摘 要：通过试验探讨分析硫化工艺对密封阀门密封与扭矩的影响，并对硫化三要素进行了优化调整，从而大幅度提高了阀门密封性能和扭矩性能，尤其是改善了阀门扭矩的趋势，得到了用户的认可，达到了预期的效果。
关键词：密封阀门;密封;扭矩;扭矩趋势;阀板
1 阀门性能要求
密封阀门是由内衬橡胶硫化到金属阀体内腔，再装配上金属阀板，由带胶的阀体与阀板两部分组成一个紧密的统一体。安装在地下水管道上，用于管道使用管理中的开闭操作。阀板正反面形状不同，分别称为平面与弧面。密封阀门作为出口产品，性能检测是根据用户要求进行的。除了外观、尺寸等项目外，还有两个重要的检测项目：水压密封和扭矩值。
水压密封试验是要求装配阀板后的阀门在规定的水压条件下，保持 5 min 密封不渗漏。扭矩的试验是阀体内衬橡胶与组装阀板在不同的密闭水压状态下，阀板开闭过程中产生力矩的大小。客户在多年的生产实践和使用过程中，对各种规格阀门已摸索出了不同的密封压力下，符合使用要求的的扭矩上下线，即标准值上下线。就扭矩标准值上下线而言，下线代表了达到密封要求所需要的最小力矩，上线则为能够正常开启阀板所需要的最大力矩。从这个意义上来讲，密封与扭矩是阀门使用过程中最重要的两个性能，二者有着紧密的联系。在达到密封要求的前提下，扭矩值越小，开闭阀板操作就越容易。
2 现状
试验过程中，几种大规格阀门扭矩曲线与客户标准要求相差较大，扭矩值大小及扭矩趋势均无规则，重现性差。以规格20"MJ 为例，阀门扭矩标准与实测值见图 1。
注：横坐标为密封水压( psi)，纵坐标为扭矩值( psi);左右两边分别为阀板平面密封、弧面密封时的扭矩值。
3 密封与扭矩的影响因素
顾名思义，对于密封阀门来讲，首要性能是达到密封，其次才能谈得上扭矩。 很显然，阀体与阀板装配之间的过盈量是影响密封的第一因素。当然包括影响过盈量的所有因素，如试验温度等。
而扭矩这一性能，却不同于橡胶制品其他任何一种物理性能。 扭矩试验过程中，涉及到配合尺寸、橡胶性能、 试验装置等。在配合尺寸与试验装置等条件符合要求的情况下，橡胶性能为主要影响因素。在制定硫化工艺过程中，尽可能优化橡胶物理性能。下面把扭矩结果分成两方面来分析：其一是扭矩趋势，其二是数值大小。
首先来分析其趋势，扭矩值应随压力的增加逐渐递增，这一性能主要取决于橡胶性能，在胶料配方不变的情况下，主要是硫化的均匀性，也就是不同部位胶料均达到正硫化。使硫化胶满足硬度适中、弹性较高、压缩永久变形较小等性能。当然，其中涉及硫化三要素：温度、压力和时间。
其次来看其大小，扭矩值的底线是密封不渗漏，扭矩的大小涉及的影响因素很多。但归根到底有 3 点：其一是阀体与阀板的过盈量;其二是硫化阀体的变形度;其三就是硫化胶的硬度、弹性等性能。要围绕这些性能来制定合理的工艺条件。
4 优化硫化工艺
4.1 提高硫化温度
阀体生产硫化所用胶料为丁腈胶，可以较高温度硫化。综合考虑产品质量与生产效率，将硫化温度由原 150 ℃提高到160 ℃。确定硫化温度后，其中一个重要的工作就是找出平板硫化机设定温度与模型实际温度之间的关系。因为加热平板传递到硫化模型必然要有部分热损失。而不同规格的模型重量大小不一，热容量等性能不同，设定温度也不能相同。通过多次反复测温摸索出不同规格设定温度与实际温度之间的关系，使阀体硫化温度确保在160 ℃左右。
4.2 降低硫化压力
硫化压力首先要保证胶料充满模型，其次是减少硫化胶中的气泡以及较小的阀体变形等因素。通过试验硫化压力由原 12 MPa降到 8 MPa 左右，在满足橡胶性能的基础上，改善了阀体变形度。通过试验可知压力对变形的影响较大，目前变形已控制在要求范围内。
4.3 缩短硫化时间
硫化时间根据胶料硫化仪曲线，结合制品厚度来确定。通过多次试验可知，硫化时间为 25 min 时各项性能，包括扭矩性能较好。
4.4 规范硫化操作
改进脱模装置与方法，保证阀体出模时平行上下移动，减少脱模过程中对橡胶的挤压与拉伸所造成的阀体变形及金属与橡胶之间的黏合力下降。
5 改进效果
5.1 密封性能
改进硫化工艺后，基本解决了密封阀门渗漏问题。
5.2 扭矩性能
调整工艺后扭矩接近客户标准，提交样品的阀体扭矩曲线，见图 2 (客户格式)。
5.3 批量供货
图 2 扭矩曲线得到了客户认可，客户同意接收样品。产品进入批量供货阶段，标志试验工作的结束。
6 结束语
密封阀门的密封性能在阀体与阀板过盈量一定的情况下，主要靠硫化胶性能来保证，即硫化工艺的合理性与稳定性。阀门扭矩趋势主要取决于硫化工艺，优化硫化工艺后，扭矩达到了客户要求，产品转入批量供货阶段;而扭矩值主要由阀体阀板之间的过盈量来决定。当然影响过盈量的因素，除了阀板等装配的尺寸外，硫化胶性能也是不可忽视的因素。
总而言之，密封性能与扭矩有着紧密的联系，确定过盈量和硫化工艺时要兼顾两者性能，尽可能使两者之间达到最佳平衡。
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