(zhuǎn)角，送料精度影響高壓油管直線(xiàn)段的精度，彎曲的旋轉(zhuǎn)精度直接影響彎曲的角度。關(guān)于鋼管的反彈，我公司彎制的都是高強(qiáng)度的厚壁鋼管，通過(guò)計(jì)算可以得出其反彈的角度，但還是需要通過(guò)多次試驗(yàn)得出經(jīng)驗(yàn)值。在彎制過(guò)程中，鋼管長(zhǎng)度會(huì)整體伸長(zhǎng)，其尺寸可以通過(guò)計(jì)算得出，但算出的尺寸會(huì)因?yàn)椴牧系膹?qiáng)度、模具的精度等各種參數(shù)的影響而不準(zhǔn)確，還需通過(guò)多次彎曲得出最終的伸長(zhǎng)量。對(duì)于每批鋼管，只要知道彎曲的半徑及角度，算出弧長(zhǎng)，通過(guò)比例計(jì)算即可得出同樣半徑下不同角度的伸長(zhǎng)量。因?yàn)楦邏河凸軆啥耸羌庸ず笤購(gòu)澢?，?duì)于多出的長(zhǎng)度，無(wú)法通過(guò)切除的方式來(lái)完成，只能通過(guò)三維模擬將伸長(zhǎng)的部分放置在不和其他零件接觸的彎曲處。

2）解決方式。高壓油管的彎制和機(jī)械加工不同，機(jī)械加工可以通過(guò)一次次減料來(lái)保證精度，但彎管只能一次成型，每次彎制的結(jié)果都不同，對(duì)于彎管機(jī)的精度，我公司選用整體為伺服控制的彎管機(jī)，確保彎管機(jī)的精度不影響成型的管路、鋼管的反彈及伸長(zhǎng)量。在測(cè)量臂檢測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，我公司配備檢測(cè)工裝。檢測(cè)工裝的設(shè)計(jì)滿(mǎn)足高壓油管的起點(diǎn)和終點(diǎn)尺寸完全符合高壓油管實(shí)際的裝配情況，保證精度在0.1 mm/500 mm以?xún)?nèi)，即高壓油管的首末端的笛卡爾坐標(biāo)（X、Y、Z）距離在500 mm以?xún)?nèi)的，工裝偏差不超過(guò)0.1 mm，在滿(mǎn)足裝配效果后，再通過(guò)泵壓的方式驗(yàn)證最終效果，確保出廠的高壓油管100%符合使用要求。

3.2 滾彎?rùn)C(jī)折彎

1）原因分析。一種高壓油管的彎管半徑達(dá)1100 mm（如圖5），只有一個(gè)折彎過(guò)程，整個(gè)空間尺寸達(dá)到2 m。因?yàn)橹挥幸粋€(gè)半徑，在折彎的過(guò)程中延伸的尺寸沒(méi)有地方可以利用，這樣滾彎出來(lái)的高壓油管是不合格的，無(wú)法滿(mǎn)足裝配效果。另外，由于空間尺寸過(guò)大，我公司的測(cè)量臂無(wú)法進(jìn)行測(cè)量，這樣質(zhì)量控制過(guò)程存在漏洞，不利于彎管成型。

圖5 大圓弧高壓油管

2）解決方式。首先根據(jù)高壓油管的圖樣，使用薄板激光切割一塊靠板（如圖6），作為高壓油管最終成型檢測(cè)依據(jù)，然后通過(guò)滾彎?rùn)C(jī)折彎幾根油管，通過(guò)靠板對(duì)齊的方式，得出延伸尺寸，最終在加工時(shí)將多余的尺寸去掉。在進(jìn)行最終成品滾彎時(shí)，必須確保圓弧及兩端完全貼合在靠板上，再通過(guò)泵壓的方式驗(yàn)證最終效果，確保出廠高壓油管的質(zhì)量。

圖6 靠板

4 外管泄漏

4.1 原因分析

柴油機(jī)使用的高壓油管在設(shè)計(jì)時(shí)都要求是雙壁管結(jié)構(gòu)，保證在內(nèi)管泄漏、甚至爆破時(shí)高壓燃油不會(huì)泄漏到外部。但在實(shí)際過(guò)程中，外管存在泄漏的可能，主要有兩個(gè)方面的原因：1）焊接不合格。為了快速釋放可能存在的泄漏，內(nèi)外管之間有一定的間隙，為方便彎曲，需要在內(nèi)外管之間加入定位環(huán)，起到支撐的作用，但是在裝配定位環(huán)時(shí)需要在外管上鉆孔，再通過(guò)焊接的方式固定在外管上（如圖7），若焊接不合格，則會(huì)引起泄漏。2）外管頭部保護(hù)不當(dāng)。高壓油管一般通過(guò)法蘭（如圖8）等配件固定在噴油器等部件上，若是在加工或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中將外管與O形圈接觸處碰傷，則會(huì)在此處引起泄漏。

圖7 雙壁管結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 雙壁管安裝示意圖

4.2 解決方式

對(duì)以上兩個(gè)質(zhì)量問(wèn)題，除加強(qiáng)質(zhì)量管控，比如

提高焊接質(zhì)量、加強(qiáng)外管保護(hù)，在最終泵壓時(shí)，加一道外管泵壓，可以排除外管泄漏的可能。

5 運(yùn)輸碰傷及儲(chǔ)存生銹

1）原因分析。在高壓油管發(fā)貨時(shí)需要充分考慮運(yùn)輸碰傷的問(wèn)題，高壓油管是一種高附加值的產(chǎn)品，確保交到客戶(hù)手里的是客戶(hù)滿(mǎn)意的產(chǎn)品，不能在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)高壓油管產(chǎn)生碰傷。船用柴油機(jī)的高壓油管對(duì)防銹要求特別嚴(yán)格，特別是備件產(chǎn)品，產(chǎn)品需要放置在船上幾年的時(shí)間，船上的環(huán)境濕度高、鹽分大，特別容易生銹。

2）解決方式。為解決運(yùn)輸碰傷及存儲(chǔ)生銹問(wèn)題，我公司在高壓油管的外部加一層珍珠棉覆鋁膜保護(hù)層（如圖9），既可起到緩沖作用，又不影響美觀。在覆蓋覆鋁膜之前，在外管上涂一層硬膜防銹油，對(duì)內(nèi)管?chē)娙胍簤悍冷P油，同時(shí)將兩端套上硅膠套（如圖10），可起到密封并同時(shí)保護(hù)密封面的作用。

圖9 珍珠棉覆鋁膜保護(hù)層示意圖

圖10 硅膠套示意圖

6 裝配結(jié)構(gòu)質(zhì)量

1）原因分析。有一些高壓油管需要裝配在共軌單元箱體內(nèi)，多根高壓油管通過(guò)分配塊相連，但箱體是由5 mm厚的鋼板焊接而成，而且箱體的長(zhǎng)度達(dá)5 m以上，在焊接時(shí)難免出現(xiàn)箱體整體變形的情況（如圖11），若變形情況嚴(yán)重時(shí)，高壓油管都無(wú)法在自由狀態(tài)下完成裝配。

圖11 共軌單元箱體變形示意圖

2）解決方式。在分配塊通過(guò)螺釘固定在箱體上時(shí)，不要將分配塊完全固定在箱體上，在分配塊上的螺釘每個(gè)旋進(jìn)兩牙即可，再將高壓油管裝配到位，先完成高壓油管的泵壓，在泵壓時(shí)如果出現(xiàn)泄漏點(diǎn)，解決對(duì)應(yīng)的問(wèn)題。在確保完成保壓的情況下，再將分配塊的固定螺紋旋緊，旋緊之后再進(jìn)行泵壓復(fù)驗(yàn)。此方法有助于在要求嚴(yán)格但環(huán)境不是很好的情況下進(jìn)行安裝。

7 結(jié)論

通過(guò)以上分析，克服了高壓油管在生產(chǎn)制造過(guò)程中因疏忽、裝配環(huán)境差、加工設(shè)備不能滿(mǎn)足而出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，加工完成符合要求的高壓油管。