飛機油箱口蓋密封工藝改進(jìn)

嚴(yán) 厲

（成都飛機工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，四川成都 610091）

0 引言

在現(xiàn)代飛機設(shè)計時普遍采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置整體油箱，整體油箱是利用飛機上的結(jié)構(gòu)空間，經(jīng)過密封后直接來存儲燃油的結(jié)構(gòu)，相較于它油箱形式，有存儲燃油多、結(jié)構(gòu)重量輕、改善飛機性能以及便于維護(hù)等優(yōu)點[1]。密封技術(shù)是整體油箱制造的最關(guān)鍵技術(shù)之一，在裝配過程中作為特殊過程進(jìn)行控制，常用的密封形式有填隙密封、貼合面密封、填角密封、注射密封、預(yù)填密封、緊固件頭部密封等。一架飛機上各種形狀的大小口蓋有百余個，軍用飛機開口面積占全機表面積20%左右，這些口蓋主要用來安裝設(shè)備或檢查機內(nèi)系統(tǒng)工作情況，整體油箱同樣布置了大量的口蓋。為了保證軍機整體油箱口蓋的密封性，采用將密封膠涂敷在口框上，用口蓋壓接，在保證飛機表面階差符合要求的前提下，使密封膠通過加溫或者自然硫化在口框上形成膠墊，達(dá)到密封要求[2]?？刂瓶谏w密封質(zhì)量，對保障飛機等航空產(chǎn)品的使用性能、安全性和可靠性具有重要的現(xiàn)實意義[3]。

1 目前口蓋密封工藝方法及存在的不足

油箱口蓋一般采用螺栓+密封托板螺母與機體口框連接[4]，目前口蓋密封裝配流程包含口蓋修配制孔、鉚接、打膠、硫化等工藝過程。

通常情況下口蓋密封的裝配流程為：①口蓋修配制孔→②鉚接密封托板螺母→③清洗、打膠→④第一次硫化→⑤補膠→⑥第二次硫化→⑦清除多余膠。

先將口蓋、口框協(xié)調(diào)修配、制孔，再按貼合面密封要求鉚接密封托板螺母，然后對口框的涂膠區(qū)域進(jìn)行清洗、刷涂增粘底涂，在口蓋內(nèi)表面涂隔離劑，如噴一薄層滑石粉、涂可剝離性涂層或涂多用途低溫潤滑脂，接著用帶有合適口徑注射嘴的注射槍將密封膠連續(xù)的注射在口框的密封區(qū)中部，用刮刀將密封膠厚度刮均勻，最后放置工藝墊圈，使用工藝螺栓安裝口蓋，貼合口蓋與口框，整形并清除多余膠，等待密封膠達(dá)到硫化狀態(tài)（圖1）。密封膠的硫化時間較長，不同的硫化溫度時間不同，以生產(chǎn)現(xiàn)場常用的HM111B-4 密封膠為例，加速硫化需用時約24 h、自然硫化需用時約72 h。待密封膠達(dá)到規(guī)定的邵氏硬度后，拆除工藝螺栓和口蓋，取出工藝墊圈，在放置工藝墊圈的部位補涂密封膠，重新安裝口蓋、工藝螺栓，再次等待密封膠硫化達(dá)到規(guī)定的邵氏硬度。

圖1 口蓋打膠硫化方法

按以上工藝方法進(jìn)行油箱口蓋密封裝配主要存在以下問題：

（1）因密封膠具有流淌性，膠液在口框上涂刷時，以及在安裝口蓋時受到擠壓，會流入密封托板螺母的帽罩內(nèi)，硫化后形成膠塊。為保證螺栓的安裝，現(xiàn)采用限深鉆頭鉆除的方式的一一清除帽罩內(nèi)多余物的膠塊，清理工作困難且繁瑣，存在損傷螺紋的風(fēng)險，而且對膠塊是否完全清除干凈難以控制。若未清除干凈，在安裝產(chǎn)品螺栓時，螺栓將會頂破密封托板螺母的帽罩，影響整體油箱的密封性能。此問題在實際裝配過程中也較為常見。

（2）按照操作流程，完成油箱口蓋密封裝配需要進(jìn)行兩次打膠、硫化工作，不僅密封膠浪費多、危廢物產(chǎn)生多，而且生產(chǎn)周期長，相比一次硫化增加一倍。

2 油箱口蓋密封工藝方法改進(jìn)措施

2.1 改進(jìn)方案分析

為解決以上問題，對油箱口蓋密封工藝方法進(jìn)行梳理、分析，提出以下改進(jìn)方案：

（1）針對密封膠流入帽罩內(nèi)的問題，可以在第一次打膠前，用工具將帽罩進(jìn)行封堵。

（2）兩次打膠、兩次硫化的原因是，第一次打膠時，為了保證膠墊硫化后的厚度滿足設(shè)計要求，在每個工藝螺栓的口蓋與口框之間放置了相應(yīng)厚度的墊圈，避免擰緊螺栓時將密封膠擠壓變薄，影響密封性能。待密封膠第一次硫化后取出墊圈，口框上原來放置墊圈的部位缺膠，需要補膠后再進(jìn)行硫化。因此，可以將工藝墊圈進(jìn)行縮小墊圈外徑的優(yōu)化，使膠墊可以一次成形，并可將墊圈的功能集成在封堵帽罩的工具上。

2.2 專用工具設(shè)計

根據(jù)改進(jìn)方案，技術(shù)、操作人員共同攻關(guān)，設(shè)計并制造了一種專用的油箱口蓋密封工具，具有封堵密封托板螺母、固定口蓋、控制膠墊厚度等多項功能（圖2）。

圖2 油箱口蓋密封工具

該專用密封工具共包含封堵段、凸臺、壓緊段、安裝段共4個部分：

（1）封堵段為外螺紋形式，螺紋的規(guī)格d 與密封托板螺母的螺紋一致，長度L1與口框厚度和密封托板螺母螺紋長度之和一致。在口框刷涂增粘劑后、涂敷密封膠之前，先用工具將封堵段裝入密封托板螺母內(nèi)進(jìn)行堵孔，避免后續(xù)操作過程中密封膠流入帽罩內(nèi)形成膠塊。

（2）凸臺為光桿形式，厚度H 與設(shè)計圖紙或數(shù)模要求的密封膠墊的厚度一致，用于控制涂敷密封膠的厚度，保證膠墊硫化后的厚度值符合設(shè)計要求，并且控制封堵段進(jìn)入密封托板螺母的深度。凸臺的外徑D 比螺栓孔直徑大1 mm 即可：外徑太大會導(dǎo)致螺栓孔處的膠墊缺膠較多，外徑太小則在安裝專用工具時容易造成損傷。

（3）壓緊段與封堵段的螺紋規(guī)格d 一致，長度超過口蓋厚度與安裝口蓋時使用的普通螺母的厚度之和即可，用于在涂膠后將口蓋壓緊，使密封膠硫化后能達(dá)到規(guī)定的厚度。

（4）內(nèi)六角用于該專用密封工具安裝及拆卸使用。

2.3 實施驗證

采用專用工具后，可將原來操作流程進(jìn)行優(yōu)化，取消⑤、⑥和⑦三個操作過程，使口蓋密封裝配效率提升40%以上，同時解決了帽罩被殘留多余膠頂破導(dǎo)致滲油的問題。

3 結(jié)論

通過使用專用工具，改進(jìn)油箱口蓋密封裝配的工藝方法，可有效阻止密封膠流入密封托板螺母內(nèi)，避免在托板螺母內(nèi)形成多余物密封膠，從而消除了托板螺母帽罩破損的隱患，保證了整體油箱的氣密性能。同時，由于減少了二次打膠、二次硫化以及清除密封托板螺母內(nèi)多余密封膠塊的工序，大大減少了操作工作量，縮短整體油箱口蓋密封裝配的生產(chǎn)周期，也避免了清除多余膠時對螺紋造成的損傷。另外，軍用飛機的其他部分設(shè)備艙口蓋也是采用涂敷密封膠形成膠墊的裝配形式，可以將上述專用工具的相關(guān)尺寸按浮動螺母的尺寸進(jìn)行制造后，用于設(shè)備艙口蓋裝配。