信息摘要:
近幾年來,由于航空工業迅速發展,各種新型軍用飛機和民用客機不斷研制成功和投入生產,對航空鋼絲繩的產品質量和品種、規格不斷提出了新的要求,尤其是使用在飛機操縱和控制
近幾年來,由于航空工業迅速發展,各種新型軍用飛機和民用客機不斷研制成功和投入生產,對航空鋼絲繩的產品質量和品種、規格不斷提出了新的要求,尤其是使用在飛機操縱和控制系統的鋼絲繩,由于飛機速度的增加,綱絲繩的強度也要求增加;對于長時間用于羅盤針矯正器,其作用對飛機每一個移動進行矯正而產生連續輕微的振動,要求鋼絲繩具有一定的可靠安全性能。另外有些部位的鋼絲繩由于更換困難,要求有很長的使用期限。對飛行在一萬公尺高空的各種噴氣式飛機,百分之九十的時間是在零下50℃以下使用的,當飛機通常在大氣條件下降落時,由于溫度變化極快,就會有水份結出露來,再加上當降落剎車時引擎倒噴,煙氣流過副翼、輔助翼和垂直舵而造成鋼絲繩嚴重污染,這種污染又要造成強烈的腐蝕。因此有些國家采用不銹鋼材質來代替目前的普通鋼材質。為了使產品質量達到理想水平,需作大量研究、試驗、對比工作,才能保證飛機的空中運行和按一定的航線行駛。對于飛機來說,沒有鋼絲繩控制方向舵、副翼和引擎、著陸齒輪等,飛機就離不開地面,所以航空鋼絲繩在飛機上是一個很重要部件。
生產工藝情況
一、普碳鋼方面:
航空鋼絲繩是屬空間材料,一般都按特殊鋼進行冶煉,即采用酸性平爐鋼,其特點是純度高、塑性好、夾雜物少(要求不超過三級),軋成鋼坯后驗收時,除了作化學成份C、Si,Mn、P、S、Ni、Cr、Cu分析外,還要把鋼坯經過正火加工成棒,作抗張強度、屈服點、伸長率、斷面收縮率的試驗,鋼坯斷面進行酸浸評級宏觀檢查(一般疏松、中心疏松、偏析、皮下氣泡、白點)及高倍組織、氧化物、硫化物、非金屬夾雜物、晶粒度、脫碳全部合格后再軋成盤條;經檢驗后再拉絲制成航空鋼絲繩。在生產中關鍵是熱處理、電鍍鋅工藝。熱處理鋼絲直徑為0.8~1.2毫米,爐子溫度為870~880℃,鉛鍋溫度為500-510℃,經鹽酸洗之,電鍍鋅后(電鍍池硫酸鋅溶液成份為750-950克/升),除機械性能、金相組織合乎要求外,其鍍鋅層要求很嚴,上鋅量達到160克/米。硫酸銅試驗達到30秒4次,還保證水箱拔絲不掉皮,成品鋼絲直徑差達到士0.01毫米(也有單位采用先熱鍍鋅后拉拔),水箱拉絲機直接打軸,經試驗合格后再交制繩。
用于飛機控制系統的7×7、7×19結構鋼絲繩要求中心股加粗,單獨進行捻制,捻向是右捻,與成品繩捻向相同,其他股捻向為左捻,并要求股繩中心鋼絲比第一層(下捻)絲粗,第一層(下層)絲比第二層(上捻)絲粗,因此7×7結構的航繩需用兩種不同直徑鋼絲捻成。7×19結構航繩要用三種不同直徑鋼絲撿成,股捻距不超過8倍,繩捻距不超過6.5倍,用這種結構捻制成的航空鋼絲繩,其結構緊密,切斷后中心股不突出,疲勞壽命高。這種結構的航空鋼絲繩從四十年代就已在飛機上使用,從美國、英國、日本進口的航繩取得的樣品,全是這種結構捻制成的。目前國內各廠生產供應的航繩是按部頒標準(YB261-73)生產的,均用同直徑鋼絲捻制成繩,有時也生產少量用不同直徑鋼絲捻制的航繩,提供少數單位使用,大部分重要飛機還未采用,因此今后需要重新制訂航繩標準,所有軍用或民用航空鋼絲繩全部采用這種新型結構航繩。結構及繩徑規格應采用國防標準(LSO)系列,其各規格及技術性能如下:
鋼絲繩|公稱直徑|繩徑偏差(毫米)鋼絲繩破新最高允許重量|
結構(毫米)|最小|最大|拉力(公斤)(公斤/米)
7×7|1.6|1.6 |1.8|220|0.0117×19| 3.2 |3.2 |3.5 |910 |0.0437×19| 4.0|4.0|4.4|1270|0.0677×19| 4.8|4.8 |5.2 |1900|0.0977×19|5.6 |5.6 |6.0|2540|0.1277×19| 6.4|6.4|6.8|3170|0.164上述空間標準系列即國際標準直徑和強度是按照國際標準化組織發行的(LSO)國際標準R564要求制訂的,(LSO)推薦鋼絲繩直徑和強度是根據美國軍用標準MIL·W.1511A和A.L·C.M.A(國際空間材料和結構協會)推薦3310制訂的。
在生產方面,為了使航空鋼絲繩質量趕上和超過國外先進技術水平,除了鋼質要求純度高外,盤條要做鹽酸腐蝕試驗,半成品鋼絲脫碳要嚴格控制。另外,鋼繩股繩內層鋼絲的潤滑對鋼絲繩疲勞性能和使用壽命有很大關系,鋼絲繩內部線徑配比要合理,要做到100%
不松散。纏繞鋼絲繩工字輪的材質(木質)及內層包裝材料都要保證鋼絲繩長期儲存而不變質,鋼絲繩油脂要保證鋅層在儲存期間的光澤。
二、不銹鋼方面:
為了提高航空鋼絲繩低溫疲勞性能(一般普碳鋼航繩在零下50℃作疲勞試驗時四萬次就發生斷繩,耐低溫疲勞性能差)和耐大氣腐蝕,延長鋼絲繩使用壽命而選用不銹鋼材質。美國選用302不銹鋼,英國為了提高抗腐蝕性而采用含鉬不銹鋼,其化學成份如下:
%成
份|C|Si |Mn | Ni |Cr | Mo P|s
|國家
美國|0.15|1|2 |8-12|17-20|—|0.045|0.03英國 |0.07|0.2-1|0.3-1|8.5-10|6.5-19|2.25-3|0.03 |0.03這些鋼種經過電爐冶煉后,開坯軋成盤條,要經過深度腐蝕試驗,鋼絲要做晶間腐蝕敏感性試驗,拉拔中鋼絲要用氨氣保護爐進行熱處理,冷拔成鋼絲后再進行抗拉強度試驗,強度要求達到190公斤/mm2以上,纏繞試驗合格后進行捻繩,其捻制方法和普碳鋼相同,結構采用不同直徑鋼絲捻制,要求100%不松散。
根據美國軍用標準MiL-C-5424A1963年訂的疲勞性能(包括張力負荷,疲勞試驗次數,疲勞后斷口保證拉斷力),其疲勞試驗機懸重要達到65公斤(目前國產航空鋼絲繩疲勞機只能達到50公斤),其技術要求如下:
組徑|張萬為加負荷疲勞試驗次數|鋼絲繩破斷拉力覆勞后的斷裂的1/2強度
(mm)|)|(次)|(公斤)|(公元)
3.97 |13.1|75000|1090|5906.35|31.7|50000|2900|1495我國不銹鋼航空鋼絲繩雖然生產了一些,由于質量上還存在強度低、韌性差和表面等問題,至今還沒正式使用在飛機上,需要進一步從技術和工藝上研究解決,以適應當前軍用和進口噴氣式客機的需要。
使用情況
航空鋼絲繩到用戶后,先用汽油將凡士林油脂洗掉,按需要長度截斷,安裝連接件,過去是用插扣接法,現在已發展為壓接,即將鋼繩裝進套管后,擠壓套管,將繩徑壓縮到比原繩徑小25%,然后進行予拉伸,其拉力為原鋼絲繩破斷拉力的60%。除了解決使用過程中殘余伸長外,還增加鋼絲繩的疲勞性能。用于方向舵、升降舵及其調整片、副翼、彈倉門等,設計安全系數很低,一般為2~3。鋼絲繩報廢有兩種情況,一種是斷1~3根鋼絲即報廢,一種是定期報廢;如駕駛員坐椅下邊的繩索非拆下來不能檢查,有時按期拆下來后發現鋼絲繩嚴重斷絲。
一般用戶在安裝新航空繩時,表面涂一層油漆或蓖麻油來保護鋅層。但是鋼繩通過膠木滑輪時有下面幾種因素產生應力:推動、溫度變化、海洋性氣候、引擎的廢氣、塵砂等原因都會產生腐蝕,導致應力的產生而造成斷絲和磨損,使鋼絲繩報廢。所以提高鋼絲繩防腐性能,延長使用壽命,減少更換次數是今后改進產品質量的努力方向。