飞机座舱透明件螺栓孔裂纹原因分析及改进措施.pdf

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1、飞机座舱透明件螺栓孔裂纹原因分析及改进措施AnalysisandModifiedMeasureofTransparencyTappingHoleFlawinAircraftCanopyandWindshield■王文涛王猛李红亮王紫维冯伟／石家庄海山实业发展总公司摘要：对某型飞机座舱透明件螺栓孔出现裂纹进行了分析与试验．找到了裂纹出现的主要原因，并采取针对性措施．通过控制初孔直径、钻孔速度、铰孑L次数、进给力等改进措施．提高了螺栓孔的加工质量．有效地降低了螺栓孔裂纹缺陷的发生概率。关键词：座舱：透明件：有机玻璃：螺栓孔：裂纹Keywords：canopy：tra

2、nsparency：perspex：tappinghole；flaw0引言DMYB-3航空有机玻璃是由YB-3有机玻璃热拉伸和平面机械研磨抛光而成的定向板材。该有机玻璃无色透明，强度ELYB-3有机玻璃略高，抗银纹和韧性好，对缺口不敏感，被击穿后不破碎，综合性能好。但其耐磨性稍差，层间强度低，制造过程要求操作熟练、需严格控制研磨抛光，易出现“破点”的外观缺陷，适用于设计飞行马赫数2左右的飞机透明件使用。2014年某型飞机座舱盖玻璃后弧中央孔出现3条长约2～4mm裂纹，经普查，其他相同产品也出现了不同程度的类似现象。为此，组织了技术人员、技能人员、检验人员成立攻关

3、小组，全力查找故障原因，并制定改进措施，保证座舱玻璃制孑L的可靠性与稳定性。1裂纹现象描述通过对该型飞机座舱盖玻璃进行普查，发现裂纹具有如下特点：1)裂纹均发生在玻璃内侧与玻璃钢的胶接面处，裂纹长度约1～5mm；2)裂纹分布于孑L四周，方向性不明显；3)部分螺栓孔未发现裂纹，但孑L边有毛绒状瑕疵，裂纹螺栓孑L位置不固定，不具有规律性。螺栓孔裂纹现象如图l、图2所示。图1螺栓孔裂纹现象图2螺栓孔裂纹现象22座舱盖结构座舱盖从内到外依次为镁铝合金骨架(ZM一5)、玻璃、外蒙皮，用螺栓由外向内穿连接；舱盖玻璃为10mm厚的3号定向航空有机玻璃；增强材料为玻璃钢(其厚度

4、为2mm±O．2mm)}玻璃与玻璃钢用丙一1胶粘剂粘接，玻璃钢分布于玻璃内外表面，其结构如图3所示。这种玻璃连接结构形式要求有机玻璃零件与骨架贴合，在装配时采取零件与骨架一起钻孔、铰孔的加工方法以保证玻璃上孔与骨架上孔的同心度，钻孔与拧紧螺栓的顺序自零件弧线的前后端图5玻璃连接结构形式—甄Ⅱ丑1颤空维修与工程l67AVIATIONMAINTENANCE8ENGINEERINGo’开始，采用专用扳手在相互垂直和相互成对角线的方向对称地钻孔、铰孔并拧紧螺栓，拧紧螺栓时扭力矩不应超过设计技术要求。31；2制造流程分析裂纹原因舱盖制作的制造流程主要包括分解、玻璃成型、下

5、料、回火、胶接、回火、制孔、装配、试验等工序，如图4所示。3．1玻璃加工．胶接分析舱盖玻璃成形采用MDYB一3有机玻璃板材热吹塑成形方式，其成形后玻璃分子结构发生变化，从而造成成形后的舱盖玻璃内部存在一定应力。在舱盖玻璃成形后有一道回火工序，用以消除上述应力。舱盖玻璃边缘粘接有B-l玻璃钢加强件，加强件与有机玻璃的粘接采用丙-1胶进行胶接。丙-l胶由甲基丙烯酸甲酯与过氧化苯甲酰经加温聚合而成，有机玻璃与玻璃钢胶接后形成胶合层，胶合层固化后会存在一定的胶接应力，为消除胶接应力会对胶接后的舱盖玻璃进行回火处理。3．2玻璃制孔、装配分析在座舱盖大修时，舱盖骨架上的螺栓

6、孔与蒙皮上的螺栓孔均已制造完成，在更换玻璃制孔时要求蒙皮上的螺栓孔与骨架上的螺栓孔同心。在实际加工中钻孔为人为控制，无法保证蒙皮孔与骨架孔绝对同心，可能会有个别螺栓孔出现不同程度偏斜现象，如图5所示，故装配后可能存在一定的装配应力。钻孔时钻头由玻璃外侧向内侧加工，当孑l,／JI工至末端时，材料剩余厚度减小，在钻至内侧玻璃与玻璃钢胶接处时，在钻头轴向进给力的作用下产生剥离力，会造成玻璃与玻璃钢胶接处撕裂，钻孑L后在螺栓孔内侧边缘可能引起初始加工缺陷，如图6所示。在座舱盖装配钻孔时，采用普通风68I燃德勰图4舱盖制作流程示意图图5玻璃钻孔偏斜情况图6玻璃初始缺陷形成

7、位置图7玻璃钻孔过烧区域钻夹持钻头钻孔。由于普通风钻为非定速风钻，转速不易控制，钻孔时产生的热量得不到及时排除就可能造成螺栓孔内壁过烧。铰孔后，螺栓孔过烧影响区没有完全消除，造成螺栓孔周围热应力残留，如图7所示。另外，玻璃与骨架贴合度不好会造成装配应力，一般采用腻子及腻子布进行补偿，但仍会有装配应力。因骨架相对较厚，其刚度相对较大不易变形，蒙皮相对较薄容易沿玻璃变形。当贴合度不好时，玻璃内侧比外侧受力更大，从而造成玻璃出现炸纹甚至裂纹。3．3抗压气密试验对舱盖玻璃的影响座舱盖抗压试验是检查座舱盖玻璃及其结构零件在特定压力下不发生损伤和破坏的能力。其本身具有一定破

8、坏性，在玻璃存有初始缺陷