民用飛機貼合面密封方法研究

王　茹

（上海飛機設計研究院，上海201210）

0　引言

密封是飛機制造、維修工作中的重要工序，飛機上很多區域為防止氣體、液體的滲漏或者為了達到更好的防腐效果，需要使用密封膠進行密封。在民用飛機項目中，通過在零件的相互貼合表面、零件根部及縫隙之間、空穴、緊固件端部以及碳纖維復合材料零件的切割表面施加密封粘接劑的方式，確保飛機的氣密性能、油密性能以及抗腐蝕性能。本文主要研究了貼合面密封常用的4種方法，比較了其異同點，并著重介紹了貼合面密封操作的工具及注意事項，在飛機制造及維修工作中，通過選擇正確的貼合面密封方法，并采用合適的施工方式才能發揮密封膠應有的功能，從而在最大程度上保證飛機的安全性能。

1　貼合面密封介紹

在飛機裝配中有許多密封方法，如貼合面密封、填角密封、注射密封和緊固件密封等，下面主要介紹一下貼合面密封。

貼合面密封（縫內密封）是在零件配合表面間施加密封劑的一種密封方法。貼合面密封要求貼合面連接以后周邊有可見的密封劑擠出。貼合面常用的膠是 ZMS2013、ZMS2082、MS2427（僅用于填充空穴）。貼合面就是兩個零件之間互相接觸的部位，如圖1所示。

圖1　零件貼合面

以金屬零件為例，不管金屬表面被拋得多光，上面總有刻痕、溝槽、高低不平區域和表面不平整，當對金屬表面作高倍放大時這些現象均會顯現，表面不平整狀就如山峰山谷一樣。當兩零件涂膠后夾緊在一起時，高的部位互相接觸，即金屬對金屬接觸，低的部位或不平整部位則充填了密封劑，多余膠則從零件擠出，如圖2所示。

圖2　典型貼合面密封

貼合面密封的目的是使兩零件表面的配合盡可能良好，這將提高裝配件的強度、使用壽命、耐腐蝕性以及密封質量。貼合面密封應該用新混合的密封劑或新融化預混合冷凍密封劑，這樣就給永久性或臨時緊固件的安裝提供了最長的裝配時間，也有利于擠出多余密封劑而達到零件之間的貼合。

2　密封準備工作

密封膠涂敷的質量直接關系到飛機的性能，因此就要對密封工具的選擇、待涂膠表面的準備、涂敷密封膠等各個環節都按規范進行，使每個環節都處于受控狀態，這樣才能最大程度上保證飛機的安全性。

2.1　密封常用工具介紹

密封常用的工具如表1所列。

表1　常用工具匯總

2.2　施工環境

施工零件表面溫度不低于10℃（50℉），相對濕度不小于30%，不大于90%.當溫度低于10℃（50℉）時，不得進行密封劑的施工，但可以進行密封劑的返工（局部增濕或除濕），油箱密封時，金屬表面溫度不得低于18.3℃（65℉）。

2.3　清潔

在部件上涂密封膠之前，首先完成鉆孔、冷加工、去毛刺等工作，并使用清潔劑徹底清潔需要涂膠的區域，防止部件表面有塵土或油脂等影響膠的粘著力。

首先，用水清洗待密封表面，將干凈聚乙烯容器中的干凈自來水倒在清洗用的揩布或待密封表面上，清洗待密封表面，并用清潔的揩布揩干。

其次，用溶劑清洗待密封表面，將溶劑清洗劑倒到清洗揩布上，清洗待密封表面，在溶劑清洗劑未揮發干和污物重新沉積前，用清潔的揩布揩干。

2.4　空穴填充

貼合面密封的零件安裝前，應該檢查相應的配合面是否有空穴、間隙、下陷或其它的表面缺陷。這些區域，在零件安裝前應該用填角型密封劑預先填充。對于那些在裝配過程中因為空間已封閉或半封閉從而無法采用填角型密封劑進行填充或預先填充的不可達位置，則允許用該處擠出的貼合面密封劑進行填充。為了保證在空穴中不夾卷氣泡，必須要過量填充。典型的空穴填充，如圖3所示。

圖3　空穴填充

3　貼合面密封方法

貼合面密封被用于壓力艙、油箱耐氣候侵襲密封和防腐蝕區域。常用的貼合面密封方法，主要有以下四種：

3.1　填充型

當工作量較小時，可使用涂膠槍噴嘴把密封劑直接從膠管擠到零件表面上，見圖4所示，涂膠時以較舒適的角度（約45°）握住槍身。壓下膠槍開關單向將噴嘴靠在零件表面上作S形走向，將噴嘴靠住零件表面可使涂膠均勻而空穴少。涂到零件表面上的膠量由噴嘴尺寸、開關壓下量以及作S形走向的速度等因素控制。膠量如果不夠可以添加，但涂膠過多則會弄臟零件且難以拌開。

圖4　填充型密封劑使用

密封劑擠到零件表面后，要用到刮刀和刮板將它均勻抹開，使之成為厚薄均勻的0.127 mm厚（最少的）并無空穴的膠層。抹膠的時候盡量少提起工具，沿一個方向抹開膠液，從而得到最佳的涂膠質量。

3.2　涂刷型

采用硬毛刷或輥輪噴嘴將密封劑均勻地涂敷，并覆蓋整個貼合表面。密封劑應僅施加在貼合面的一個表面上，厚度至少0.127 mm，無空穴，且不卷入任何雜物。當使用刷子時，注意刷毛不要掉下來混入膠內，零件間的刷毛污染會使零件產生間隙。

當貼合面密封時，允許將密封劑涂刷到零件表面而形成縫內密封的密封劑有若干種，常用密封劑類型為ZMS2013.

3.3　噴涂密封

對于需要大面積密封的情況，通常對低粘度性密封劑進行噴涂密封，其具有速度快和膠層均勻的優點。見圖5所示，噴涂密封時，噴槍氣源必須無濕氣，噴槍氣源調節到0.3094±0.03 MPa，噴槍相對表面距離必須保持152.4 mm，并垂直于被噴表面。密封劑應僅施加在貼合面的一個表面上，并應覆蓋整個貼合面。

圖5　噴涂密封

3.4　低壓注射法

該方法主要用于將密封劑注射到已涂過膠并已硫化的縫內密封劑層中，具體是將密封劑壓入某個裝配孔，并使之在兩零件間的貼合面上散開。見圖6所示，多數情況下，這些區域開敞性不夠，無法用刮刀涂敷密封劑。本方法也可用于修理損傷或遺漏的縫內密封。

通常采用密封槍操作，同時配合木塞或其它非金屬堵頭，把孔的出口堵上，防止膠液從孔的出口端流出。沿著縫隙的每個緊固件孔都應注射密封劑，當需要注射密封劑的緊固件多于一排時，應先注射離縫隙最遠的一排孔，然后根據與縫隙邊緣的距離，由遠到近的注射剩余的其它排緊固件孔。

圖6　低壓注射

4　密封質量控制

進行貼合面密封的質量控制時，可以從涂覆密封劑最小厚度（見表2所示）、緊固件安裝順序和擠出密封劑的形狀三方面進行檢測。

表2　涂覆密封劑最小厚度

緊固件安裝順序：對于寬度小于等于100 mm的貼合面，朝著縫隙邊緣的下一排緊固件孔中安裝緊固件；對于寬度大于100 mm的貼合面，如圖7所示，緊固件安裝應從零件最中心部位開始，然后在各個方向逐步向外進行。

擠出密封劑波形狀直徑：最好為1.19 mm~1.59 mm.

圖7　貼合面密封結構區的緊固件安裝要求

5　存在問題及分析

貼合面密封的問題之一是零件表面涂膠過多，涂膠過多會產生如下后果：

（1）所截留的密封劑會造成“枕墊效應”，使表面不平；

（2）在零件之間可能發生相對移動，縮短使用壽命；

（3）由于沒達到零件表面與零件表面的接觸，會使緊固件擰緊力矩讀數不準；

（4）由于膠液過量擠出，增加了不必要的清潔工作。

因此，解決措施是在一個零件上只涂最少的0.127 mm厚的密封劑。

6　結束語

密封中常見的貼合面密封方法包括填充型、涂刷型、噴涂密封、低壓注射法等方法，對不同的結構特征，應采用不同的密封方法。只有采用合適的施工方式才能發揮密封膠應有的功能，從而在最大程度上保證飛機的安全性。

另外，目前的密封操作均以手工涂覆為主，涂膠質量上存在不穩定因素。隨著航空技術的發展，密封技術作為民用飛機重要的工藝技術，深入研究密封技術、提高密封工藝的自動化程度、確保質量穩定性必將成為后續發展和研究的主要方向。