民用航空帶墊金屬卡箍的選用研究

王 丹 金 鑫上海飛機設計研究院

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民用航空帶墊金屬卡箍的選用研究

王 丹 金 鑫
上海飛機設計研究院

王丹，女，助理工程師，上海飛機設計研究院，主要從事管路標準件研發設計工作。

本文針對航空帶墊金屬卡箍的選用，提出了基于構型和材料兩方面的選用建議。對飛機管路及電氣系統的卡箍選用有著重要的指導作用，避免由于選用不當造成的卡箍斷裂，襯墊老化等問題，可保障飛機管路和電氣等設備儀器的可靠安裝。對提高飛機可靠性、維護性、安裝性，保障飛機安全飛行有重要的現實意義。

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文章介紹了民用飛機常用的帶墊金屬卡箍的基本情況，著重從卡箍構型和材料（包含金屬箍帶材料和襯墊材料）兩方面，分析了帶墊金屬卡箍的選用原則。

卡箍是飛機上廣泛應用的一類元件，一般可分為：用于導管、電線電纜、儀器儀表固定和支撐的安裝卡箍；用于連接飛機系統管路的管路連接卡箍；以及用于電線電纜的捆扎的電氣捆扎卡箍等。帶墊金屬卡箍就是一類大量用于飛機管路和電氣系統固定支撐的安裝卡箍，此類卡箍一般是金屬箍帶和非金屬襯墊的組合件，金屬箍帶起到支撐固定作用，非金屬襯墊起到防磨減振的作用。目前，以AS21919、MIL-DTL-85052/*和NASM85449/*系列為代表的帶墊金屬卡箍在民用飛機的液壓、燃油、環控以及電氣系統設計中有廣泛應用。

由于帶墊金屬卡箍的結構形式和材料種類較多，常常出現由于卡箍選用不當，造成的卡箍金屬箍帶的斷裂，襯墊的抗老化、減震性差等問題，這些問題都可能導致飛機管路或電氣系統元器件的破壞，甚至產生重大的安全事故。因此，對帶墊金屬卡箍的構型、材料進行選用分析，是提高卡箍可靠性、維護性、安裝性的重要手段，對保障飛機安全飛行有重要的現實意義。

卡箍的構型

帶墊金屬卡箍按照外形結構的不同，一般可分為四類：環形（P型）卡箍，馬鞍形卡箍，塊狀卡箍以及異型卡箍。

環形卡箍如圖1（a）所示，常用于小規格管路和電線電纜的固定和支撐，AS21919和MIL-DTL-85052/*系列卡箍是典型的傳統環形卡箍。通過對襯墊和箍帶的小改型，環形卡箍還存在多種新構形，如為了便于安裝而設計的帶鎖扣的環形卡箍和允許線束直徑波動的峰形襯墊卡箍等。

馬鞍形卡箍如如圖1（b）所示，常用于大規格管路以及線束的固定。由于該型卡箍有兩個固定點，可用于存在強振動、管內液體脈沖大以及管道容易產生位移的安裝條件下。目前應用最廣泛的馬鞍形卡箍是NASM85449/*系列帶墊金屬卡箍。

塊狀卡箍如圖1（c）所示，主要用于高振區域以及距離較近的多管路系統的安裝。該類產品受安裝和導管影響較大，難以形成統一的標準。

異型卡箍如圖1（d）所示，此類卡箍使用條件較為特殊，常用于特定位置和設備的固定。

圖1 帶墊金屬卡箍構型

卡箍材料

卡箍箍帶材料

2024鋁合金箍帶：使用溫度可在-50℃到120℃范圍，常用于低振動環境。其表面處理方式一般分無表面處理、化學轉化膜處理、陽極化處理三種。無表處箍帶常用于無腐蝕環境以及有減重要求的線束的固定；化學轉化膜處理箍帶，箍帶的耐蝕性提高，當另有導電要求時，可作為導電表面處理的基膜；陽極化處理箍帶，耐蝕性能為三類中最佳，但導電性能較差，且較化學轉化膜處理更貴。

一般鋼箍帶：使用溫度可在-50℃到200℃范圍，其表面處理方式主要有鍍鋅和鍍鎘兩種。兩種表面處理方式都可以改善箍帶的耐蝕性，鍍鉻箍帶耐蝕性更佳，但成本更高，常用于航空業；鍍鋅箍帶的成本相對較低，常用于汽車行業。

不銹鋼箍帶：使用溫度范圍較廣，可以從-200℃到700℃，甚至高達1000℃。常見的不銹鋼箍帶材料有302不銹鋼、321不銹鋼、17-7PH等，三種材料的箍帶都具有良好的耐蝕性能和耐高溫性能，可用于大負載管路系統和振區。

除以上常用材料外，還有鈦合金箍帶以及6061鋁合金箍帶等，鈦合金箍帶一般應用于200℃以下，對比重要求較高的區域，不適用于高振區，用量極少。6061箍帶同樣用量較少，2024無法使用時，可以考慮用6061箍帶代替。

卡箍襯墊材料

帶墊金屬卡箍的襯墊材料，主要有不同性能的橡膠、塑料、特氟龍等。襯墊材料的選擇重點考慮使用溫度、耐油性、阻燃性以及是否可用于鈦合金等。常見的襯墊材料如下。

氯丁橡膠：這類橡膠使用溫度較低，范圍較窄，通常在-40℃到100℃范圍，耐石油基油類性能良好、耐氧化和耐候性較好，鈦合金相容性較差。目前常用于汽車行業，民機用量逐步減少。

丁腈橡膠：耐油性、耐臭氧，耐火和耐蝕性能較好，使用溫度一般在-50℃到135℃之間。該橡膠大量用于燃油系統以及軍機液壓系統中，但其耐磷酸酯液壓油性能較差，在民機液壓系統（非油箱內）中被禁用。

乙丙橡膠：使用溫度一般在-50℃～135℃之間，耐磷酸酯液壓油，有極佳的抗氧化、阻燃和磨損性能，不能用于接觸烴基流體的環境。該橡膠對一般油類的耐受性較差，一般僅大量用于液壓系統中。

氟硅橡膠：使用溫度在-55℃～200℃之間，耐烴基流體，但機械強度和撕裂強度較差，與磷酸酯液壓油接觸環境性能不佳，現主要適用于燃油系統中。

硅橡膠：使用溫度在-55℃～260℃之間，常用于溫度要求較高條件下，耐火性性能較好，大量用于飛機線束的固定。硅橡膠對于大部分流體耐受性較差，對于磷酸酯液壓油耐受性良好。目前，存在一種纖維加強型的硅橡膠襯墊，廣泛用于火箭和渦輪發動機環境。

特氟龍：使用溫度在-200℃～260℃之間，，熱穩定性和絕緣性能好，耐老化、耐腐蝕性能優異，常用于低溫和可能接觸化學物質的環境下，可以使用在高度暴露于絕大部分油類介質的條件下。

結束語

帶墊金屬卡箍的構型和材料種類豐富，在進行選用時，應綜合考慮功能要求、工作條件（包括受力、環境溫度、工作介質等）、使用空間以及經濟性等多種因素，以保證卡箍及其安裝部位系統的可靠性，從而提高飛機的安全性。

10.3969/j.issn.101- 8972.2016.12.027