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管端成型工艺研究

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无扩口Flareless

来源:   时间:2017-09-30   

      对于飞机液压系统来说,在同等功率条件下,工作压力越高,所要求的作动筒和油泵活塞底面积越小,所要求的管路流量越小,因而液压系统的整体尺寸和重量都会相应减小和减轻,而较低的介质流速也减少了在管路中流动的功率损失。因此,不断研究更高工作压力的液压系统及其标准件是航空工业发展的客观需要。需要更高压力液压系统的另一原因是用于抵消由于采用称为“红油”的阻燃液压油三氟氯乙烯(CTFE)替代易燃液压油后重量增加的因素(CTFE 的重量是典型的液压油的两倍)。

      实践证明,把现有21MPa系统分别提高到28MPa35MPa42MPa,系统重量分别轻5%6%4.5%,所以理想压力应为32MPa35MPa

      在当代飞机设计制造中,无论民航客机、军用飞机,5000PSI(即35Mpa)液压系统已经逐步流行。在民航客机领域尤为注重减轻机体重量,至今35Mpa液压系统已成功运用在波音B787和空客A380民用客机上,相对于当今民用飞机普遍使用的3000 PSI液压系统,A380 飞机使用5000PSI液压系统后减轻了一吨的重量。

      美国在航空技术发展上一直居于领先地位,早在20世纪70年代美国逐步淘汰了军用飞机上的28MPa系统,而开始使用更高压力的液压系统。F-22F35F-18 E/F V22鱼鹰和C-17运输机就是采用的35MPa液压系统。

      在不断追求管路系统工作压力,降低管路尺寸、重量的前提下,扩口工艺的弊端更加凸显,无扩口导管接头及其组合导管工艺在此背景下由美国Sierracin/Harrison20世纪70年代首创,并不断完善。无扩口工艺完全避免了扩口工艺可能带来的隐患,它将导管直接胀压或旋压至无扩口接头上,通过无扩口接头上的密封曲面与其他接头上的24度斜面对接。

      该技术可以提升飞机液压系统压力,降低重量,从而提升飞机机动性能或增大航程和载弹量,优化的密封结构可以大大减少油液泄露的风险,从而增加飞机安全性和出勤率。

      经欧美航空工业实践证明,无扩口导管连接技术是一种行之有效的,可以满足以上28MPa35MPa液压系统压力需要的导管连接技术,尤其是钛合金导管普及后,无扩口工艺成为了不二之选。

      至今,导管无扩口工艺已全面应用于全球航空制造业中。随着国产新一代飞机采用28MPa35MPa更高液压系统压力及钛合金导管的普遍使用,对无扩口导管连接技术的需求以迫在眉睫。

无扩口工艺革新方案:

    解决现役装备无扩口导管漏油、漏气、低压渗油问题的有效方案:

    建议在保持现有系统压力等级不变的情况下,采用新型内旋挤压式连接工艺代替现用的内胀挤压连接工艺,保证连接的可靠性,增加生产、维修加工的冗余度。

1. 连接工艺方法选择:

       内旋挤压式连接工艺。

2. 材质选择:

1)     导管:材质选择21-6-9Cr21Ni6Mn9)高强度不锈钢,它既有304不锈钢的韧性(延伸率高),也具有TA18钛合金管的硬度,综合了两种材料的优点。材料需要选择状态为冷变形态,即“硬态”。冷变形态的强度高,适用于液压导管,有利于减重,但要求严格控制材料夹杂物,冶炼难度较大。

2)     管路连接件:包括无扩口管套、轻质直通接头、三通、四通等,材料选择为15-5PH马氏体、析出硬化、铬镍铜不锈钢。强度好,韧性和延展性横向、硬度和耐腐蚀性能与304不锈钢相比,加工工艺性好,力学性能优良,耐一般腐蚀环境,可以在各种可达到的条件下进行加工。

3. 无扩口管套的设计:

     在现有航空标准HB6058-2008的基础上,对无扩口管套内外尺寸进行重新设计,重新设计内部环槽数量、结构布局、尺寸等,增加旋压后的密封面数量,保证多道密封。


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