冲击器掉压问题分析

冲击器掉压的原因分析

报告

冲击器掉压的原因有很多可能，有装配间隙的不合理、装配配合长度的累积偏差，以及工作过程中的磨损（正常磨损与不正常磨损）导致配合间隙与配合长度的偏差，以及由于缺乏对“垂直度”等行为公差的测量与控制引起的配合问题。现将退回返修的5台HD85AI冲击器磨损情况，以及异常现象进行分析。退回来的5台冲击器工作米数（根据外缸的磨损以及客户中心的反应情况估算值）分别是：1号200米，2号800米，3号1500米（为对比件没有掉压外缸开裂），4号2000米（活塞断体）,5号3500米。

将5个HD85AI活塞编号对磨损情况进行检查，结果如下：

将5个HD85AI内缸、外缸编号对磨损情况进行检查，结果如下：

将5个HD85AI衬套、配气座、逆止阀编号对磨损情况进行检查，结果如下：

根据上述检查结果可以知道1、2、3、4号配件的磨损情况并不严重，只有5号冲击器配件磨损比较严重由此可以知道5号冲击器掉压的主要原因为冲击器配合尺寸的磨损，具体为内缸与活塞配合位置（φ136）的磨损，这台冲击器早期磨损的的原因光从外表看所有配件均已经有严重的生锈现

象（见图一活塞），配合面之间已经产生锈蚀的坑洼现象。这种磨损属于复合磨损，磨损速度很快，所以冲击器在工作寿命接近一半时严重掉压。根据分析生锈的原因有几种：工作岩石具有腐蚀性腐蚀性介质加快了活塞等配件的磨损；工作过程中润滑不够或者冲击器长时间不工作没有清洗保养；冲击器工作过程中高压气体加水了（为了排渣的顺利与污染较少很多冲击器工作时会在高压气体内加水）；根据上述原因我认为我们应该给客户提供一个冲击器使用与保养指南，防止由于使用不当等原因造成冲击器的早期腐蚀，磨损，掉压现象。另一方面我们可否通过增加工艺改变配件的抗腐蚀性能，渗炭的同时能否加入适当的氮元素，以提高抗腐蚀性能。

图一

1号与2号从磨损情况可以看出，工作时间都很短，经过检测主要配合尺寸均在公差范围之内。从图2、图3可以看出其工作过程中的异常情况：

图2

图3

图4

配气座只有一边与接头接触其余三边没有压印，此外内缸的外壁与外缸内壁只有一边呈现黑色见图3、图4，从这里可以看出内缸、配器座端面存在受力不均现象使得外缸与内缸配合表面也呈现接触擦伤现象，究其原因主要是由于某部分配件垂直度存在过大偏差引起。进一步检测各个主要配件的垂直度可以得出，1号内缸垂直度误差有0.04MM,2号内缸的垂直度误差为0.03MM。虽然没有达到图纸0.02MM要求但是不至于影响这样严重。又将配气座端面与中心垂直度进行检测1号误差,0.05，2号误差为0.05.次配气座误差为基准不统一而造成的定位误差，配气座精加工工艺为：先是数控

组用卡盘定位将所有外圆尺寸加工，然后倒磨削加工定位角，然后精磨。由于精车与磨削组两次加工基准不统一，导致垂直度与设计存在误差。建议磨削加工能否将配气座端面磨削一刀，以保证端面与中心的垂直度。还有一个重要的因素影响整个配合的垂直度，那就是接头。将接头进形垂直度检测1号误差为0.035MM,2号为0.03MM。由于HD85AI外缸精加工时，由于螺纹车削时间较长如果先车预磨在车螺纹会使得预磨位置会出现不同程度的椭圆,所以加工工艺为先车螺纹，然后车预磨外圆，然后在加工各个磨加工位置。这样必然会出现由于加工基准不统一造成的垂直度与同轴度误差。这些误差的叠加与累积使得接头与内缸只有一边接触，由于内缸外圆与外缸存在0.09MM左右间隙。在上部受力不均时会使得整个内缸偏置与整个外缸内部，通过CAD 图上比对最大会导致内缸一边出现额外0.08MM的间隙，这个间隙加上原来的配合间隙0.13MM总间隙达到0.21MM。这就是冲击器掉压的最主要的原因。这种现象不但会使得冲击器掉压，而且活塞与内缸的另外一边会剧烈摩擦（图5），这也是我们上次研究活塞断裂时活塞断体的一个重要的原因之一的呈现。同样的道理，目前我们所有的A型内缸挂上台阶的，精加工过程没有将定位台阶精加工，热处理过程会导致大的变形，这将直接影响到整个配合的同轴度及垂直度，建议增加一道工艺将所有A型内缸定位台阶精加工。

图5

为了解决这一问题我提出我的几个解决方案：首先从设计上缩小内缸与外缸之间的间隙，我认为0.03至0.04最合适。间隙缩小了即使存在垂直度误差也不会严重影响到掉压与磨损；其次优化加工工艺减少由于定位基准的不统一而造成的零配件的各个行为公差的偏差；再次质检员加强形位公差的检测力度，装配前对于配件以及组合件对形位公差抽检。另外对于我认为接头压在内缸上的0.3MM至0.5MM会影响整个配合具体见图6

图6

内缸与接头硬度均达到HRC40左右硬度较高，弹性形变的能力较差。当接头挤压到内缸上时是纯粹的刚性接触，对零件的寿命有很大的影响，如前段时间出现的配器座断体现象。如果接触太少又会使得内缸在外缸内上下移动，这样会严重影响整个配合的精度，时间久了碰撞会使得内缸端面膨胀缩短。根据这一情况所以我建议，内缸与接头之间设计一个冲压力的承压垫（与我们新设计的HN系列的一样）这样可以解决上述问题。另外现在逆止阀与配器座之间的实际配合间隙为0.18MM至0.20MM，间隙过大将直接影响掉压与逆止阀的封气的同轴度直接影响封气效果，两者之间是否需要这样大的间隙，需要我们探讨。

黑金刚目前来说的问题绝大多数都是细节问题，但是正是这些细节问题使得我们的产品质量很不稳定：有的产品比可以把世界第一巨头都比下，而有的产品却不如那些三流企业加工的。我们能把世界第一巨头比下证明我们拥有超强的能力，我们有时候不如三流企业证明我们的质量管理流程有很多漏洞，还需要完善完善再完善！有一句话说的是细节决定成败，其实是很有道理的！正是一些容易被忽视的细节往往使得我们在前进的道路上出现迷茫，寻找问题的时候无从下手或者需要浪费很多的时间。从这次对冲击器掉压现象的分析我深深体会到了细节的重要性，如果可以希望公司发出倡议。黑金刚人人把自己的工作做到最细化，最精化。

2014年08-19