飛機蓄壓油箱材料研究范文

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《飛機設計雜志》2014年第三期

1新研膠料配方的確定

研制單位提供了26批Y115氫化丁腈橡膠膠料，并根據新研膠料的性能、測試情況和工藝試驗情況，先后又將膠料配方進行了3次調整，又從Y115的長期耐熱空氣老化性能、長期耐燃油性能、與2D12鋁合金粘接強度、110℃熱空氣老化的粘接性能等方面不斷微調，最終滿足使用要求，最終確定合適的Y115膠料配方，解決了第一個技術關鍵。

2新膠料與原模具的匹配性研究

在工藝試驗中主要出現下列問題，針對問題我們采取了相應措施：（1）壓出膠片自粘性大，遇熱后發粘導致膠片裝模困難問題工藝上采取的措施：膠片和模具表面涂覆脫模劑，減小膠料流動的阻力，這是為膠料增加外置脫模劑的方法。材料上采取的措施：改變膠料中各組分配比，在膠料配制中添加脫模劑。結果分析：在膠片和模具表面涂覆脫模劑后，加工的膠囊表面有印痕；通過改變膠料中各組份配比后，膠料出片、裝模有明顯的改進，可見內置脫模劑比外置效果好。（2）膠囊表面有氣泡工藝上采取的措施：增加放氣次數，使膠片在裝模過程中包囊的氣體排出；降低膠片裝模的溫度（130～140℃），以增加膠料的流動時間；改變膠片下料方法，增加開剪處。材料上采取的措施[1]：在膠料的配方中加入分散劑，有利于膠料的流動；在膠料的配方中增加對膠料的塑煉，使膠料塑性變形能力增大，改變其加工性能，關鍵在于降低橡膠的分子質量；對炭黑的烘干，以減少低分子物和水分的含量。結果分析：增加排氣次數，降低膠片裝模的溫度的方法只是對工藝性有所改善；改變開剪方法是一種創新，他對悶氣的排出提供了一個很好的思路和做法，也為后續氣鼓的消除起到了決定性作用；材料上完善膠料制造工藝的方法，使膠料從源頭上就減少產生悶氣的可能，這也是一次在膠料制造工藝上的大膽嘗試和突破。經上述的改進，現基本解決了膠囊制造過程中一個最大的技術關鍵—氣泡問題。（3）膠囊邊緣有抽邊現象在膠囊硫化過程中，發現從排膠口處流出的膠條表面有嚴重的桔皮狀缺陷，膠囊邊緣有鋸齒狀的缺陷。該現象隨著模具加熱溫度的升高而愈發嚴重。該缺陷稱為焦燒，是由于膠料在存放或操作過程中所產生的早期硫化現象。在工藝上采取的措施[2]：降低膠片的裝模溫度或改變膠料的硫化條件；限定膠片的裝膠量。在材料上采取的措施是改變膠料的配方，在其中加入防焦劑，增加膠料可流動的時間。結果分析：將硫化條件由原151℃×40min改為130～140℃裝模，加熱35～40min后，在151℃×40min硫化，但因該方法不易用于膠囊批量生產，沒被采納；裝膠量控制在790～830g內，可減少膠料在達到硫化點時的流動時間和流膠量；改變膠料配方，在其中加入防焦劑，可消除膠囊邊緣抽邊現象。（4）多件膠囊在同一部位厚度偏薄問題（要求小于0.8mm），采取調整模具安裝位置和適當位置上加墊片的方法，解決此問題。經幾種加墊片的試驗，現采用在模具右側的兩個螺栓處加墊1mm厚的銅板墊片。該方法打破了從前對稱加墊片的方法，彌補了模具固有的不足。我們從中抽取1件，壁厚最薄處為0.72mm的膠囊進行壽命試驗摸底工作，試驗結果合格。（5）金屬件偏移的控制盒偏移量測定方法的研究由于金屬件在膠囊內沒有定位限定，所以在膠囊模壓過程中常出現金屬件偏移問題。針對此問題采取的措施：限定膠片的裝膠量；根據前一膠囊的實際情況，調整金屬件放置位置；模具合模中，第1次緩壓時，不把壓力降到0，以防止金屬件移動；將金屬板表面吹得粗一些，以增大粘結力。通過大量的工藝試驗，現掌握了金屬件的放置方法，金屬件的測試方法是一種創新，它為后續生產膠囊零件的質量提供了保障。（6）膠模出模困難、易撕裂、表面有氣鼓現象經過分析造成該現象的原因可能有膠料硫化不完全、膠料的流動性差、模具表面清潔度不夠、膠料內含有較多的低分子物。工藝上采取的措施：提高膠囊試驗件的硫化溫度到156～158℃；加強對模具表面的清洗和研究膠囊出模方法；在模具表面涂覆硅油脫模劑或水基聚四氟乙烯脫模劑。在膠料上采取的措施是改變膠料的配方，更換膠料配方中的脫模劑，完善膠料生產的加工工藝。結果分析：提高膠囊試驗件的硫化溫度，對膠囊脫模的作用改進不大。用新研膠料硫化膠囊過程中，由于新膠料對模具有一定的腐蝕性，在模具表面易形成污垢，因模具是固定在模壓機上，所以在加熱狀態下清理模具非常困難。現用去污性較好的CSZ-3030工業用擦拭紙，清理模具。膠囊出模時，先將開起的模具涼置10～15min，然后用自制工具先將膠囊周邊小心撬開，再均勻地用力將膠囊從上腔內取出。在模具表面上涂覆硅油脫模劑后，加工完的膠囊表面易有脫模劑的留痕印，涂覆脫模劑的量和遍數不好控制，但膠囊氣鼓現象有了很明顯的改進；在模具表面上涂覆水基聚四氟乙烯脫模劑后，加工完的膠囊表面也有少量的脫模劑留痕印，并且該脫模劑在下模具的銷子處易堆積，造成膠邊孔易壞。（7）膠囊表面氣鼓現象經分析，氣鼓現象還是因為膠片裝模后，有空氣夾在其間，型腔中的空氣無法排除[3]，膠料的流動性不好等原因造成的。為了考核氣鼓現象對膠囊性能的影響情況，我們在膠囊試驗件上選取了帶氣鼓和不帶氣鼓的試驗片，進行了對比試驗，結果無差異；又抽取了2件帶有氣鼓的膠囊進行壽命試驗摸底工作，試驗結果合格。措施：研制單位又在膠料生產過程中對生膠的塑煉、碳黑的烘干和膠料的過濾方面進行了改進，其效果較好。通過上述改進，現用新研膠料在原模具上加工膠囊的工藝性有了很大的改善，氣鼓現象沒有了，撕裂現象減輕了，氣泡基本消除了。試驗證明，新膠料與原模具匹配性良好，解決了第二個技術關鍵。

3蓄壓油箱壽命試驗

從兩批膠料加工完的膠囊中選取了1件合格膠囊，按1.3節款進行壽命試驗，試驗結果合格。對油箱進行了氣密試驗和分解，分解后，檢查膠囊和邊條完整無損，邊條上的50個孔均無裂紋。

4結論

（1）探索出了膠料性能與膠囊使用壽命的關系，改進了膠料性能的評定方法，實現了膠料全面性能的評定，完成了膠料與原模具匹配性研究。（2）對膠料制造膠囊的工藝方法與膠囊壽命的影響進行研究，突破了模具清洗、膠囊脫模等關鍵技術，發明了新的膠料剪裁方法，解決了膠囊制造過程中出現的粘模、易撕裂、氣泡、氣鼓及膠囊脫模困難等技術問題。（3）創造性地提出了裝配應力對使用壽命影響的概念，研制了新的裝配工裝控制油箱裝配中產生的裝配應力，使油箱壽命滿足設計提出的使用要求。（4）進行了膠料和蓄壓油箱膠囊壽命試驗評定辦法的研究，設計、制造了可同時進行高低溫試驗的油箱試驗工裝設備，經對膠料全面性能的評定和對安裝膠囊的蓄壓油箱進行室溫、高溫和低溫的壽命試驗，完全達到了設計部門提出的2年/200小時的壽命要求。（5）Y115橡膠材料的性能符合飛機蓄壓油箱技術條件的要求，該膠料與原模具有較好的匹配性，加工的膠囊能夠滿足某系列飛機蓄壓油箱膠囊的設計、制造要求。

作者：張旸王衡劉松良單位：海軍駐沈陽地區航空軍事代表室