飛機油箱口蓋密封工藝改進

嚴 厲

（成都飛機工業（集團）有限責任公司，四川成都 610091）

0 引言

在現代飛機設計時普遍采用內部結構布置整體油箱，整體油箱是利用飛機上的結構空間，經過密封后直接來存儲燃油的結構，相較于它油箱形式，有存儲燃油多、結構重量輕、改善飛機性能以及便于維護等優點[1]。密封技術是整體油箱制造的最關鍵技術之一，在裝配過程中作為特殊過程進行控制，常用的密封形式有填隙密封、貼合面密封、填角密封、注射密封、預填密封、緊固件頭部密封等。一架飛機上各種形狀的大小口蓋有百余個，軍用飛機開口面積占全機表面積20%左右，這些口蓋主要用來安裝設備或檢查機內系統工作情況，整體油箱同樣布置了大量的口蓋。為了保證軍機整體油箱口蓋的密封性，采用將密封膠涂敷在口框上，用口蓋壓接，在保證飛機表面階差符合要求的前提下，使密封膠通過加溫或者自然硫化在口框上形成膠墊，達到密封要求[2]。控制口蓋密封質量，對保障飛機等航空產品的使用性能、安全性和可靠性具有重要的現實意義[3]。

1 目前口蓋密封工藝方法及存在的不足

油箱口蓋一般采用螺栓+密封托板螺母與機體口框連接[4]，目前口蓋密封裝配流程包含口蓋修配制孔、鉚接、打膠、硫化等工藝過程。

通常情況下口蓋密封的裝配流程為：①口蓋修配制孔→②鉚接密封托板螺母→③清洗、打膠→④第一次硫化→⑤補膠→⑥第二次硫化→⑦清除多余膠。

先將口蓋、口框協調修配、制孔，再按貼合面密封要求鉚接密封托板螺母，然后對口框的涂膠區域進行清洗、刷涂增粘底涂，在口蓋內表面涂隔離劑，如噴一薄層滑石粉、涂可剝離性涂層或涂多用途低溫潤滑脂，接著用帶有合適口徑注射嘴的注射槍將密封膠連續的注射在口框的密封區中部，用刮刀將密封膠厚度刮均勻，最后放置工藝墊圈，使用工藝螺栓安裝口蓋，貼合口蓋與口框，整形并清除多余膠，等待密封膠達到硫化狀態（圖1）。密封膠的硫化時間較長，不同的硫化溫度時間不同，以生產現場常用的HM111B-4 密封膠為例，加速硫化需用時約24 h、自然硫化需用時約72 h。待密封膠達到規定的邵氏硬度后，拆除工藝螺栓和口蓋，取出工藝墊圈，在放置工藝墊圈的部位補涂密封膠，重新安裝口蓋、工藝螺栓，再次等待密封膠硫化達到規定的邵氏硬度。

圖1 口蓋打膠硫化方法

按以上工藝方法進行油箱口蓋密封裝配主要存在以下問題：

（1）因密封膠具有流淌性，膠液在口框上涂刷時，以及在安裝口蓋時受到擠壓，會流入密封托板螺母的帽罩內，硫化后形成膠塊。為保證螺栓的安裝，現采用限深鉆頭鉆除的方式的一一清除帽罩內多余物的膠塊，清理工作困難且繁瑣，存在損傷螺紋的風險，而且對膠塊是否完全清除干凈難以控制。若未清除干凈，在安裝產品螺栓時，螺栓將會頂破密封托板螺母的帽罩，影響整體油箱的密封性能。此問題在實際裝配過程中也較為常見。

（2）按照操作流程，完成油箱口蓋密封裝配需要進行兩次打膠、硫化工作，不僅密封膠浪費多、危廢物產生多，而且生產周期長，相比一次硫化增加一倍。

2 油箱口蓋密封工藝方法改進措施

2.1 改進方案分析

為解決以上問題，對油箱口蓋密封工藝方法進行梳理、分析，提出以下改進方案：

（1）針對密封膠流入帽罩內的問題，可以在第一次打膠前，用工具將帽罩進行封堵。

（2）兩次打膠、兩次硫化的原因是，第一次打膠時，為了保證膠墊硫化后的厚度滿足設計要求，在每個工藝螺栓的口蓋與口框之間放置了相應厚度的墊圈，避免擰緊螺栓時將密封膠擠壓變薄，影響密封性能。待密封膠第一次硫化后取出墊圈，口框上原來放置墊圈的部位缺膠，需要補膠后再進行硫化。因此，可以將工藝墊圈進行縮小墊圈外徑的優化，使膠墊可以一次成形，并可將墊圈的功能集成在封堵帽罩的工具上。

2.2 專用工具設計

根據改進方案，技術、操作人員共同攻關，設計并制造了一種專用的油箱口蓋密封工具，具有封堵密封托板螺母、固定口蓋、控制膠墊厚度等多項功能（圖2）。

圖2 油箱口蓋密封工具

該專用密封工具共包含封堵段、凸臺、壓緊段、安裝段共4個部分：

（1）封堵段為外螺紋形式，螺紋的規格d 與密封托板螺母的螺紋一致，長度L1與口框厚度和密封托板螺母螺紋長度之和一致。在口框刷涂增粘劑后、涂敷密封膠之前，先用工具將封堵段裝入密封托板螺母內進行堵孔，避免后續操作過程中密封膠流入帽罩內形成膠塊。

（2）凸臺為光桿形式，厚度H 與設計圖紙或數模要求的密封膠墊的厚度一致，用于控制涂敷密封膠的厚度，保證膠墊硫化后的厚度值符合設計要求，并且控制封堵段進入密封托板螺母的深度。凸臺的外徑D 比螺栓孔直徑大1 mm 即可：外徑太大會導致螺栓孔處的膠墊缺膠較多，外徑太小則在安裝專用工具時容易造成損傷。

（3）壓緊段與封堵段的螺紋規格d 一致，長度超過口蓋厚度與安裝口蓋時使用的普通螺母的厚度之和即可，用于在涂膠后將口蓋壓緊，使密封膠硫化后能達到規定的厚度。

（4）內六角用于該專用密封工具安裝及拆卸使用。

2.3 實施驗證

采用專用工具后，可將原來操作流程進行優化，取消⑤、⑥和⑦三個操作過程，使口蓋密封裝配效率提升40%以上，同時解決了帽罩被殘留多余膠頂破導致滲油的問題。

3 結論

通過使用專用工具，改進油箱口蓋密封裝配的工藝方法，可有效阻止密封膠流入密封托板螺母內，避免在托板螺母內形成多余物密封膠，從而消除了托板螺母帽罩破損的隱患，保證了整體油箱的氣密性能。同時，由于減少了二次打膠、二次硫化以及清除密封托板螺母內多余密封膠塊的工序，大大減少了操作工作量，縮短整體油箱口蓋密封裝配的生產周期，也避免了清除多余膠時對螺紋造成的損傷。另外，軍用飛機的其他部分設備艙口蓋也是采用涂敷密封膠形成膠墊的裝配形式，可以將上述專用工具的相關尺寸按浮動螺母的尺寸進行制造后，用于設備艙口蓋裝配。