某型發動機導管彎管接頭漏油故障機理研究

■ 羅杉 王彪 王藝璇/成都航利（集團）實業有限公司

某型發動機導管在研制過程中多次出現彎管接頭端打壓試驗時接頭漏油故障（見圖1），管路密封試驗不合格率達到70%～80%。管路密封性試驗不合格造成多批次產品返工或報廢處理，帶來大量的研制成本損失，嚴重影響該類結構管路研制進度。

圖1 管路彎管接頭打壓試驗漏油

1 故障點梳理

針對自制導管彎管接頭密封試驗漏油典型故障，梳理出可能導致彎管接頭端漏油故障的故障點共10處，繪制了“某型發動機帶彎管接頭結構導管密封試驗不合格故障樹”，如圖2 所示。

圖2 某型發動機帶彎管接頭結構導管密封試驗不合格故障樹

經初步調查，基本排除了可能導致密封試驗漏油故障的密封工裝（堵頭）失效、彎管接頭故障和接頭螺母故障等8 處故障點，最終將故障原因定位在螺母鎖緊銷故障。

2 故障機理分析

2.1 產品結構分析

該結構俗稱“死螺母結構”，工藝流程為首先將螺母套在彎管接頭上，施加外力作用將鎖緊銷從螺母銷釘孔穿入，在螺母與彎管接頭卡槽內形成一個圓環狀“鎖圈”結構，最終將螺母和彎管接頭連接成一個組合體（見圖3）。鎖緊銷的作用是固定、鎖緊螺母以及防止螺母脫落。

圖3 傳統的鎖緊銷裝配方式

2.2 故障機理研究

進一步調查發現，密封試驗漏油故障的導管螺母均存在不同程度的卡滯、轉動不靈活現象。修理中曾采取在螺母與接頭配合處添加研磨膏（滑油+金剛砂）進行研磨修理（見圖4），但漏油問題仍未有效排除。

圖4 研磨修理卡滯螺母

分析故障機理，鎖緊銷在穿入螺母鎖緊的成型過程中，受到螺母卡槽和彎管接頭卡槽的共同約束作用，最終形成近似圓環狀的“鎖圈”結構。由于零件之間存在一定的配合間隙，在鎖緊銷向“鎖圈”的成型過程中，傳統的鎖緊銷敲擊裝配方式易導致鎖緊銷出現不規則的螺母卡槽磨損、擠壓變形（拱曲）、彎管接頭卡槽磨損等故障（見圖5），從而造成螺母的緊滯以及轉動不靈活現象。同時，由于鎖緊銷裝配時發生了不規則擠壓變形（拱曲），在進行導管密封試驗時雖然有效緊固了螺母與試驗工裝（堵頭），但是螺母與彎管接頭配合同心度偏差問題仍然存在，無法消除，最終導致密封試驗漏油故障。

圖5 傳統敲擊裝配后的螺母卡槽磨損（左）、鎖緊銷擠壓變形（右上）、接頭卡槽磨損（右下）

3 措施制定及方法驗證

3.1 方案制定

基于故障現象和故障機理分析，針對彎管接頭螺母鎖緊銷裝配工藝改進、螺母卡滯故障修復，制訂下列解決方案。

1）改進傳統的榔頭敲擊螺母鎖緊銷的裝配工藝方法，擬研究開發出一套基于無沖擊方式的螺母鎖緊銷裝配工藝，并設計制作一套螺母鎖緊銷裝配專用工裝。

2）針對已制品中出現的螺母卡滯、試驗漏油故障，采取虎鉗擠壓校形和研磨修理螺母的組合修理方式加以修復。其原理是，通過虎鉗的擠壓，利用螺母卡槽和彎管接頭卡槽對不規則、擠壓變形的鎖緊銷進行約束校正，調整校正鎖緊銷與螺母、彎管接頭三者之間的配合偏差，同時對螺母卡滯故障件輔以研磨修理，最終達到改善螺母轉動靈活性、消除零件配合同心度偏差、保證密封性合格的目的。

3.2 方法驗證

1）研制出一套螺母鎖緊銷壓裝專用工裝，開發出一套鎖緊銷無沖擊壓裝工藝（見圖6）。鎖緊銷壓裝工藝如下：

圖6 螺母鎖緊銷無沖擊壓裝圖示

a.取下虎鉗上的原有鉗口夾塊，將定位塊（工裝）固定在虎鉗鉗口兩端面上；

b.將產品組合件放入定位塊固定；

c.根據鎖緊銷直徑規格，依次選取不同組別的定位套，將鎖緊銷插入定位套固定并將定位套插入定位塊（定位套組別按照先淺后深的順序選取）；

d.緩慢推動虎鉗活動鉗身，通過鉗口的收縮擠壓作用將鎖緊銷平穩壓入螺母。

經試驗驗證，對采用專用工裝、無沖擊方式壓裝鎖緊銷后的導管進行外觀檢查，其螺母轉動靈活、無卡滯；經密封試驗檢查，彎管接頭端面密封性合格、無漏油現象；對螺母切割檢查，鎖緊銷表面圓滑、無毛刺，螺母卡槽內部無磨損（見圖7）。

圖7 無沖擊壓裝后螺母解剖圖示

2）從以往的修理經驗中發現，對于螺母卡滯、試驗漏油故障，僅對螺母采取研磨修理方式只能在一定程度上緩解導管螺母卡滯現象，無法從根本上解決管路密封試驗漏油故障，且故障件的修理合格率很低。為修復傳統敲擊裝配方法產生的鎖緊銷擠壓變形（拱曲）故障，本文通過對故障產生機理的研究分析，制訂出一套組合修理方法——虎鉗擠壓校形+螺母研磨修復（見圖8）。

圖8 虎鉗擠壓螺母校形修復圖示

經試驗驗證，對存在螺母卡滯、漏油故障的自制導管采取組合修理方法（擠壓校形+螺母研磨）修理后，螺母卡滯現象大大減少，導管密封試驗合格率大大提高，漏油故障率降低至10%以內。

4 結論

針對該起導管密封試驗不合格典型故障，項目組開展了故障樹編制、故障點梳理排查、故障機理研究分析、實施方案制定、實施方法驗證等研究工作，最終準確定位了發動機導管彎管接頭螺母卡滯、密封試驗漏油故障點——鎖緊銷裝配存在質量問題。為此研究改進了傳統的敲擊壓裝鎖緊銷工藝，設計制作了一套鎖緊銷無沖擊壓裝專用工裝，并制訂了一套螺母鎖緊銷無沖擊壓裝工藝方法，經試驗驗證，鎖緊銷無沖擊壓裝工藝實施效果理想，方法切實可行。同時，針對前期制造產生的故障導管采用“虎鉗擠壓校形+研磨修理”的組合修理方法進行修理，經試驗驗證達到了預期目標。

本項目對故障點定位準確，機理分析清楚，排故措施充分有效，能夠為該類管路典型故障的分析、定位和修理提供借鑒和參考。