A320飛機升降舵伺服桿的磁粉檢測工藝

崔宗輝

(山東太古飛機工程有限公司， 濟南 250107)

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A320飛機升降舵伺服桿的磁粉檢測工藝

崔宗輝

(山東太古飛機工程有限公司， 濟南 250107)

結合實際工作經驗，詳細論述了空客A320飛機升降舵伺服桿磁粉檢測的重點、檢測工藝的制定、靈敏度驗證的過程以及結果評判中的注意事項。通過分析發現，某個伺服桿產生裂紋位置與緊固螺母安裝位置重合，為后續的定期維護檢查提供了參考。

檢測工藝；伺服桿；磁粉檢測

A320飛機升降舵伺服桿是控制和調整升降舵運動的關鍵部件，伺服桿在飛機上的位置如圖1,2所示,在每架飛機上共裝有4個，分別位于飛機左右平尾兩側。在飛機運營過程中，多家航空公司反饋升降舵調整困難。經過進一步檢查發現，某個伺服桿斷裂失效。為此，空客專門下發了技術文件SBA320-27A1186，要求對伺服桿末端進行磁粉檢測[1]。通過檢測后分析發現,伺服桿產生裂紋位置與緊固螺母安裝位置重合,為后續的定期維護檢查提供了參考。

1　磁粉檢測的重點

技術文件SBA320-27A1186中，推薦采用固定式電磁軛(見圖3)對伺服桿縱向磁化，零件表面的切向磁場強度在1 900～2 000 A·m-1之間；用以檢測位于伺服桿末端螺紋區域大于5 mm×0.5 mm的橫向疲勞裂紋。

這里需要說明的是，空客并沒有要求對安裝鎖緊片的鍵槽進行檢查；原因是空客認為伺服桿主要承受軸向拉力，大部分的反饋信息也僅表明在末端螺紋區域發現損傷。

圖1　伺服桿在飛機上的位置示意

圖2　左側伺服桿外觀

圖3　固定式磁軛

但是通過圖4看到，鍵槽貫通整個伺服桿，伺服桿鎖緊螺母在固定伺服桿過程中將對鎖緊片產生周向摩擦力，從而帶動鎖片導向爪對鍵槽形成一個剪切力。另外，在飛行過程中產生的不均勻氣流會造成升降舵兩側受力不平衡，使伺服桿受到扭轉作用，這種周期性的扭轉也會在鍵槽處產生應力疲勞。

圖4　伺服桿外形尺寸

通過以上分析，筆者認為對伺服桿實施周向磁化以檢查鍵槽處的損傷是有必要的。

2　磁化方案

2.1磁化方法

由于筆者單位無固定式電磁軛設備，只能采用CDG-6000型交直流磁粉探傷機對伺服桿實施連續法周向和縱向磁化。

整個伺服桿分為三個檢查區：螺紋、鍵槽、通桿。為了防止磁懸液進入軸承，須用膠帶保護軸承部位(見圖3)，具體磁化方法如下：

(1) 周向磁化

將伺服桿夾持在磁粉檢測機兩電極夾頭之間，如圖5所示,采用直接通電法對伺服桿進行磁化，主要檢查鍵槽區域和通桿表面的軸向缺陷。

圖5　伺服桿的周向磁化示意

圖6　伺服桿的縱向磁化示意

(2) 縱向磁化

圖6所示為用線圈對伺服桿磁化，分別檢查螺紋和通桿處的橫向缺陷。

2.2磁化設備和電流為了保證檢測靈敏度，除了選擇最佳的磁化方法外，還需施加合適的磁化電流。技術文件SBA320-27A1186中，沒有給出具體的磁化電流值,而是要求零件表面的切向磁場強度在1 900～2 000 A·m-1之間。

參考空客技術文件《NDTM》(《無損檢測手冊》)及磁粉檢測規范ASTM E 1444-12的要求：直接通電法，周向磁化電流為12～32 A·mm-1；線圈法，縱向磁化電流為

(1)

式中：K為45 000安匝;L為零件的長度;D為零件直徑;±10%為電流值的精度范圍。

根據工作經驗，采用CDG-6000E型三相全波磁粉探傷機,黑光燈強度不小于1 600 μW·cm-2,磁懸液為14 AM,環境光照度不大于21.52 lx,靈敏度試片為CX-230。周向磁化電流取20 A·mm-1，各個檢查區的磁化電流如表1所示。

表1　磁化參數

3　磁場強度和檢測靈敏度的驗證

為了檢測由表1中磁化電流所產生的磁場是否滿足工作要求，采用符合技術規范AS 5317《用于磁粉檢測的人工刻痕試片》的刻痕試片和高斯計來檢查實際的磁場方向及磁場強度。標準刻痕試片上有圓、十字線刻痕，用于確定工件表面的磁場方向有效磁化范圍和大致的有效磁場強度;試片類型為CX-230,試片厚度為0.05 mm,如圖7所示。高斯計可用來測量工件表面的切向磁感應強度，如圖8所示。

圖7　標準刻痕試片尺寸示意

圖8　高斯計外觀

按照制定的磁化方案對伺服桿磁化后，經過標準刻痕試片和高斯計測試，標準刻痕試片所顯示的磁場方向和所要檢查的缺陷走向相符，刻痕顯示清晰可見。實際測得工件表面磁感應強度在0.004 T以上，也在相應規范要求的0.003～0.006 T范圍內[2]，這說明該磁化方案是可行的，滿足工作要求。

4　分析與討論

從2010年至今，共檢查伺服桿20套，累計發現缺陷伺服桿8根。

(1) 如圖9所示，絕大部分缺陷位于伺服桿末端第5～10個螺紋處，此部位正是伺服桿與套筒相連接的鎖緊螺母安裝位置。從外觀上看，此處螺紋表面發黑,這是由于該部位反復受到力的摩擦，以致涂層脫落而露出金屬底層。通過10倍放大鏡觀察缺陷伺服桿發現，裂紋所在的鍵槽區域有較為明顯的擠壓、發亮現象；這也與鎖緊片固定爪受力點相對應，表明該部位承受了一定的扭轉力。圖10為典型裂紋磁痕。

圖9　裂紋區域外觀

圖10　典型裂紋磁痕外觀

(2) 黑光燈下觀察周向磁化后的伺服桿：整個鍵槽區域有均勻的磁粉聚集，磁痕松散寬大，輪廓不清晰,這是結構性非相關顯示。

(3) 有個別細小裂紋呈現出筆直的發絲狀，并不是常見的鋸齒狀,見圖11。

圖11　小裂紋外觀

圖12　通桿劃痕外觀

(4) 通桿處較深的劃痕、局部撞擊和腐蝕都會形成磁痕顯示，如圖12所示。這類磁痕比較容易分辨，磁痕呈規則的線狀，寬而直，圖像輪廓不清晰；重復磁化后，圖像的重現性差[3]。這些表面損傷，應在檢測報告中記錄，以便機械人員評估。

5　結語　　(1) 在設備不能滿足技術文件SBA320-27A1186

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《無損檢測》編輯部

要求的情況下，通過認真分析伺服桿受力情況，深入研究手冊和相關行業標準，制定了可行的磁化工藝方案。經過測試和實際工作檢驗，該方案是合理、可靠的，能夠達到技術文件SBA320-27A1186檢查的要求。

(2) 文中所采用的周向磁化方法，是通過直接通電法來實現的。直接通電法的磁場強度分布集中，無退磁場、工藝簡單、檢測靈敏度較高[3]。在實際操作中，要注意防止因夾頭接觸不良而導致工件燒傷，或夾頭間壓力過大造成工件變形受損；應定期檢查夾頭上銅網或鉛板的平整度及完好性。

(3) 作為維修單位，時常會遇到工具設備與手冊不符，甚至手冊參數有誤的情況。如果盲目地采購設備，教條地遵從手冊要求，有可能造成不必要的資金浪費和產生不正確的檢測結果。因此，以手冊和行業標準為指導，通過科學嚴謹地論證與評估，編寫替代工藝規范，充分發揮現有設備潛力，不僅能夠保證檢測質量，也可以節省一定的生產成本。

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

[2]ASTM E1444M-12Standard practice for magnetic particle testing[S].[3]民航無損檢測人員資格鑒定與認證委員會. 航空器磁粉探傷[M].北京：中國民航出版社，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

崔宗輝(1974-),男,工程師,主要從事民用飛機的無損檢測工作。

崔宗輝, E-mail: cuizh@staeco.com。

10.11973/wsjc201609018

TG115.28

B

1000-6656(2016)09-0066-03