A320飛機(jī)升降舵伺服桿的磁粉檢測(cè)工藝

崔宗輝

(山東太古飛機(jī)工程有限公司， 濟(jì)南 250107)

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A320飛機(jī)升降舵伺服桿的磁粉檢測(cè)工藝

崔宗輝

(山東太古飛機(jī)工程有限公司， 濟(jì)南 250107)

結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)論述了空客A320飛機(jī)升降舵伺服桿磁粉檢測(cè)的重點(diǎn)、檢測(cè)工藝的制定、靈敏度驗(yàn)證的過(guò)程以及結(jié)果評(píng)判中的注意事項(xiàng)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，某個(gè)伺服桿產(chǎn)生裂紋位置與緊固螺母安裝位置重合，為后續(xù)的定期維護(hù)檢查提供了參考。

檢測(cè)工藝；伺服桿；磁粉檢測(cè)

A320飛機(jī)升降舵伺服桿是控制和調(diào)整升降舵運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵部件，伺服桿在飛機(jī)上的位置如圖1,2所示,在每架飛機(jī)上共裝有4個(gè)，分別位于飛機(jī)左右平尾兩側(cè)。在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，多家航空公司反饋升降舵調(diào)整困難。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，某個(gè)伺服桿斷裂失效。為此，空客專門下發(fā)了技術(shù)文件SBA320-27A1186，要求對(duì)伺服桿末端進(jìn)行磁粉檢測(cè)[1]。通過(guò)檢測(cè)后分析發(fā)現(xiàn),伺服桿產(chǎn)生裂紋位置與緊固螺母安裝位置重合,為后續(xù)的定期維護(hù)檢查提供了參考。

1　磁粉檢測(cè)的重點(diǎn)

技術(shù)文件SBA320-27A1186中，推薦采用固定式電磁軛(見圖3)對(duì)伺服桿縱向磁化，零件表面的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度在1 900～2 000 A·m-1之間；用以檢測(cè)位于伺服桿末端螺紋區(qū)域大于5 mm×0.5 mm的橫向疲勞裂紋。

這里需要說(shuō)明的是，空客并沒(méi)有要求對(duì)安裝鎖緊片的鍵槽進(jìn)行檢查；原因是空客認(rèn)為伺服桿主要承受軸向拉力，大部分的反饋信息也僅表明在末端螺紋區(qū)域發(fā)現(xiàn)損傷。

圖1　伺服桿在飛機(jī)上的位置示意

圖2　左側(cè)伺服桿外觀

圖3　固定式磁軛

但是通過(guò)圖4看到，鍵槽貫通整個(gè)伺服桿，伺服桿鎖緊螺母在固定伺服桿過(guò)程中將對(duì)鎖緊片產(chǎn)生周向摩擦力，從而帶動(dòng)鎖片導(dǎo)向爪對(duì)鍵槽形成一個(gè)剪切力。另外，在飛行過(guò)程中產(chǎn)生的不均勻氣流會(huì)造成升降舵兩側(cè)受力不平衡，使伺服桿受到扭轉(zhuǎn)作用，這種周期性的扭轉(zhuǎn)也會(huì)在鍵槽處產(chǎn)生應(yīng)力疲勞。

圖4　伺服桿外形尺寸

通過(guò)以上分析，筆者認(rèn)為對(duì)伺服桿實(shí)施周向磁化以檢查鍵槽處的損傷是有必要的。

2　磁化方案

2.1磁化方法

由于筆者單位無(wú)固定式電磁軛設(shè)備，只能采用CDG-6000型交直流磁粉探傷機(jī)對(duì)伺服桿實(shí)施連續(xù)法周向和縱向磁化。

整個(gè)伺服桿分為三個(gè)檢查區(qū)：螺紋、鍵槽、通桿。為了防止磁懸液進(jìn)入軸承，須用膠帶保護(hù)軸承部位(見圖3)，具體磁化方法如下：

(1) 周向磁化

將伺服桿夾持在磁粉檢測(cè)機(jī)兩電極夾頭之間，如圖5所示,采用直接通電法對(duì)伺服桿進(jìn)行磁化，主要檢查鍵槽區(qū)域和通桿表面的軸向缺陷。

圖5　伺服桿的周向磁化示意

圖6　伺服桿的縱向磁化示意

(2) 縱向磁化

圖6所示為用線圈對(duì)伺服桿磁化，分別檢查螺紋和通桿處的橫向缺陷。

2.2磁化設(shè)備和電流為了保證檢測(cè)靈敏度，除了選擇最佳的磁化方法外，還需施加合適的磁化電流。技術(shù)文件SBA320-27A1186中，沒(méi)有給出具體的磁化電流值,而是要求零件表面的切向磁場(chǎng)強(qiáng)度在1 900～2 000 A·m-1之間。

參考空客技術(shù)文件《NDTM》(《無(wú)損檢測(cè)手冊(cè)》)及磁粉檢測(cè)規(guī)范ASTM E 1444-12的要求：直接通電法，周向磁化電流為12～32 A·mm-1；線圈法，縱向磁化電流為

(1)

式中：K為45 000安匝;L為零件的長(zhǎng)度;D為零件直徑;±10%為電流值的精度范圍。

根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，采用CDG-6000E型三相全波磁粉探傷機(jī),黑光燈強(qiáng)度不小于1 600 μW·cm-2,磁懸液為14 AM,環(huán)境光照度不大于21.52 lx,靈敏度試片為CX-230。周向磁化電流取20 A·mm-1，各個(gè)檢查區(qū)的磁化電流如表1所示。

表1　磁化參數(shù)

3　磁場(chǎng)強(qiáng)度和檢測(cè)靈敏度的驗(yàn)證

為了檢測(cè)由表1中磁化電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是否滿足工作要求，采用符合技術(shù)規(guī)范AS 5317《用于磁粉檢測(cè)的人工刻痕試片》的刻痕試片和高斯計(jì)來(lái)檢查實(shí)際的磁場(chǎng)方向及磁場(chǎng)強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)刻痕試片上有圓、十字線刻痕，用于確定工件表面的磁場(chǎng)方向有效磁化范圍和大致的有效磁場(chǎng)強(qiáng)度;試片類型為CX-230,試片厚度為0.05 mm,如圖7所示。高斯計(jì)可用來(lái)測(cè)量工件表面的切向磁感應(yīng)強(qiáng)度，如圖8所示。

圖7　標(biāo)準(zhǔn)刻痕試片尺寸示意

圖8　高斯計(jì)外觀

按照制定的磁化方案對(duì)伺服桿磁化后，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)刻痕試片和高斯計(jì)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)刻痕試片所顯示的磁場(chǎng)方向和所要檢查的缺陷走向相符，刻痕顯示清晰可見。實(shí)際測(cè)得工件表面磁感應(yīng)強(qiáng)度在0.004 T以上，也在相應(yīng)規(guī)范要求的0.003～0.006 T范圍內(nèi)[2]，這說(shuō)明該磁化方案是可行的，滿足工作要求。

4　分析與討論

從2010年至今，共檢查伺服桿20套，累計(jì)發(fā)現(xiàn)缺陷伺服桿8根。

(1) 如圖9所示，絕大部分缺陷位于伺服桿末端第5～10個(gè)螺紋處，此部位正是伺服桿與套筒相連接的鎖緊螺母安裝位置。從外觀上看，此處螺紋表面發(fā)黑,這是由于該部位反復(fù)受到力的摩擦，以致涂層脫落而露出金屬底層。通過(guò)10倍放大鏡觀察缺陷伺服桿發(fā)現(xiàn)，裂紋所在的鍵槽區(qū)域有較為明顯的擠壓、發(fā)亮現(xiàn)象；這也與鎖緊片固定爪受力點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，表明該部位承受了一定的扭轉(zhuǎn)力。圖10為典型裂紋磁痕。

圖9　裂紋區(qū)域外觀

圖10　典型裂紋磁痕外觀

(2) 黑光燈下觀察周向磁化后的伺服桿：整個(gè)鍵槽區(qū)域有均勻的磁粉聚集，磁痕松散寬大，輪廓不清晰,這是結(jié)構(gòu)性非相關(guān)顯示。

(3) 有個(gè)別細(xì)小裂紋呈現(xiàn)出筆直的發(fā)絲狀，并不是常見的鋸齒狀,見圖11。

圖11　小裂紋外觀

圖12　通桿劃痕外觀

(4) 通桿處較深的劃痕、局部撞擊和腐蝕都會(huì)形成磁痕顯示，如圖12所示。這類磁痕比較容易分辨，磁痕呈規(guī)則的線狀，寬而直，圖像輪廓不清晰；重復(fù)磁化后，圖像的重現(xiàn)性差[3]。這些表面損傷，應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中記錄，以便機(jī)械人員評(píng)估。

5　結(jié)語(yǔ)　　(1) 在設(shè)備不能滿足技術(shù)文件SBA320-27A1186

《無(wú)損檢測(cè)》 征稿簡(jiǎn)則

1. 來(lái)稿應(yīng)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、重點(diǎn)突出、層次分明、數(shù)據(jù)可靠、論證充分、圖表清晰。要求論文一般不超過(guò)6 000字，經(jīng)驗(yàn)介紹不超過(guò)4 000字。

2. 題目要切題醒目(不超過(guò)20個(gè)字)，作者署名以主要參加者為限，其他參加者可列于文后說(shuō)明。

3. 來(lái)稿附英文題目和作者單位名稱(保密單位署公開名稱，不用代號(hào))及作者姓名的漢語(yǔ)拼音。

4. 論著應(yīng)有200字左右的中文摘要(要素：目的、方法、結(jié)果、結(jié)論)，并附相應(yīng)的英文摘要。在中、英文摘要后書寫中、英文關(guān)鍵詞(3～8條)。

5. 譯著須注明出處，并附譯著的原文及作者同意您將譯文發(fā)表于我刊的信函。

6. 稿中外文字母和數(shù)學(xué)公式用印刷體書寫清楚，應(yīng)正確區(qū)分和標(biāo)注語(yǔ)種、大小寫、正斜體、上下角及黑體等，對(duì)容易混淆的字母等用鉛筆注明。首次出現(xiàn)外語(yǔ)縮寫字母處應(yīng)注明其含義。

7. 計(jì)量單位符號(hào)應(yīng)嚴(yán)格按國(guó)務(wù)院頒布的法定計(jì)量單位統(tǒng)一規(guī)定書寫。

8. 圖表要少而精，縱橫坐標(biāo)的物理量名稱、符號(hào)及計(jì)量單位符號(hào)應(yīng)標(biāo)注清楚，照片必須層次清晰，并在文稿的相應(yīng)部位留出示意性的空位。文中表格請(qǐng)制成三線表。

9. 參考文獻(xiàn)按文中出現(xiàn)次序排列，文獻(xiàn)序號(hào)在正文中以右上角方括號(hào)中數(shù)字表示，內(nèi)部資料和未公開發(fā)表的文章請(qǐng)勿引用。參考文獻(xiàn)格式如下：

(a) 期刊

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(b) 專著[M]、論文集[C]、學(xué)位論文[D]和報(bào)告[R]

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(c) 論文集中的析出文獻(xiàn)

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《無(wú)損檢測(cè)》編輯部

要求的情況下，通過(guò)認(rèn)真分析伺服桿受力情況，深入研究手冊(cè)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，制定了可行的磁化工藝方案。經(jīng)過(guò)測(cè)試和實(shí)際工作檢驗(yàn)，該方案是合理、可靠的，能夠達(dá)到技術(shù)文件SBA320-27A1186檢查的要求。

(2) 文中所采用的周向磁化方法，是通過(guò)直接通電法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。直接通電法的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布集中，無(wú)退磁場(chǎng)、工藝簡(jiǎn)單、檢測(cè)靈敏度較高[3]。在實(shí)際操作中，要注意防止因夾頭接觸不良而導(dǎo)致工件燒傷，或夾頭間壓力過(guò)大造成工件變形受損；應(yīng)定期檢查夾頭上銅網(wǎng)或鉛板的平整度及完好性。

(3) 作為維修單位，時(shí)常會(huì)遇到工具設(shè)備與手冊(cè)不符，甚至手冊(cè)參數(shù)有誤的情況。如果盲目地采購(gòu)設(shè)備，教條地遵從手冊(cè)要求，有可能造成不必要的資金浪費(fèi)和產(chǎn)生不正確的檢測(cè)結(jié)果。因此，以手冊(cè)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，通過(guò)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣撟C與評(píng)估，編寫替代工藝規(guī)范，充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備潛力，不僅能夠保證檢測(cè)質(zhì)量，也可以節(jié)省一定的生產(chǎn)成本。

[1]SBA320-27A1186 Flightcontrols-elevator servo control rod eye end inspection[S].

[2]ASTM E1444M-12Standard practice for magnetic particle testing[S].[3]民航無(wú)損檢測(cè)人員資格鑒定與認(rèn)證委員會(huì). 航空器磁粉探傷[M].北京：中國(guó)民航出版社，2014.

Magnetic Particle Inspection Technology for Servo-Control Rod of A320 Airplane Elevator

CUI Zong-hui

(Taikoo Shandong Aircraft Engineering Co., Ltd., Jinan 250107, China)

Based on practical experience, a detailed description was made on the key element of magnetic particle testing for servo-control rod of airbus A320 elevator，on the developed inspection technology and on the sensitivity verification and analysis of the evaluation results. It was found that the cracks and nut installation was overlapped, which might provide reference for following up routine maintenance inspection.

Inspection technology; Servo-Control rod; Magnetic particle testing

2015-12-20

崔宗輝(1974-),男,工程師,主要從事民用飛機(jī)的無(wú)損檢測(cè)工作。

崔宗輝, E-mail: cuizh@staeco.com。

10.11973/wsjc201609018

TG115.28

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1000-6656(2016)09-0066-03