(海山实业发展总公司 河北 石家庄 050200)

引言

为了满足当前航空导管系统减轻质量、提高寿命和增加可靠性的要求，无扩口导管被大量应用飞机管路系统之中[1]，并时刻承受着高强度载荷及管路高压的多重负载。特别是连接质量装配等问题更是对于整个飞机系统安全起着重大的影响。然而对于飞机大修而言，飞机管路的修理更是一项必不可少的工作。因此对于无扩口导管组件相关制造及工艺的研究是十分必要的。

目前对无扩口导管的研究大多局限于密封效果和密封机理，而关于无扩口导管的制造和测试分析等研究较少。所以本文先后对管套材料的选取及加工工艺进行分析确定，利用仿真软件对其挤压成形连接进行数值模拟，最终确定DN12无扩口导管内胀挤压成形连接的参考胀形压力为280 ～ 320Mpa。生产出完全满足航标要求的导管组件。

一、无扩口导管组件材料及加工分析

(一)管套材料的选取及分析

管套是无扩口导管连接组件中的核心零部件，要求符合飞机上对于高压力、高密封性、高疲劳强度等特点。0Cr12Mn5Ni4M03AL是上世纪50年代左右发展应用的一种新型材料，是介于马氏体沉淀硬化不锈钢与奥氏体沉淀硬化不锈钢之间的一种过度型沉淀硬化不锈钢。即有马氏体不锈钢的高强度，又有奥氏体不锈钢的高韧性。

无扩口导管管套材料选为0Cr12Mn5Ni4M03AL，为得到更加准确的力学性能，对0Cr12Mn5Ni4M03AL棒材进行单拉试验得到其力学性能数据如表1所示。

表1 0Cr12Mn5Ni4M03AL材料常温力学性能

0Cr12Mn5Ni4M03AL具有很好的冷加工性能。因此很容易进行拉拔、冷轧、弯曲、深拉等加工。由于其较好的可塑性，它可以加工成到需要的形状，随后通过常温时效加强。

(二)无扩口导管组件加工方案确定

针对无扩口导管管套的零件尺寸、表面粗糙度及其它技术要求，对加工方案作出以下设定：

(1)材料选择：无扩口导管管套结构为中孔薄壁零件，胚料为棒材，故将其加工为内外圆均留有适当余量的中空毛坯料，并初步设定一根毛坯料加工5件产品ΦD*160mm。

(2)定位基准：无扩口导管管套零件图轴向加工的尺寸基准为左端面，为保证加工零件误差最小，设定加工顺序为自左至右加工。

(3)拟定工艺路线：原材料粗加工→固溶+冰冷处理→精加工→时效→探伤。

(4)确定加工合适刀具。

(5)合理选用切削参数及刀具参数(吃刀量和进给速度等)。

结合上述加工方案对工件进行加工制造(如图所1示)，经检验管套成品的误差在设计图纸公差允许范围之内，经济性合理，适用于批量制造，满足大规模修理使用。然而工件经真空炉时效处理后，无扩口导管管套外观颜色发灰，表面粗糙度较低，在成批完工后需对外密封型面进行抛光处理，使其达到规定要求。

图1 管套加工实物图

三、无扩口导管制造工艺的试验验证

(1)气压泄漏试验：试验件按规定最小力矩安装，并用空气或氮气进行工作压力或系统压力试验，入水中无气泡漏出，保持5 min以上。

(2)耐压试验：试验件按规定最小力矩安装，以2倍工作压力试验，保持5 min以上，无渗漏和损坏。

(3)爆破压力试验：试验件两端管接头留有20cm自由导管。半数试验件以最小力矩安装，其余以最大力矩安装。当压力升至耐压压力时，保持5 min以上。然后以140±35MPa/min增压速度将压力升至规定工作压力的4倍或直至出现破裂或渗漏。低于4倍工作压力时不应出现破裂或泄漏。

(4)重复装配试验：用最小力矩将导管组件及接头连续完成8次装配和分解。第3、5、8次拧紧后应经受住规定的耐压试验。

(5)连接强度试验：试件固定在拉伸试验机，以4±0.3mm/min速度给试件加力直至泄漏、拉脱或断裂，导管拉力不小于航标规定值。

(6)脉冲试验：试验件以最小力矩连接，以耐压压力对试验件试验5 min。脉冲压力峰值为工作压力150%，频率为每分钟60±5次，压力增加速率为775MPa/S-2100MPa/S，试验件应经受住10万次脉冲循环，试验后进行耐压试验，过程中不得出现泄漏。

(7)弯曲疲劳试验：试验件以最小力矩安装，工作压力下经107次弯曲强度试验，拉伸弯曲应力为导管材料强度极限的1/4(即σb/4)，过程中不允许有渗漏、破坏现象。

各试验所需设备如图2所示：

(a)气驱气体增压试验机 (b)气体压缩机

(c)气驱液体增压试验机 (d)MTS单拉试验机

图2无扩口导管组件试验验证设备图

四、结论

(1)管套材料为0Cr12Mn5Ni4M03AL，无扩口导管组件加工工艺路线为：原材料粗加工→固溶+冰冷处理→精加工→时效→探伤。

(2)胀形压力为280Mpa时管壁前端凹槽处受到最大压应变，而后随压力提高前端凹槽位置部分管材进入塑性区，导管与管套相互挤压程度相对减弱。

(3)胀形压力到320Mpa时后端凹槽处弹性变形达到最高值。而后增大压力，后端凹槽位置管材进入塑性区。得出DN12无扩口导管内胀挤压成形连接参考胀形压力为280 ～ 320Mpa。