史建猛 王叶 袁姣 张海宝
西安飞机工业(集团)有限责任公司, 陕西 西安 710089
摘 要:本文对国内民机选用的对以AS18280为规范，由Eaton管路件厂商生产的35211/35212系列管套与导管进行无扩口挤压式成形工艺研究,通过借鉴国外无扩口挤压成形工艺规范，结合无扩口导管挤压成形工艺机理，分析影响端头成形质量的工艺控制因素，从而为国产无扩口接头挤压工艺研究提供方法和思路。
关键词:导管 无扩口 端头成形 工艺控制因素
引 言
随着现代民用飞机的发展，飞机管路系统设计将会向高性能、轻量化、高精度的方向发展，特别是液压系统，作为飞机的主动脉，它保证了飞机各部件按设计要求精准动作。选择安全可靠的连接方法，采用强度高、抗蚀好、重量轻的导管和接头是民用飞机管路设计中一个十分重要的环节。无扩口连接技术被认为是飞机导管连接最有效的技术方法之一，采用无扩口连接技术所得到导管连接产品具有高密封、重量轻、防震自锁、不用打保险丝、方便维护、技术装备简单等特点，较高的密封性和连接强度是该项技术的显著优点。鉴于此，无扩口导管连接越来越受到重视，国外对无扩口连接技术的研究已经成熟，实现了标准化和工程化应用；国内从十五期间开始，针对国产无扩口接头相继开展了一系列研究，研究单位主要有北京航空制造工程研究所、成飞、沈飞等主机厂，研究内容主要集中在成形过程的有限元模拟、密封原理和试验方法等方面。
本文对国内民机选用的对以AS18280为规范，由Eaton管路件厂商生产的35211/35212系列管套与导管进行无扩口挤压式成形工艺研究,借鉴国外无扩口挤压成形工艺控制要求，总结无扩口连接技术工艺研究的方法和过程，结合无扩口导管挤压成形工艺机理，阐述分析影响挤压式无扩口导管端头成形质量的关键工艺控制要素。
1挤压式无扩口导管连接形式
挤压式无扩口导管连接形式见图1。在端头成形前,通过施加外力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,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,形成一道线密封,同时在管路压力P的作用下,使管套和管接头的接触更紧密。
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图1 挤压式无扩口导管连接形式
2导管端头挤压成形过程
导管端头挤压成形是采用滚珠扩张器组件、夹模和Sierracin/Harrison 8777自动旋压机,在导管端头上套上管套后,施压使心轴沿导管轴向移动,使扩张器组件上的滚珠扩张,从而将导管的管壁挤压入管套环槽中的过程。
3导管端头挤压成形工艺控制要素分析
通过试验研究发现，扩张器组件的评价和鉴定、扩张器“L”值以及挤压后导管内径值是影响导管端头成形质量的关键控制要素，分别阐述如下：
3.1 扩张器组件的评价和鉴定
导管无扩口端头成形基本质量由扩张器保证，因此在工艺试验前应首先进行扩张器鉴定和评价。扩张器组件包括轴承架、心轴和滚珠组成，心轴顺时针旋转，在轴向施加一个小的载荷，即可启动扩张。为保证最小挤压效果，应使用”V”千分尺或量规测量扩张器最大扩张量，并满足相关接头挤压操作程序最小扩张量要求。
3.2 扩张器L值的确定
扩张器L值表示见图2，反映了扩张器滚珠与套管凹槽的相对位置关系。扩张器L值的不同设定将影响到导管旋压时的开始挤压和结束挤压的位置，从而对管套的凹槽填充深度产生影响。
设置长度“L” 心轴在最前位
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检查量规
图2 滚珠扩张器图图 图3 管套和管材过渡区的凸带图示
根据导管无扩口端头成形材料流动趋势，导管材料在滚针和管套之间的摩擦力和挤压力共同作用下，既有轴向流动又有径向流动，材料的径向流动使导管材料嵌入管套凹槽，但是由于靠近管套端头的导管材料沿轴向流动阻力小，轴向流量增大，从而减小了径向流动量，导致凹槽填充率较低。因此，调整合理的“L”值是控制导管径向流量与轴向流量，确保凹槽填充量满足接头连接强度和密封性的重要工艺控制环节。
试验发现，过长或过短的“L”值都会导致填充不充分。同时“L”值的设定也会影响挤压后导管内壁和端面的质量，不当的L值可能会使导管内壁产生过大的台阶和模具印痕以及会使导管端面产生不能接受的变形。作为无扩口导管端头质量控制要求，管套与管材过渡处的管壁不应有明显凸带（不大于0.5×0.5mm），见图3所示，否则应调整扩张器的“L”长度，重新旋压消除凸带。
3.3 挤压后导管内径范围的控制
国外在导管无扩口挤压成形操作规范中将挤压后的内径值作为检验导管成形质量的量化指标，通过导管内径值衡量导管材料嵌入管套的填充量水平。国内在导管无扩口挤压成形工艺研究中，以建立管材抗拉强度、管端的壁厚与挤压成形力的关系，确定不同批次管材挤压成形压力，试验过程复杂，工艺参数误差较大。利用挤压后内径值判定导管端头成形质量，排除管材力学性能和壁厚差异的影响，引入壁厚补偿须系数，简化了试验过程，获得的挤压成形工艺参数更合理，指导性更强。
4结论
本文针对国外管路件厂商Eaton生产的35211/35212系列管套与导管进行无扩口挤压式成形工艺研究, 结合无扩口导管挤压成形工艺机理，分析了影响端头成形质量的工艺控制因素。无扩口导管挤压成形工艺机理复杂，近年来，国内虽然在国产无扩口接头设计、制造及安装等方面开展了大量研究，但尚未达到标准化和工程应用水平，因此还要进行更多的机理性工艺研究与试验。
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