賈靜雅， 茹紅宇， 杜峻松， 劉偉麗， 王文斌， 齊浩， 張少星

（首都航天機械公司,北京100076）

0 引 言

運載火箭發(fā)動機所用的電磁閥安裝在發(fā)動機機架上，要求電磁閥與機架間要絕緣，且電磁閥殼體與電磁鐵有一定的回路阻值要求。但在某次發(fā)動機試車后復測時，發(fā)現(xiàn)某電磁閥殼體與電磁鐵間絕緣下降，不滿足設計要求的現(xiàn)象。為解決該問題，分別從多余物、潮濕、接線片與殼體接觸，以及線圈與殼體接觸等四方面進行分析和驗證試驗，最終將故障定位至電磁鐵接線板表面多余物及潮濕兩項因素。通過此次分析，為今后電磁閥在生產和使用過程中解決類似現(xiàn)象提供參考，且在后續(xù)生產過程中，應嚴格控制接線板表面的質量，防止產生多余物導致電磁閥絕緣阻值超差。

1 問題定位

在某次運載火箭發(fā)動機試車后復試時，發(fā)現(xiàn)某電磁閥絕緣不合格，用萬用表對該電磁閥進行回路阻值測試，測量阻值為19.8 Ω，小于設計要求值。觀察電磁閥外觀無異常，經測試發(fā)現(xiàn)電磁閥與機架間絕緣電阻為0 Ω，其中電磁閥的電磁鐵是導磁和導電的唯一零部件，故將故障定位至電磁鐵。電磁鐵由電磁鐵殼體、線圈、接線板和接線片組成，將發(fā)動機電纜導線焊接至接線片上，形成導電回路，完成電磁閥的控制功能[1]。電磁鐵外觀結構如圖1所示。

電磁鐵與殼體不絕緣可能存在四種情況：多余物導通、電磁鐵受潮、電磁鐵接線片與殼體接觸和電磁鐵線圈與殼體接觸，如圖2所示。

2 故障模式分析

針對上述分析，分別從以下四方面進行了驗證試驗：

圖1 電磁鐵外觀結構圖

1）多余物導致絕緣下降。電磁閥從機架分解后，取下電磁鐵蓋子后，發(fā)現(xiàn)有約1 mm2大小金屬光澤物掉落，同時發(fā)現(xiàn)螺紋孔內有紅褐色呈半透明狀多余物，如圖3所示。經理化分析：金屬光澤物主要元素成分為Sn、Pb，半透明狀多余物主要元素成分為C、O，并含有少量的Zn、Cl。焊錫的主要成分為Sn、Pb，而該電磁鐵所用助焊劑主要成分包含氯化鋅、松香。

觀察接線板表面存在與多余物相同的紅褐色呈半透明狀物質，從焊點處連接至金屬外殼。對電纜解焊前后及電磁閥側面多余物照片分別進行多媒體記錄，如圖4～圖6所示。

為驗證接線片表面多余物與電磁閥絕緣下降間的關聯(lián)，對故障電磁閥表面用酒精進行清理，過程中用500 V 兆歐表測量，清理前測量結果為20 MΩ，清理后測量結果為100 MΩ，靜置至表面酒精 揮 發(fā)后，測量結果大于500 MΩ。

以上試 驗 表明，電磁閥絕緣下降與多余物有關，故該障模式不可排除。

2）潮濕導致絕緣下降。在烘干箱中對電磁閥進行烘干試驗，試驗環(huán)境為0.1 kPa，50 ℃，試驗時間為2 h。試驗前用500 V兆歐表測量電磁閥與殼體間阻值約為5 MΩ，試驗結束后，阻值約為50 MΩ。將烘干后的電磁閥在空氣中靜置1 h后再次測量，阻值降至20 MΩ。該現(xiàn)象表明電磁閥在烘干處理后阻值較之前明顯上升，于空氣中受潮后阻值再次下降，即絕緣下降與潮濕有關。

圖3 多余物形貌

圖4 解焊前接線板正面

圖5 解焊后接線板正面

圖6 解焊后接線板側面

3）接線片與殼體接觸。若接線片與殼體接觸，則會直接導致絕緣下降。在多余物和潮濕兩個故障模式排查后，測量電磁閥與殼體已絕緣，說明接線片與殼體間無接觸，所以該原因可排除。

4）線圈與殼體接觸。若線圈與殼體接觸，則會直接導致絕緣下降。在多余物和潮濕兩項故障排查后，測量電磁閥與殼體已絕緣，說明線圈與殼體間無接觸，該故障模式可排除。

經故障模式排查分析及試驗，電磁閥絕緣下降是由多余物及潮濕兩項因素共同導致。該故障件電磁鐵接線片與導線經過多次焊合、解焊，因此在接線板表面存在較多助焊劑。由于助焊劑含有較高成分的易吸潮物，吸附了空氣中較多水分，因此助焊劑吸潮后導致其所接觸的接線片與殼體間阻值變小，絕緣下降。

3 故障復現(xiàn)

為驗證上述結論，對3件阻值大于500 MΩ的產品進行了故障復現(xiàn)試驗，即將3件電磁鐵殼體與接線板間加入助焊劑，阻值由大于500 MΩ降至接近0 MΩ，此時用電吹風吹干，發(fā)現(xiàn)阻值有上升現(xiàn)象，將3件產品同時放入濕熱箱加濕，加濕參數(shù)為35 ℃，90%濕度，120 min。3件產品阻值變化情況如表1所示。

產品從濕熱箱取出后，又放入烘干箱進行烘干，烘干條件為50 ℃，0.1 kPa，30 min。烘干后進行阻值測量，結果如表2所示。

此后又用酒精將涂抹在電磁鐵殼體與接線片間的助焊劑擦除，利用烘干機烘干，烘干后阻值如表3所示。

通過上述試驗可以得出，在電磁鐵殼體與接線片間存在助焊劑時，可使電磁鐵阻值降低，如果在此情況下再加大濕度，將會使產品徹底導通，不滿足絕緣要求。如果降低濕度，此時阻值雖然降低，但仍有可能符合設計要求，因此，電磁鐵殼體與接線片間存在助焊劑是關鍵點，在后續(xù)生產試驗過程中，應嚴格控制助焊劑的使用量，并及時清理。

表1 3件產品放入濕熱箱前后阻值變化

表2 放入烘干箱后電磁鐵阻值變化情況

表3 去除助焊劑后電磁鐵阻值變化情況

4 結 語

經上述分析，在后續(xù)電磁鐵生產試驗過程中，應嚴格控制助焊劑使用量，焊后及時對焊點及周圍進行清理，降低電磁鐵絕緣電阻超差的可能性。