飞机油箱口盖密封工艺改进

严 厉

（成都飞机工业（集团）有限责任公司，四川成都 610091）

0 引言

在现代飞机设计时普遍采用内部结构布置整体油箱，整体油箱是利用飞机上的结构空间，经过密封后直接来存储燃油的结构，相较于它油箱形式，有存储燃油多、结构重量轻、改善飞机性能以及便于维护等优点[1]。密封技术是整体油箱制造的最关键技术之一，在装配过程中作为特殊过程进行控制，常用的密封形式有填隙密封、贴合面密封、填角密封、注射密封、预填密封、紧固件头部密封等。一架飞机上各种形状的大小口盖有百余个，军用飞机开口面积占全机表面积20%左右，这些口盖主要用来安装设备或检查机内系统工作情况，整体油箱同样布置了大量的口盖。为了保证军机整体油箱口盖的密封性，采用将密封胶涂敷在口框上，用口盖压接，在保证飞机表面阶差符合要求的前提下，使密封胶通过加温或者自然硫化在口框上形成胶垫，达到密封要求[2]。控制口盖密封质量，对保障飞机等航空产品的使用性能、安全性和可靠性具有重要的现实意义[3]。

1 目前口盖密封工艺方法及存在的不足

油箱口盖一般采用螺栓+密封托板螺母与机体口框连接[4]，目前口盖密封装配流程包含口盖修配制孔、铆接、打胶、硫化等工艺过程。

通常情况下口盖密封的装配流程为：①口盖修配制孔→②铆接密封托板螺母→③清洗、打胶→④第一次硫化→⑤补胶→⑥第二次硫化→⑦清除多余胶。

先将口盖、口框协调修配、制孔，再按贴合面密封要求铆接密封托板螺母，然后对口框的涂胶区域进行清洗、刷涂增粘底涂，在口盖内表面涂隔离剂，如喷一薄层滑石粉、涂可剥离性涂层或涂多用途低温润滑脂，接着用带有合适口径注射嘴的注射枪将密封胶连续的注射在口框的密封区中部，用刮刀将密封胶厚度刮均匀，最后放置工艺垫圈，使用工艺螺栓安装口盖，贴合口盖与口框，整形并清除多余胶，等待密封胶达到硫化状态（图1）。密封胶的硫化时间较长，不同的硫化温度时间不同，以生产现场常用的HM111B-4 密封胶为例，加速硫化需用时约24 h、自然硫化需用时约72 h。待密封胶达到规定的邵氏硬度后，拆除工艺螺栓和口盖，取出工艺垫圈，在放置工艺垫圈的部位补涂密封胶，重新安装口盖、工艺螺栓，再次等待密封胶硫化达到规定的邵氏硬度。

图1 口盖打胶硫化方法

按以上工艺方法进行油箱口盖密封装配主要存在以下问题：

（1）因密封胶具有流淌性，胶液在口框上涂刷时，以及在安装口盖时受到挤压，会流入密封托板螺母的帽罩内，硫化后形成胶块。为保证螺栓的安装，现采用限深钻头钻除的方式的一一清除帽罩内多余物的胶块，清理工作困难且繁琐，存在损伤螺纹的风险，而且对胶块是否完全清除干净难以控制。若未清除干净，在安装产品螺栓时，螺栓将会顶破密封托板螺母的帽罩，影响整体油箱的密封性能。此问题在实际装配过程中也较为常见。

（2）按照操作流程，完成油箱口盖密封装配需要进行两次打胶、硫化工作，不仅密封胶浪费多、危废物产生多，而且生产周期长，相比一次硫化增加一倍。

2 油箱口盖密封工艺方法改进措施

2.1 改进方案分析

为解决以上问题，对油箱口盖密封工艺方法进行梳理、分析，提出以下改进方案：

（1）针对密封胶流入帽罩内的问题，可以在第一次打胶前，用工具将帽罩进行封堵。

（2）两次打胶、两次硫化的原因是，第一次打胶时，为了保证胶垫硫化后的厚度满足设计要求，在每个工艺螺栓的口盖与口框之间放置了相应厚度的垫圈，避免拧紧螺栓时将密封胶挤压变薄，影响密封性能。待密封胶第一次硫化后取出垫圈，口框上原来放置垫圈的部位缺胶，需要补胶后再进行硫化。因此，可以将工艺垫圈进行缩小垫圈外径的优化，使胶垫可以一次成形，并可将垫圈的功能集成在封堵帽罩的工具上。

2.2 专用工具设计

根据改进方案，技术、操作人员共同攻关，设计并制造了一种专用的油箱口盖密封工具，具有封堵密封托板螺母、固定口盖、控制胶垫厚度等多项功能（图2）。

图2 油箱口盖密封工具

该专用密封工具共包含封堵段、凸台、压紧段、安装段共4个部分：

（1）封堵段为外螺纹形式，螺纹的规格d 与密封托板螺母的螺纹一致，长度L1与口框厚度和密封托板螺母螺纹长度之和一致。在口框刷涂增粘剂后、涂敷密封胶之前，先用工具将封堵段装入密封托板螺母内进行堵孔，避免后续操作过程中密封胶流入帽罩内形成胶块。

（2）凸台为光杆形式，厚度H 与设计图纸或数模要求的密封胶垫的厚度一致，用于控制涂敷密封胶的厚度，保证胶垫硫化后的厚度值符合设计要求，并且控制封堵段进入密封托板螺母的深度。凸台的外径D 比螺栓孔直径大1 mm 即可：外径太大会导致螺栓孔处的胶垫缺胶较多，外径太小则在安装专用工具时容易造成损伤。

（3）压紧段与封堵段的螺纹规格d 一致，长度超过口盖厚度与安装口盖时使用的普通螺母的厚度之和即可，用于在涂胶后将口盖压紧，使密封胶硫化后能达到规定的厚度。

（4）内六角用于该专用密封工具安装及拆卸使用。

2.3 实施验证

采用专用工具后，可将原来操作流程进行优化，取消⑤、⑥和⑦三个操作过程，使口盖密封装配效率提升40%以上，同时解决了帽罩被残留多余胶顶破导致渗油的问题。

3 结论

通过使用专用工具，改进油箱口盖密封装配的工艺方法，可有效阻止密封胶流入密封托板螺母内，避免在托板螺母内形成多余物密封胶，从而消除了托板螺母帽罩破损的隐患，保证了整体油箱的气密性能。同时，由于减少了二次打胶、二次硫化以及清除密封托板螺母内多余密封胶块的工序，大大减少了操作工作量，缩短整体油箱口盖密封装配的生产周期，也避免了清除多余胶时对螺纹造成的损伤。另外，军用飞机的其他部分设备舱口盖也是采用涂敷密封胶形成胶垫的装配形式，可以将上述专用工具的相关尺寸按浮动螺母的尺寸进行制造后，用于设备舱口盖装配。