飛機(jī)蓄壓油箱材料研究范文
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《飛機(jī)設(shè)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(jù)新研膠料的性能、測試情況和工藝試驗(yàn)情況，先后又將膠料配方進(jìn)行了3次調(diào)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(qiáng)度、110℃熱空氣老化的粘接性能等方面不斷微調(diào)，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(shù)關(guān)鍵。
2新膠料與原模具的匹配性研究
在工藝試驗(yàn)中主要出現(xiàn)下列問題，針對問題我們采取了相應(yīng)措施：（1）壓出膠片自粘性大，遇熱后發(fā)粘導(dǎo)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(jié)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(jìn)，可見內(nèi)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(shù)，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(guān)鍵在于降低橡膠的分子質(zhì)量；對炭黑的烘干，以減少低分子物和水分的含量。結(jié)果分析：增加排氣次數(shù)，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(chuàng)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(xù)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(chǎn)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(jīng)上述的改進(jìn)，現(xiàn)基本解決了膠囊制造過程中一個最大的技術(shù)關(guān)鍵—?dú)馀輪栴}。（3）膠囊邊緣有抽邊現(xiàn)象在膠囊硫化過程中，發(fā)現(xiàn)從排膠口處流出的膠條表面有嚴(yán)重的桔皮狀缺陷，膠囊邊緣有鋸齒狀的缺陷。該現(xiàn)象隨著模具加熱溫度的升高而愈發(fā)嚴(yán)重。該缺陷稱為焦燒，是由于膠料在存放或操作過程中所產(chǎn)生的早期硫化現(xiàn)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(jié)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(chǎn)，沒被采納；裝膠量控制在790～830g內(nèi)，可減少膠料在達(dá)到硫化點(diǎn)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(xiàn)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(diào)整模具安裝位置和適當(dāng)位置上加墊片的方法，解決此問題。經(jīng)幾種加墊片的試驗(yàn)，現(xiàn)采用在模具右側(cè)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(bǔ)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(jìn)行壽命試驗(yàn)摸底工作，試驗(yàn)結(jié)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(nèi)沒有定位限定，所以在膠囊模壓過程中常出現(xiàn)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(jù)前一膠囊的實(shí)際情況，調(diào)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(jié)力。通過大量的工藝試驗(yàn)，現(xiàn)掌握了金屬件的放置方法，金屬件的測試方法是一種創(chuàng)新，它為后續(xù)生產(chǎn)膠囊零件的質(zhì)量提供了保障。（6）膠模出模困難、易撕裂、表面有氣鼓現(xiàn)象經(jīng)過分析造成該現(xiàn)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(nèi)含有較多的低分子物。工藝上采取的措施：提高膠囊試驗(yàn)件的硫化溫度到156～158℃；加強(qiáng)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(chǎn)的加工工藝。結(jié)果分析：提高膠囊試驗(yàn)件的硫化溫度，對膠囊脫模的作用改進(jìn)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(jī)上，所以在加熱狀態(tài)下清理模具非常困難。現(xiàn)用去污性較好的CSZ-3030工業(yè)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(nèi)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(shù)不好控制，但膠囊氣鼓現(xiàn)象有了很明顯的改進(jìn)；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(xiàn)象經(jīng)分析，氣鼓現(xiàn)象還是因?yàn)槟z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(xiàn)象對膠囊性能的影響情況，我們在膠囊試驗(yàn)件上選取了帶氣鼓和不帶氣鼓的試驗(yàn)片，進(jìn)行了對比試驗(yàn)，結(jié)果無差異；又抽取了2件帶有氣鼓的膠囊進(jìn)行壽命試驗(yàn)摸底工作，試驗(yàn)結(jié)果合格。措施：研制單位又在膠料生產(chǎn)過程中對生膠的塑煉、碳黑的烘干和膠料的過濾方面進(jìn)行了改進(jìn)，其效果較好。通過上述改進(jìn)，現(xiàn)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(xiàn)象沒有了，撕裂現(xiàn)象減輕了，氣泡基本消除了。試驗(yàn)證明，新膠料與原模具匹配性良好，解決了第二個技術(shù)關(guān)鍵。
3蓄壓油箱壽命試驗(yàn)
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(jié)款進(jìn)行壽命試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格。對油箱進(jìn)行了氣密試驗(yàn)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(jié)論
（1）探索出了膠料性能與膠囊使用壽命的關(guān)系，改進(jìn)了膠料性能的評定方法，實(shí)現(xiàn)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(jìn)行研究，突破了模具清洗、膠囊脫模等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)明了新的膠料剪裁方法，解決了膠囊制造過程中出現(xiàn)的粘模、易撕裂、氣泡、氣鼓及膠囊脫模困難等技術(shù)問題。（3）創(chuàng)造性地提出了裝配應(yīng)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(chǎn)生的裝配應(yīng)力，使油箱壽命滿足設(shè)計提出的使用要求。（4）進(jìn)行了膠料和蓄壓油箱膠囊壽命試驗(yàn)評定辦法的研究，設(shè)計、制造了可同時進(jìn)行高低溫試驗(yàn)的油箱試驗(yàn)工裝設(shè)備，經(jīng)對膠料全面性能的評定和對安裝膠囊的蓄壓油箱進(jìn)行室溫、高溫和低溫的壽命試驗(yàn)，完全達(dá)到了設(shè)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(jī)蓄壓油箱技術(shù)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(jī)蓄壓油箱膠囊的設(shè)計、制造要求。
作者：張旸王衡劉松良單位：海軍駐沈陽地區(qū)航空軍事代表室
