橡胶管夹零件材料改进应用研究_杨晋.pdf

37AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/2 热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；GB/T 531 橡胶袖珍硬度计压入试验方法；GB/T 1690 硫化橡胶耐液体试验方法；GB/T 1682 硫化橡胶低温脆性测定单试样法；GB/T 1683-1981 硫化橡胶恒定压缩永久变形的测定；GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验；GB/T 7762 硫化橡胶耐臭氧老化试验静态拉伸试验方法2。1.2 性能对比测试将 5860T 胶料样品制成试片，与5860 胶料试片按照 GJB 5258 标准进行性能对比测试，主要耐介质和机械性能指标结果见表 1。对两种胶料的试片进行耐热空气老化处理，条件为 90 24h，对老化试验前后的试片进行性能测试对比，结果见表 2。对5860和5860T进行耐臭氧试验，臭氧浓度为 5010-8，温度 40，预拉伸 20%。测试 48h 后，5860T 试样表面无龟裂现象，5860 试样已断裂。1.3 工艺性能试验在某型飞机的管夹制造中使用5860T 胶料替代 5860 胶料进行生产，主要工序为：生产准备胶料领取胶料清洗胶料干燥模具发放模具清0 引言某型飞机橡胶管夹类零件主要用于导管、线束类零件的固定、限位，主要材料为 5860，使用介质为空气，使用温度为 20 60。在外场使用时，该管夹类零件由于耐候性和耐臭氧性能不佳，短期内易发生老化、裂纹故障（见图 1），给航空产品的可靠性造成隐患，需对该材料进行改进 研究。5860 胶料属于丁腈橡胶，由丁二烯与丙烯腈单体在水乳液中聚合而成，因具有较优异的理化性能、耐油性等优点，广泛应用于航空产品各类橡胶零件的制造中。但该材料因其 NBR 结构中 C=C双键的存在使其耐臭氧和耐候性较差，导致产品耐老化性能较差1，国内部分新机已使用乙丙橡胶、氰化丁腈等胶料进行了替代。但新胶价格昂贵，如果在老旧机种中全面代用将大幅增加修理成本，因此，需要找到一种经济合理的材料改进方案来满足大批量改进需求。我厂与凯迪西北橡胶有限公司合作，在原 5860 胶料配方基础上，结合管夹使用工况，适当增加防老化剂等配料的配比，在不降低力学性能的基础上大幅提高耐候性能，将其命名为 5860T。本文对 5860T 胶料与 5860 胶料的相关性能进行了对比测试，并对 5860T胶料进行工艺性能试验，对 5860T 胶料制造的管夹进行长期耐候试验，为 5860等牌号胶料的经济性替代提供参考。1 两种胶料的性能对比测试1.1 试验准备本试验选用产自西北橡胶厂的 5860胶料（GJB 5258）和本次改进型胶料5860T 胶料。两种胶料按照相关标准制备试片，试样厚度 20.2mm，硫化条件为（1512）20min，硫化压力为 11 15MPa。选取管夹类零件所需抗拉强度、扯断伸长率等主要参数以及耐热空气老化、耐臭氧性能等进行对比测试。测试标准为：GB/T 528-1976 橡胶拉断强度试验方法；GB/T 528-1998 硫化橡胶或橡胶管夹零件材料改进应用研究Research on the Material Improvement and Application of Rubber Clamp Parts 杨晋郑晓霞刘瑞黄婷/四达机械制造公司摘要：本文针对5860胶料管夹耐候性不足进行了改进分析，将改进后的5860T与5860胶料进行对比测试。试验结果表明，5860T 胶料理化性能、工艺性能与 5860 胶料相当，耐候性和耐臭氧老化性能大幅优于5860 胶料，能够满足 5860 胶料管夹类零件耐候性性能提升的需求。关键词：5860T；耐候性；材料改进Keywords：5860T；weather fastness；material improvement图1新制的5860管夹出现老化裂纹DOI:10.19302/ki.1672-0989.2023.02.02438航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/2 洗预热复炼与压延坯料制备下料装料合模具硫化成型卸模去毛刺首模检查批生产尾模检验交付。硫化工艺和参数与 5860 胶料相同，硫化条件均为（1512）20min，硫化压力为 11 15MPa。工艺试验表明，5860T胶料与5860胶料相当，工艺性能良好，满足橡胶模压性能要求。对5860T胶料批生产的零件进行检验，各项性能符合图纸和工艺技术文件要求，并通过了首件鉴定和特殊过程确认工作。1.4 产品耐候性试验将两种胶料分别制成管夹零件，并在自然条件下进行耐候性试验。试验条件：将两种材料的管夹零件对折，施加一定的变形应力，放置在工装架上，从2018 年 12 月 20 日开始，至 2019 年 9月 20 日结束，历经 9 个月四个季节，在户外接受自然光照、温湿度和雨雪环境的考验后，对其表面状态、硬度和老化程度进行测试。试验结果见表 3。经各项性能的对比测试，5860T 与5860 胶料的力学性能、耐热空气老化性能基本相当，5860T 胶料耐 3 号航空煤油性能略低于 5860 胶料，5860T胶料耐臭氧和耐候性能大幅优于 5860 胶料。2 分析讨论经试验对比，5860 胶料与其改进型 5860T 胶料的硬度、抗拉强度、压缩永久变形等力学性能基本相当。受硬丁腈含量降低影响3，5860T 胶料的耐介质性略低于 5860 胶料，但也能满足管夹类橡胶零件的使用要求。两种胶料耐热空气前后变化率基本相当。但 5860T 胶料的耐臭氧性能远优于 5860 胶料，这与增加了防老剂配比有 关。由 于 5860T 是 在 5860 胶 料 配方基础上改进而来，所以两者在工艺性能方面没有显著差异。产品耐候性方面，对制造用途为空气介质的管夹来说，5860T 胶料的耐候性明显优于5860 胶料，能够满足飞机管夹材料改进 要求。5860T 胶料因是在 5860 胶料的配料上适当调整而得，因而工艺性能良好，收缩率等指标与 5860 胶料相当。改进后的 5860T 胶料在制造管夹时，原有加工工艺和工装模具等可以继续使用，不用进行二次开发，过程控制风险较低。两款胶料的整体成本基本相当，材料价格远低于新型乙丙橡胶、氰化丁腈橡胶和高硬度氟硅橡胶。以5860T 胶料制造消耗量较大的管夹类零件，具有显著的经济优势，可以大幅提升管夹的使用寿命和可靠性，同时制造成本提高不多，有利于该成果的推广 应用。3 结论1）5860T 胶料在制造空气介质类管夹零件时，其综合性能和工艺性能与表1 5860与5860T胶料主要性能对比试验项目技术指标（GJB 5258）试验结果58605860T拉伸强度（MPa）8.8210.4213.35扯断伸长率（%）300428384扯断永久变形（%）105.66.8硬度（邵氏）62560623 号煤油质量变化（%）0 108.610.320 号滑油质量变化（%）8 0 6.3 5.8脆性温度（）55 55 55压缩永久变形(30%70 22h)（%）402726表2 5860与5860T胶料耐热空气老化后性能对比试验项目58605860T老化前老化后老化前老化后拉伸强度（MPa）9.8210.849.9410.08扯断伸长率（%）440392304284扯断永久变形（%）7.66.85.24.0邵氏硬度60665961表3 5860与5860T管夹产品耐候试验结果试验条件观察日期58605860T自 2018.12.20 起，将 5860 与 5860T 管夹对折后置于室外同一环境下，经受风吹、日晒、雨雪等自然环境考验2019.03.20（温度范围9 26)出 现 浅 表裂纹无裂纹2019.03.29（温度范围9 27)出现 6 条长约 5mm、深约 1mm 的裂纹无裂纹2019.09.20（温度范围9 37)遍 布 裂 纹，最 宽 可达 2.4mm，最 深 可3.2mm，硬度 57无裂纹，硬度 59工 程 ENGINEERING 39AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/2 5860 胶料相当。2）5860T 胶料的耐候性明显优于5860，能有效解决 5860 胶料管夹类零件早期开裂的问题。3）老旧牌号胶料在制造特定用途零件时，适当调整配方含量，可提升某方面性能，在不显著增加成本的条件下，可作为提升老旧机种橡胶零件可靠性的有效途径。参考文献1 侯安平，等.替代 NBR 的长寿命耐臭氧橡胶材料应用研究 J.特种橡胶制品，2019（6）：28-31.2中国航空材料手册编辑委员会.中国航空材料手册（第 8 卷）M.北京：中国标准出版社，2002：26-41.3 姬敏，等.航空用 5860 胶料与70 度氟硅胶料的对比分析 J.特种橡胶制品，2019（5）：32-36.撞工作特性，采用动力学和接触分析结合的有限元方法计算碰撞时传动销应力分布，从结构力学角度研究分析传动销断裂原因。0 引言阻力伞锁钩是连接飞机与阻力伞的重要装置，不仅将阻力伞载荷传递至机体，也是开伞抛伞动作的执行机构。阻力伞锁钩由电磁阀、活塞、滑块（含传动销）、拨叉摇臂组件、上下锁钩、滑轮和扭转弹簧等组成，如图 1 所示。上锁时气体进入电磁阀放伞腔，推动活塞和滑块右移，滑块的传动销与拨叉槽接触后带动拨叉摇臂顺向转动；开锁过程与之相反，活塞带动滑块左移，滑块的传动销与拨叉槽碰撞，带动拨叉摇臂逆向转动。目前，针对阻力伞伞衣载荷特性、开锁过程流场特性和开伞方法的研究较多，但对阻力伞锁钩的研究较少1。对某型飞机检查时，发现阻力伞锁钩滑块传动销发生断裂（见图 2），可能对阻力伞正常功能造成影响。本文根据排故线索指引，分析滑块与拨叉碰基于动力学的某型飞机阻力伞锁钩滑块传动销碰撞过程应力仿真分析Simulation Analysis on Stress of Parachute Lock Pin of a Certain Aircraft Based on Dynamics 田俊沈围徐文娟/凌云科技集团有限责任公司摘要：针对某型飞机阻力伞锁钩滑块传动销断裂故障，建立阻力伞锁系统三维模型，通过非线性方法定义滑块传动销与拨叉碰撞过程的相互作用，采用显示动力学数值方法计算开锁过程滑块传动销与拨叉碰撞时应力应变分布，从结构力学角度分析传动销断裂的主要原因，为故障分析和后续结构改进提供技术参考。关键词：阻力伞；有限元；碰撞Keywords：parachute；finite element；impact图1阻力伞锁钩结构和滑块传动销示意 图2滑块传动销断裂位置