摘 要：通過試驗探討分析硫化工藝對密封閥門密封與扭矩的影響，并對硫化三要素進行了優化調整，從而大幅度提高了閥門密封性能和扭矩性能，尤其是改善了閥門扭矩的趨勢，得到了用戶的認可，達到了預期的效果。

　　關鍵詞：密封閥門;密封;扭矩;扭矩趨勢;閥板

　　1 閥門性能要求

　　密封閥門是由內襯橡膠硫化到金屬閥體內腔，再裝配上金屬閥板，由帶膠的閥體與閥板兩部分組成一個緊密的統一體。安裝在地下水管道上，用于管道使用管理中的開閉操作。閥板正反面形狀不同，分別稱為平面與弧面。密封閥門作為出口產品，性能檢測是根據用戶要求進行的。除了外觀、尺寸等項目外，還有兩個重要的檢測項目：水壓密封和扭矩值。

　　水壓密封試驗是要求裝配閥板后的閥門在規定的水壓條件下，保持 5 min 密封不滲漏。扭矩的試驗是閥體內襯橡膠與組裝閥板在不同的密閉水壓狀態下，閥板開閉過程中產生力矩的大小。客戶在多年的生產實踐和使用過程中，對各種規格閥門已摸索出了不同的密封壓力下，符合使用要求的的扭矩上下線，即標準值上下線。就扭矩標準值上下線而言，下線代表了達到密封要求所需要的最小力矩，上線則為能夠正常開啟閥板所需要的最大力矩。從這個意義上來講，密封與扭矩是閥門使用過程中最重要的兩個性能，二者有著緊密的聯系。在達到密封要求的前提下，扭矩值越小，開閉閥板操作就越容易。

　　2 現狀

　　試驗過程中，幾種大規格閥門扭矩曲線與客戶標準要求相差較大，扭矩值大小及扭矩趨勢均無規則，重現性差。以規格20"MJ 為例，閥門扭矩標準與實測值見圖 1。

　　注：橫坐標為密封水壓( psi)，縱坐標為扭矩值( psi);左右兩邊分別為閥板平面密封、弧面密封時的扭矩值。

　　3 密封與扭矩的影響因素

　　顧名思義，對于密封閥門來講，首要性能是達到密封，其次才能談得上扭矩。 很顯然，閥體與閥板裝配之間的過盈量是影響密封的第一因素。當然包括影響過盈量的所有因素，如試驗溫度等。

　　而扭矩這一性能，卻不同于橡膠制品其他任何一種物理性能。 扭矩試驗過程中，涉及到配合尺寸、橡膠性能、 試驗裝置等。在配合尺寸與試驗裝置等條件符合要求的情況下，橡膠性能為主要影響因素。在制定硫化工藝過程中，盡可能優化橡膠物理性能。下面把扭矩結果分成兩方面來分析：其一是扭矩趨勢，其二是數值大小。

　　首先來分析其趨勢，扭矩值應隨壓力的增加逐漸遞增，這一性能主要取決于橡膠性能，在膠料配方不變的情況下，主要是硫化的均勻性，也就是不同部位膠料均達到正硫化。使硫化膠滿足硬度適中、彈性較高、壓縮永久變形較小等性能。當然，其中涉及硫化三要素：溫度、壓力和時間。

　　其次來看其大小，扭矩值的底線是密封不滲漏，扭矩的大小涉及的影響因素很多。但歸根到底有 3 點：其一是閥體與閥板的過盈量;其二是硫化閥體的變形度;其三就是硫化膠的硬度、彈性等性能。要圍繞這些性能來制定合理的工藝條件。

　　4 優化硫化工藝

　　4.1 提高硫化溫度

　　閥體生產硫化所用膠料為丁腈膠，可以較高溫度硫化。綜合考慮產品質量與生產效率，將硫化溫度由原 150 ℃提高到160 ℃。確定硫化溫度后，其中一個重要的工作就是找出平板硫化機設定溫度與模型實際溫度之間的關系。因為加熱平板傳遞到硫化模型必然要有部分熱損失。而不同規格的模型重量大小不一，熱容量等性能不同，設定溫度也不能相同。通過多次反復測溫摸索出不同規格設定溫度與實際溫度之間的關系，使閥體硫化溫度確保在160 ℃左右。

　　4.2 降低硫化壓力

　　硫化壓力首先要保證膠料充滿模型，其次是減少硫化膠中的氣泡以及較小的閥體變形等因素。通過試驗硫化壓力由原 12 MPa降到 8 MPa 左右，在滿足橡膠性能的基礎上，改善了閥體變形度。通過試驗可知壓力對變形的影響較大，目前變形已控制在要求范圍內。

　　4.3 縮短硫化時間

　　硫化時間根據膠料硫化儀曲線，結合制品厚度來確定。通過多次試驗可知，硫化時間為 25 min 時各項性能，包括扭矩性能較好。

　　4.4 規范硫化操作

　　改進脫模裝置與方法，保證閥體出模時平行上下移動，減少脫模過程中對橡膠的擠壓與拉伸所造成的閥體變形及金屬與橡膠之間的黏合力下降。

　　5 改進效果

　　5.1 密封性能

　　改進硫化工藝后，基本解決了密封閥門滲漏問題。

　　5.2 扭矩性能

　　調整工藝后扭矩接近客戶標準，提交樣品的閥體扭矩曲線，見圖 2 (客戶格式)。

　　5.3 批量供貨

　　圖 2 扭矩曲線得到了客戶認可，客戶同意接收樣品。產品進入批量供貨階段，標志試驗工作的結束。

　　6 結束語

　　密封閥門的密封性能在閥體與閥板過盈量一定的情況下，主要靠硫化膠性能來保證，即硫化工藝的合理性與穩定性。閥門扭矩趨勢主要取決于硫化工藝，優化硫化工藝后，扭矩達到了客戶要求，產品轉入批量供貨階段;而扭矩值主要由閥體閥板之間的過盈量來決定。當然影響過盈量的因素，除了閥板等裝配的尺寸外，硫化膠性能也是不可忽視的因素。

　　總而言之，密封性能與扭矩有著緊密的聯系，確定過盈量和硫化工藝時要兼顧兩者性能，盡可能使兩者之間達到最佳平衡。

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