某型发动机导管弯管接头漏油故障机理研究

■ 罗杉 王彪 王艺璇/成都航利（集团）实业有限公司

某型发动机导管在研制过程中多次出现弯管接头端打压试验时接头漏油故障（见图1），管路密封试验不合格率达到70%～80%。管路密封性试验不合格造成多批次产品返工或报废处理，带来大量的研制成本损失，严重影响该类结构管路研制进度。

图1 管路弯管接头打压试验漏油

1 故障点梳理

针对自制导管弯管接头密封试验漏油典型故障，梳理出可能导致弯管接头端漏油故障的故障点共10处，绘制了“某型发动机带弯管接头结构导管密封试验不合格故障树”，如图2 所示。

图2 某型发动机带弯管接头结构导管密封试验不合格故障树

经初步调查，基本排除了可能导致密封试验漏油故障的密封工装（堵头）失效、弯管接头故障和接头螺母故障等8 处故障点，最终将故障原因定位在螺母锁紧销故障。

2 故障机理分析

2.1 产品结构分析

该结构俗称“死螺母结构”，工艺流程为首先将螺母套在弯管接头上，施加外力作用将锁紧销从螺母销钉孔穿入，在螺母与弯管接头卡槽内形成一个圆环状“锁圈”结构，最终将螺母和弯管接头连接成一个组合体（见图3）。锁紧销的作用是固定、锁紧螺母以及防止螺母脱落。

图3 传统的锁紧销装配方式

2.2 故障机理研究

进一步调查发现，密封试验漏油故障的导管螺母均存在不同程度的卡滞、转动不灵活现象。修理中曾采取在螺母与接头配合处添加研磨膏（滑油+金刚砂）进行研磨修理（见图4），但漏油问题仍未有效排除。

图4 研磨修理卡滞螺母

分析故障机理，锁紧销在穿入螺母锁紧的成型过程中，受到螺母卡槽和弯管接头卡槽的共同约束作用，最终形成近似圆环状的“锁圈”结构。由于零件之间存在一定的配合间隙，在锁紧销向“锁圈”的成型过程中，传统的锁紧销敲击装配方式易导致锁紧销出现不规则的螺母卡槽磨损、挤压变形（拱曲）、弯管接头卡槽磨损等故障（见图5），从而造成螺母的紧滞以及转动不灵活现象。同时，由于锁紧销装配时发生了不规则挤压变形（拱曲），在进行导管密封试验时虽然有效紧固了螺母与试验工装（堵头），但是螺母与弯管接头配合同心度偏差问题仍然存在，无法消除，最终导致密封试验漏油故障。

图5 传统敲击装配后的螺母卡槽磨损（左）、锁紧销挤压变形（右上）、接头卡槽磨损（右下）

3 措施制定及方法验证

3.1 方案制定

基于故障现象和故障机理分析，针对弯管接头螺母锁紧销装配工艺改进、螺母卡滞故障修复，制订下列解决方案。

1）改进传统的榔头敲击螺母锁紧销的装配工艺方法，拟研究开发出一套基于无冲击方式的螺母锁紧销装配工艺，并设计制作一套螺母锁紧销装配专用工装。

2）针对已制品中出现的螺母卡滞、试验漏油故障，采取虎钳挤压校形和研磨修理螺母的组合修理方式加以修复。其原理是，通过虎钳的挤压，利用螺母卡槽和弯管接头卡槽对不规则、挤压变形的锁紧销进行约束校正，调整校正锁紧销与螺母、弯管接头三者之间的配合偏差，同时对螺母卡滞故障件辅以研磨修理，最终达到改善螺母转动灵活性、消除零件配合同心度偏差、保证密封性合格的目的。

3.2 方法验证

1）研制出一套螺母锁紧销压装专用工装，开发出一套锁紧销无冲击压装工艺（见图6）。锁紧销压装工艺如下：

图6 螺母锁紧销无冲击压装图示

a.取下虎钳上的原有钳口夹块，将定位块（工装）固定在虎钳钳口两端面上；

b.将产品组合件放入定位块固定；

c.根据锁紧销直径规格，依次选取不同组别的定位套，将锁紧销插入定位套固定并将定位套插入定位块（定位套组别按照先浅后深的顺序选取）；

d.缓慢推动虎钳活动钳身，通过钳口的收缩挤压作用将锁紧销平稳压入螺母。

经试验验证，对采用专用工装、无冲击方式压装锁紧销后的导管进行外观检查，其螺母转动灵活、无卡滞；经密封试验检查，弯管接头端面密封性合格、无漏油现象；对螺母切割检查，锁紧销表面圆滑、无毛刺，螺母卡槽内部无磨损（见图7）。

图7 无冲击压装后螺母解剖图示

2）从以往的修理经验中发现，对于螺母卡滞、试验漏油故障，仅对螺母采取研磨修理方式只能在一定程度上缓解导管螺母卡滞现象，无法从根本上解决管路密封试验漏油故障，且故障件的修理合格率很低。为修复传统敲击装配方法产生的锁紧销挤压变形（拱曲）故障，本文通过对故障产生机理的研究分析，制订出一套组合修理方法——虎钳挤压校形+螺母研磨修复（见图8）。

图8 虎钳挤压螺母校形修复图示

经试验验证，对存在螺母卡滞、漏油故障的自制导管采取组合修理方法（挤压校形+螺母研磨）修理后，螺母卡滞现象大大减少，导管密封试验合格率大大提高，漏油故障率降低至10%以内。

4 结论

针对该起导管密封试验不合格典型故障，项目组开展了故障树编制、故障点梳理排查、故障机理研究分析、实施方案制定、实施方法验证等研究工作，最终准确定位了发动机导管弯管接头螺母卡滞、密封试验漏油故障点——锁紧销装配存在质量问题。为此研究改进了传统的敲击压装锁紧销工艺，设计制作了一套锁紧销无冲击压装专用工装，并制订了一套螺母锁紧销无冲击压装工艺方法，经试验验证，锁紧销无冲击压装工艺实施效果理想，方法切实可行。同时，针对前期制造产生的故障导管采用“虎钳挤压校形+研磨修理”的组合修理方法进行修理，经试验验证达到了预期目标。

本项目对故障点定位准确，机理分析清楚，排故措施充分有效，能够为该类管路典型故障的分析、定位和修理提供借鉴和参考。