作為一種全新的導管連接形式, 擠壓式無擴口導管具有重量輕、系統工作壓力高、連接方式安全可靠等優點, 目前已在某型飛機上得到廣泛應用。國內通過引進擠壓式無擴口導管端頭加工設備以及端頭加工工具, 并進行基礎工藝研究和八大工藝試驗, 已經具備了大直徑擠壓式無擴口導管端頭加工與連接的生產能力。但由于原材料、成形工藝、裝配試驗工藝等多方面的因素, 在小直徑 (6mm) 擠壓式無擴口導管在端頭加工成形后, 都有一定數量的導管在氣壓泄漏試驗時不合格。
1 國內技術狀況
由于小直徑 (6mm) 擠壓式無擴口導管的直徑小, 導管與管套的之間有效受力面積小, 所以導管與管套之間的連接強度比大直徑擠壓式無擴口導管連接強度差, 導管試驗過程中在定力扳手的作用下導管與管套之間容易出現松動而導致漏氣。技術人員采取加大試驗壓力、延長試驗時間等手段來控制小直徑擠壓式無擴口導管的氣密性, 但該手段屬于事后控制, 一旦發現導管漏氣, 沒有補救的工藝方法, 只有報廢導管, 收效不顯著。
2 總體技術方案
根據現有基本條件, 對小直徑 (6mm) 擠壓式無擴口導管的原材料、成形工藝與裝配試驗工藝進行研究, 確定可能影響導管氣密性的因素, 對不同的因素采用不同的工藝參數進行基礎工藝試驗, 收集整理試驗數據, 并使用專業統計分析軟件, 確定這些因素與導管漏氣之間的相關性。針對相關性顯著的因素, 建立關系函數曲線, 優化工藝方法與工藝參數, 提高導管成形端頭質量。在此基礎上, 生產多件導管, 在地面與機上進行裝機驗證, 進行保壓試驗, 從而解決小直徑 (6mm) 擠壓式無擴口導管時常漏氣、報廢量大、機上保壓時間短問題。
3 技術途徑
3.1 影響導管漏氣的因素
擠壓式無擴口導管端頭成形時, 首先將導管插入管套, 在導管內壁安裝上膠套, 通過施加外力使膠套膨脹, 將導管的管壁擠壓入管套的環槽中, 實現導管與管套之間的密封。導管裝配時, 將導管一端正對管接頭的內錐面, 扭緊擰緊外套螺母與管接頭, 使管套弧型面與管接頭的內錐面緊密接觸, 從而保證管套與管接頭之間的密封。由于管套具有一定的彈性, 當螺母擰緊后, 在管套與管接頭的接觸點形成一道線密封, 同時在管路壓力的作用下, 使導管、管套和管接頭的接觸更緊密。仔細分析以上工藝可以發現, 影響導管漏氣的因素主要有:導管外徑、導管壁厚、膠套外徑、膠套硬度、環槽深度、扭緊力矩、試驗壓力、試驗時間。
3.2 相關性分析基礎
依據統計學理論[1], 設μi*為因素A的第i個水平 (總體) 的均值, μ*j為因素B的第j個水平 (總體) 的均值, 可以假設:
H11:μi*不完全相等 (i=1, 2, …, k) ;
H21:μ*j不完全相等 (j=1, 2, …, r) ;
依據不同μij試驗數據, 分別計算出FA、FB, 原假設H10、H20為真時, 可以證明:
FA～F[k-1, (k-1) (r-1) ], 服從F分布;
FB～F[r-1, (k-1) (r-1) ], 服從F分布;
給定顯著性檢驗水平α (通常為0.05) , 查F分布表得臨界值:
如果FA≥Fα[k-1, (k-1) (r-1) ], 則拒絕原假設H10, 認為因素A與結果有顯著的影響, 反之, 接受原假設H10, 認為因素A與結果無顯著的影響。
如果FB≥Fα[r-1, (k-1) (r-1) ], 則拒絕原假設H20, 認為因素B與結果有顯著的影響, 反之, 接受原假設H20, 認為因素B與結果無顯著的影響。
3.3 鋁合金管材性能分析與試驗
通過對LF2M管材的成份、機械性能的分析, 并對生產庫房現有管材, 去除端頭部分, 抽取中間部分進行直徑、壁厚、抗拉強度的測試, 發現LF2M管材在化學成份、材料機械性能方面沒有顯著的區別, 但不管是否為同一爐批號管材, 測試數據變化大, 尤其是抗拉強度和導管壁厚兩個數據, 對導管成形壓力、成形膠套的尺寸影響大。
3.4 進口膠套性能測試與分析
目前擠壓式無擴口導管成形用的專用膠套均進口, 對現有進口的膠套進行性能測試和外形尺寸測量。從測試結果可以看出, 進口膠套尺寸相對穩定, 變化不大, 而延伸率方面差異偏大, 考慮進口膠套不但用于小直徑擠壓式無擴口導管端頭成形, 同時也用于其它規格的導管端頭成形, 應該認為該種機械性能的膠套能夠滿足使用要求。
3.5 導管端頭成形工藝試驗與分析
為了解材料壁厚、成形壓力與環槽深度的關系, 生產44件LF2M-JG6*1擠壓式無擴口導管 (共88個端頭) , 導管的擠壓成形前用膠布在導管的兩端作標識“A端”、“B端”;同時分別測量導管兩端的材料壁厚, 每端測量2處, 采用不同的壓力擠壓成形, 分別記錄每次的擠壓成形壓力和環槽深度。將試驗數據采用進行相關性分析:導管壁厚、成形壓力的顯著性概率為0.000, 小于0.05的顯著性檢驗水平, 可以認為導管壁厚、成形壓力與環槽深度有顯著性的影響;膠套外徑的顯著性概率為0.103, 大于0.05的顯著性檢驗水平, 可以認為膠套外徑與環槽深度無顯著性的影響。
3.6 氣壓泄漏試驗分析與研究
影響氣壓泄漏試驗結果的因素主要有環槽深度、扭緊力矩, 用不同環槽深度的導管, 采用不同的扭緊力矩進行安裝試驗, 向導管內充入16MPa壓力, 保持5min, 檢查導管各連接處, 記錄漏氣的部位。對數據進行相關性分析, 結果如下。
環槽深度的顯著性概率為0.006, 小于0.05的顯著性檢驗水平, 可以認為試驗結果與環槽深度有顯著性的影響;扭緊力矩的顯著性概率為0.382, 大于0.05的顯著性檢驗水平, 可以認為扭緊力矩與試驗結果無顯著性的影響。但是在試驗中發現扭緊力矩過大時有管套松動、螺紋損壞現象, 因而扭緊力矩不能過大。
4 結語
通過對導管進行原材料性能分析、導管端頭成形工藝參數試驗、導管氣壓泄漏試驗與分析、地面保壓試驗、機上保壓試驗等, 優化了小直徑擠壓式無擴口導管端頭成形工藝參數、試驗工藝參數, 解決了小直徑擠壓式無擴口導管時常漏氣、報廢量大、機上保壓時間短的問題。該技術在某型機的導管生產中進行了全面應用, 并在應用過程中不斷深化和完善。該技術的應用, 穩定了導管生產狀態, 提高生產效率, 零件生產的質量得到控制, 報廢損失下降95%, 提高了航空工業導管制造技術水平。
摘要：本文通過對小直徑擠壓式無擴口導管進行原材料性能、端頭成形工藝、導管氣壓泄漏試驗、地面保壓試驗、機上保壓試驗等方面的分析與工藝試驗, 使用專用軟件進行數據統計分析, 優化了小直徑擠壓式無擴口導管端頭成形工藝參數、試驗工藝參數, 解決了小直徑擠壓式無擴口導管時常漏氣、報廢量大、機上保壓時間短的問題, 提高了航空工業導管制造技術水平。
關鍵詞：無擴口導管,參數優化,保壓試驗,相關性分析
參考文獻
[1] 劉馨.統計學[M].成都:四川大學出版社, 2006.