崔宗辉

(山东太古飞机工程有限公司， 济南 250107)



A320飞机升降舵伺服杆的磁粉检测工艺

崔宗辉

(山东太古飞机工程有限公司， 济南 250107)

结合实际工作经验，详细论述了空客A320飞机升降舵伺服杆磁粉检测的重点、检测工艺的制定、灵敏度验证的过程以及结果评判中的注意事项。通过分析发现，某个伺服杆产生裂纹位置与紧固螺母安装位置重合，为后续的定期维护检查提供了参考。

检测工艺；伺服杆；磁粉检测

A320飞机升降舵伺服杆是控制和调整升降舵运动的关键部件，伺服杆在飞机上的位置如图1,2所示,在每架飞机上共装有4个，分别位于飞机左右平尾两侧。在飞机运营过程中，多家航空公司反馈升降舵调整困难。经过进一步检查发现，某个伺服杆断裂失效。为此，空客专门下发了技术文件SBA320-27A1186，要求对伺服杆末端进行磁粉检测[1]。通过检测后分析发现,伺服杆产生裂纹位置与紧固螺母安装位置重合,为后续的定期维护检查提供了参考。

1　磁粉检测的重点

技术文件SBA320-27A1186中，推荐采用固定式电磁轭(见图3)对伺服杆纵向磁化，零件表面的切向磁场强度在1 900～2 000 A·m-1之间；用以检测位于伺服杆末端螺纹区域大于5 mm×0.5 mm的横向疲劳裂纹。

这里需要说明的是，空客并没有要求对安装锁紧片的键槽进行检查；原因是空客认为伺服杆主要承受轴向拉力，大部分的反馈信息也仅表明在末端螺纹区域发现损伤。

图1　伺服杆在飞机上的位置示意

图2　左侧伺服杆外观

图3　固定式磁轭

但是通过图4看到，键槽贯通整个伺服杆，伺服杆锁紧螺母在固定伺服杆过程中将对锁紧片产生周向摩擦力，从而带动锁片导向爪对键槽形成一个剪切力。另外，在飞行过程中产生的不均匀气流会造成升降舵两侧受力不平衡，使伺服杆受到扭转作用，这种周期性的扭转也会在键槽处产生应力疲劳。

图4　伺服杆外形尺寸

通过以上分析，笔者认为对伺服杆实施周向磁化以检查键槽处的损伤是有必要的。

2　磁化方案

2.1磁化方法

由于笔者单位无固定式电磁轭设备，只能采用CDG-6000型交直流磁粉探伤机对伺服杆实施连续法周向和纵向磁化。

整个伺服杆分为三个检查区：螺纹、键槽、通杆。为了防止磁悬液进入轴承，须用胶带保护轴承部位(见图3)，具体磁化方法如下：

(1) 周向磁化

将伺服杆夹持在磁粉检测机两电极夹头之间，如图5所示,采用直接通电法对伺服杆进行磁化，主要检查键槽区域和通杆表面的轴向缺陷。

图5　伺服杆的周向磁化示意

图6　伺服杆的纵向磁化示意

(2) 纵向磁化

图6所示为用线圈对伺服杆磁化，分别检查螺纹和通杆处的横向缺陷。

2.2磁化设备和电流为了保证检测灵敏度，除了选择最佳的磁化方法外，还需施加合适的磁化电流。技术文件SBA320-27A1186中，没有给出具体的磁化电流值,而是要求零件表面的切向磁场强度在1 900～2 000 A·m-1之间。

参考空客技术文件《NDTM》(《无损检测手册》)及磁粉检测规范ASTM E 1444-12的要求：直接通电法，周向磁化电流为12～32 A·mm-1；线圈法，纵向磁化电流为

(1)

式中：K为45 000安匝;L为零件的长度;D为零件直径;±10%为电流值的精度范围。

根据工作经验，采用CDG-6000E型三相全波磁粉探伤机,黑光灯强度不小于1 600 μW·cm-2,磁悬液为14 AM,环境光照度不大于21.52 lx,灵敏度试片为CX-230。周向磁化电流取20 A·mm-1，各个检查区的磁化电流如表1所示。

表1　磁化参数

3　磁场强度和检测灵敏度的验证

为了检测由表1中磁化电流所产生的磁场是否满足工作要求，采用符合技术规范AS 5317《用于磁粉检测的人工刻痕试片》的刻痕试片和高斯计来检查实际的磁场方向及磁场强度。标准刻痕试片上有圆、十字线刻痕，用于确定工件表面的磁场方向有效磁化范围和大致的有效磁场强度;试片类型为CX-230,试片厚度为0.05 mm,如图7所示。高斯计可用来测量工件表面的切向磁感应强度，如图8所示。

图7　标准刻痕试片尺寸示意

图8　高斯计外观

按照制定的磁化方案对伺服杆磁化后，经过标准刻痕试片和高斯计测试，标准刻痕试片所显示的磁场方向和所要检查的缺陷走向相符，刻痕显示清晰可见。实际测得工件表面磁感应强度在0.004 T以上，也在相应规范要求的0.003～0.006 T范围内[2]，这说明该磁化方案是可行的，满足工作要求。

4　分析与讨论

从2010年至今，共检查伺服杆20套，累计发现缺陷伺服杆8根。

(1) 如图9所示，绝大部分缺陷位于伺服杆末端第5～10个螺纹处，此部位正是伺服杆与套筒相连接的锁紧螺母安装位置。从外观上看，此处螺纹表面发黑,这是由于该部位反复受到力的摩擦，以致涂层脱落而露出金属底层。通过10倍放大镜观察缺陷伺服杆发现，裂纹所在的键槽区域有较为明显的挤压、发亮现象；这也与锁紧片固定爪受力点相对应，表明该部位承受了一定的扭转力。图10为典型裂纹磁痕。

图9　裂纹区域外观

图10　典型裂纹磁痕外观

(2) 黑光灯下观察周向磁化后的伺服杆：整个键槽区域有均匀的磁粉聚集，磁痕松散宽大，轮廓不清晰,这是结构性非相关显示。

(3) 有个别细小裂纹呈现出笔直的发丝状，并不是常见的锯齿状,见图11。

图11　小裂纹外观

图12　通杆划痕外观

(4) 通杆处较深的划痕、局部撞击和腐蚀都会形成磁痕显示，如图12所示。这类磁痕比较容易分辨，磁痕呈规则的线状，宽而直，图像轮廓不清晰；重复磁化后，图像的重现性差[3]。这些表面损伤，应在检测报告中记录，以便机械人员评估。

5　结语　　(1) 在设备不能满足技术文件SBA320-27A1186

《无损检测》 征稿简则

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2. 题目要切题醒目(不超过20个字)，作者署名以主要参加者为限，其他参加者可列于文后说明。

3. 来稿附英文题目和作者单位名称(保密单位署公开名称，不用代号)及作者姓名的汉语拼音。

4. 论著应有200字左右的中文摘要(要素：目的、方法、结果、结论)，并附相应的英文摘要。在中、英文摘要后书写中、英文关键词(3～8条)。

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6. 稿中外文字母和数学公式用印刷体书写清楚，应正确区分和标注语种、大小写、正斜体、上下角及黑体等，对容易混淆的字母等用铅笔注明。首次出现外语缩写字母处应注明其含义。

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(a) 期刊

[序号]主要责任者.文献题名[J].刊名，年，卷(期)：起止页码.

(b) 专著[M]、论文集[C]、学位论文[D]和报告[R]

[序号]主要责任者.文献题名[文献类型标识].出版地：出版者，出版年.起止页码(任选).

(c) 论文集中的析出文献

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《无损检测》编辑部

要求的情况下，通过认真分析伺服杆受力情况，深入研究手册和相关行业标准，制定了可行的磁化工艺方案。经过测试和实际工作检验，该方案是合理、可靠的，能够达到技术文件SBA320-27A1186检查的要求。

(2) 文中所采用的周向磁化方法，是通过直接通电法来实现的。直接通电法的磁场强度分布集中，无退磁场、工艺简单、检测灵敏度较高[3]。在实际操作中，要注意防止因夹头接触不良而导致工件烧伤，或夹头间压力过大造成工件变形受损；应定期检查夹头上铜网或铅板的平整度及完好性。

(3) 作为维修单位，时常会遇到工具设备与手册不符，甚至手册参数有误的情况。如果盲目地采购设备，教条地遵从手册要求，有可能造成不必要的资金浪费和产生不正确的检测结果。因此，以手册和行业标准为指导，通过科学严谨地论证与评估，编写替代工艺规范，充分发挥现有设备潜力，不仅能够保证检测质量，也可以节省一定的生产成本。

[1]SBA320-27A1186 Flightcontrols-elevator servo control rod eye end inspection[S].

[2]ASTM E1444M-12Standard practice for magnetic particle testing[S].[3]民航无损检测人员资格鉴定与认证委员会. 航空器磁粉探伤[M].北京：中国民航出版社，2014.

Magnetic Particle Inspection Technology for Servo-Control Rod of A320 Airplane Elevator

CUI Zong-hui

(Taikoo Shandong Aircraft Engineering Co., Ltd., Jinan 250107, China)

Based on practical experience, a detailed description was made on the key element of magnetic particle testing for servo-control rod of airbus A320 elevator，on the developed inspection technology and on the sensitivity verification and analysis of the evaluation results. It was found that the cracks and nut installation was overlapped, which might provide reference for following up routine maintenance inspection.

Inspection technology; Servo-Control rod; Magnetic particle testing

2015-12-20

崔宗辉(1974-),男,工程师,主要从事民用飞机的无损检测工作。

崔宗辉, E-mail: cuizh@staeco.com。

10.11973/wsjc201609018

TG115.28

B

1000-6656(2016)09-0066-03