作为一种全新的导管连接形式, 挤压式无扩口导管具有重量轻、系统工作压力高、连接方式安全可靠等优点, 目前已在某型飞机上得到广泛应用。国内通过引进挤压式无扩口导管端头加工设备以及端头加工工具, 并进行基础工艺研究和八大工艺试验, 已经具备了大直径挤压式无扩口导管端头加工与连接的生产能力。但由于原材料、成形工艺、装配试验工艺等多方面的因素, 在小直径 (6mm) 挤压式无扩口导管在端头加工成形后, 都有一定数量的导管在气压泄漏试验时不合格。
1 国内技术状况
由于小直径 (6mm) 挤压式无扩口导管的直径小, 导管与管套的之间有效受力面积小, 所以导管与管套之间的连接强度比大直径挤压式无扩口导管连接强度差, 导管试验过程中在定力扳手的作用下导管与管套之间容易出现松动而导致漏气。技术人员采取加大试验压力、延长试验时间等手段来控制小直径挤压式无扩口导管的气密性, 但该手段属于事后控制, 一旦发现导管漏气, 没有补救的工艺方法, 只有报废导管, 收效不显著。
2 总体技术方案
根据现有基本条件, 对小直径 (6mm) 挤压式无扩口导管的原材料、成形工艺与装配试验工艺进行研究, 确定可能影响导管气密性的因素, 对不同的因素采用不同的工艺参数进行基础工艺试验, 收集整理试验数据, 并使用专业统计分析软件, 确定这些因素与导管漏气之间的相关性。针对相关性显著的因素, 建立关系函数曲线, 优化工艺方法与工艺参数, 提高导管成形端头质量。在此基础上, 生产多件导管, 在地面与机上进行装机验证, 进行保压试验, 从而解决小直径 (6mm) 挤压式无扩口导管时常漏气、报废量大、机上保压时间短问题。
3 技术途径
3.1 影响导管漏气的因素
挤压式无扩口导管端头成形时, 首先将导管插入管套, 在导管内壁安装上胶套, 通过施加外力使胶套膨胀, 将导管的管壁挤压入管套的环槽中, 实现导管与管套之间的密封。导管装配时, 将导管一端正对管接头的内锥面, 扭紧拧紧外套螺母与管接头, 使管套弧型面与管接头的内锥面紧密接触, 从而保证管套与管接头之间的密封。由于管套具有一定的弹性, 当螺母拧紧后, 在管套与管接头的接触点形成一道线密封, 同时在管路压力的作用下, 使导管、管套和管接头的接触更紧密。仔细分析以上工艺可以发现, 影响导管漏气的因素主要有:导管外径、导管壁厚、胶套外径、胶套硬度、环槽深度、扭紧力矩、试验压力、试验时间。
3.2 相关性分析基础
依据统计学理论[1], 设μi*为因素A的第i个水平 (总体) 的均值, μ*j为因素B的第j个水平 (总体) 的均值, 可以假设:
H11:μi*不完全相等 (i=1, 2, …, k) ;
H21:μ*j不完全相等 (j=1, 2, …, r) ;
依据不同μij试验数据, 分别计算出FA、FB, 原假设H10、H20为真时, 可以证明:
FA～F[k-1, (k-1) (r-1) ], 服从F分布;
FB～F[r-1, (k-1) (r-1) ], 服从F分布;
给定显著性检验水平α (通常为0.05) , 查F分布表得临界值:
如果FA≥Fα[k-1, (k-1) (r-1) ], 则拒绝原假设H10, 认为因素A与结果有显著的影响, 反之, 接受原假设H10, 认为因素A与结果无显著的影响。
如果FB≥Fα[r-1, (k-1) (r-1) ], 则拒绝原假设H20, 认为因素B与结果有显著的影响, 反之, 接受原假设H20, 认为因素B与结果无显著的影响。
3.3 铝合金管材性能分析与试验
通过对LF2M管材的成份、机械性能的分析, 并对生产库房现有管材, 去除端头部分, 抽取中间部分进行直径、壁厚、抗拉强度的测试, 发现LF2M管材在化学成份、材料机械性能方面没有显著的区别, 但不管是否为同一炉批号管材, 测试数据变化大, 尤其是抗拉强度和导管壁厚两个数据, 对导管成形压力、成形胶套的尺寸影响大。
3.4 进口胶套性能测试与分析
目前挤压式无扩口导管成形用的专用胶套均进口, 对现有进口的胶套进行性能测试和外形尺寸测量。从测试结果可以看出, 进口胶套尺寸相对稳定, 变化不大, 而延伸率方面差异偏大, 考虑进口胶套不但用于小直径挤压式无扩口导管端头成形, 同时也用于其它规格的导管端头成形, 应该认为该种机械性能的胶套能够满足使用要求。
3.5 导管端头成形工艺试验与分析
为了解材料壁厚、成形压力与环槽深度的关系, 生产44件LF2M-JG6*1挤压式无扩口导管 (共88个端头) , 导管的挤压成形前用胶布在导管的两端作标识“A端”、“B端”;同时分别测量导管两端的材料壁厚, 每端测量2处, 采用不同的压力挤压成形, 分别记录每次的挤压成形压力和环槽深度。将试验数据采用进行相关性分析:导管壁厚、成形压力的显著性概率为0.000, 小于0.05的显著性检验水平, 可以认为导管壁厚、成形压力与环槽深度有显著性的影响;胶套外径的显著性概率为0.103, 大于0.05的显著性检验水平, 可以认为胶套外径与环槽深度无显著性的影响。
3.6 气压泄漏试验分析与研究
影响气压泄漏试验结果的因素主要有环槽深度、扭紧力矩, 用不同环槽深度的导管, 采用不同的扭紧力矩进行安装试验, 向导管内充入16MPa压力, 保持5min, 检查导管各连接处, 记录漏气的部位。对数据进行相关性分析, 结果如下。
环槽深度的显著性概率为0.006, 小于0.05的显著性检验水平, 可以认为试验结果与环槽深度有显著性的影响;扭紧力矩的显著性概率为0.382, 大于0.05的显著性检验水平, 可以认为扭紧力矩与试验结果无显著性的影响。但是在试验中发现扭紧力矩过大时有管套松动、螺纹损坏现象, 因而扭紧力矩不能过大。
4 结语
通过对导管进行原材料性能分析、导管端头成形工艺参数试验、导管气压泄漏试验与分析、地面保压试验、机上保压试验等, 优化了小直径挤压式无扩口导管端头成形工艺参数、试验工艺参数, 解决了小直径挤压式无扩口导管时常漏气、报废量大、机上保压时间短的问题。该技术在某型机的导管生产中进行了全面应用, 并在应用过程中不断深化和完善。该技术的应用, 稳定了导管生产状态, 提高生产效率, 零件生产的质量得到控制, 报废损失下降95%, 提高了航空工业导管制造技术水平。
摘要：本文通过对小直径挤压式无扩口导管进行原材料性能、端头成形工艺、导管气压泄漏试验、地面保压试验、机上保压试验等方面的分析与工艺试验, 使用专用软件进行数据统计分析, 优化了小直径挤压式无扩口导管端头成形工艺参数、试验工艺参数, 解决了小直径挤压式无扩口导管时常漏气、报废量大、机上保压时间短的问题, 提高了航空工业导管制造技术水平。
关键词：无扩口导管,参数优化,保压试验,相关性分析
参考文献
[1] 刘馨.统计学[M].成都:四川大学出版社, 2006.