降低2PX型连接器灌胶硫化故障率方法研究

2021-09-05王芳杨竹李涵凝

航空维修与工程 2021年6期

关键词：故障率解决方案

王芳杨竹李涵凝

摘要：连接器是飞机电缆与机载设备连接的重要元件。电连接器不仅需要满足一般的电气性能要求，更重要的是必须保证接触良好、密封可靠，连接器的灌胶质量对于提高飞机安全性能至关重要。本文分析了2PX型连接器灌胶故障形式，提出了解决方法。

关键词：灌胶硫化；连接器；故障率；解决方案

Keywords：gumming vulcanization；connector；failure rate；solution

0 引言

飞机上安装于高温区、高振动区和连接重要部件的焊接式电连接器一般采用灌胶式防护，以防止接插件与导线之间的焊接点腐蚀或因振动而松动脱落。如果灌胶质量出现问题，不但起不到防护作用，还会导致飞机系统出现短路、断路等故障，影响飞机上电气设备的运行，甚至威胁到飞机以及飞行员的安全。

1 2PX型连接器的结构及灌胶硫化

1.1 连接器的结构

2PX型连接器分为直式和弯式两种类型。不论哪一种类型的连接器，大体上都由前螺帽、转接壳体及尾附连接组成（见图1）。

1.2 硫化

硫化是指在橡胶中加入硫化剂和促进剂等助剂，在一定的温度和压力条件下，使线型大分子转变为三维网状结构的过程。HM305有机硅密封胶液的硫化是基膏和硫化剂（液体）按一定的比例配比后，在规定的温湿度下变成固体的过程（见图2）。

2 2PX型连接器灌胶故障形式及原因

2.1 膠液硫化不完全

连接器灌胶完成，放置24h后检查灌胶质量，胶液应完全固化，但本次故障中部分胶液始终无法固化，导致灌胶质量不合格。针对该故障现象进行原因分析，确定是胶液的基膏和硫化剂混合不均所致，即基膏与硫化剂充分混合的部分虽完全固化但与硫化剂混合比例不满足要求的基膏始终无法固化。检查配胶过程发现，操作人员配胶时没有使用专用的配胶容器和搅拌器具，配胶时将基膏和硫化剂先后倒入塑料袋中，使用木棍进行搅拌。由于塑料袋很软，使用木棒手动搅拌速度很慢，很容易造成胶液混合不均，导致无法固化。

2.2 插孔漏胶

根据故障现象，针对HM305有机硅密封胶液的基膏和硫化剂的不同配比开展试验，发现掌握胶液配比的最佳活性期非常重要。胶液的最佳活性期与配胶的比例、硫化时间及环境温湿度密切相关。通过试验得出：在20℃～30℃、相对湿度40%～70%的大气环境条件下，基膏和硫化剂的配比比例按100 ：3时，胶液在50～90h内能够达到最佳活性期；当基膏和硫化剂的配比比例按100 ：（4～5）时，胶液在30～60h能够达到最佳活性期；当基膏和硫化剂的配比比例按100 ：（6～7）时，胶液在10～40h能够达到最佳活性期。环境温度越高，到达最佳活性期的时间越短；环境温度越低，到达最佳活性期的时间越长。未进入最佳活性期的胶液接近液态，粘稠度小，若此时灌胶，因插孔与胶木之间有间隙，胶液很容易顺着连接器接触偶与胶木之间的间隙流入插孔内，从而产生漏胶故障，影响连接器对接；又由于胶液固化后是绝缘体，一旦连接器对接后插针孔中间隔着胶时，可能导致断路故障（见图3）。

2.3 胶液未灌满连接器

某型飞机发电机连接器出现断线故障，打开连接器检查时发现，胶液未灌满连接器，连接器焊点处没有胶体，检查孔往上都有胶体。导致该现象的原因与灌胶时机有关，当胶液进入最佳活性期后，粘度会逐渐增大，流动性逐渐减小，超过0.5h后基本无流动性，灌胶过程困难。在此状态下灌胶时，由于胶液粘度高，流动性极差，导致胶液未能流入焊点处，无法起到保护焊点的作用。

2.4 导线损伤

由于导线自身的重量，如果胶液没有凝固，随着硫化时间的增加，导线会因重力作用产生角度偏移，直到导线与壳体接触。经调查，目前的操作办法是：静置连接器，自然硫化，当导线与连接器出现角度偏移时，通过手动调节方式进行修正。但由于硫化的时间过长（约24h），硫化完成时导线还是很容易与连接器壳体相接触，安装尾附时会将导线绝缘层磨破，从而产生短路故障（见图4）。

3 解决措施

3.1 研制灌胶容器

为满足可视性要求，采用亚克力透明材料制作容器。依据实际胶液使用量确定容器大小，瓶身直径为55mm，高度为150mm。考虑容器的兼容性，既能用于调胶又可用于灌胶，将出胶口设计为带螺纹的样式并配备堵盖。根据胶液体积公式V=m/ρ和圆柱体体积公式h=V/πr2，并结合试验结果，计算出一定质量的基膏和硫化剂在容器内的相应高度，在该容器上按照配比比例100 ：（3～7）标注基膏和硫化剂的配比刻度，从而简化配胶方法，保证配胶质量（见图5）。

3.2 研制搅拌器具

搅拌器具种类繁多，由于HM305有机硅密封剂基膏粘度Pa.s≤35，属于中密度溶剂，调胶时基膏比重较大处于容器下部，硫化剂比重较轻处于基膏上部，需要使用一种能将沉淀于底部比重较大的胶液全部搅起又便于操作并与灌胶容器适配的工具，防止转速过大导致胶液飞溅。因此，选用现有的转速可控的电枪作为动力装置，操作者可以轻松控制搅拌方向，搅拌器的杆部端头采用与电枪适配的六方头设计，方便安装（见图6）。使用该器具可以使基膏与硫化剂充分融合，解决搅拌不均问题。

3.3 研制固定装置

根据壳体尺寸，在连接器尾附设计中增加线束固定装置。固定装置内部下端内径大小与连接器尾附匹配，上端内径与连接器线束直径匹配。为了便于拆卸，固定装置使用两个半圆组合安装，待胶液固化后取下固定装置，使导线处于壳体中心位置，保证导线与壳体的间隙，防止安装连接器尾附时损伤导线造成短路故障（见图7）。

3.4 研制注胶枪

根据2PX型弯式连接器要求，使用注入法从工艺孔处进行灌胶时，电连接器在灌封和硫化时应保持垂直状态（触点向下），但使用现有灌胶器具进行操作有困难，原因为：1）没有合适的灌胶容器和与工艺孔匹配的接管嘴，导致灌胶时胶液无法流入工艺孔中；2）工艺孔位置在连接器下部，胶液由下至上流动直到填满连接器壳体空间，由于灌胶时产生压力，导致用现行器具无法将胶液灌入连接器壳体。

针对上述问题，研制了锥形接管嘴，一端安装在灌胶容器的出胶孔上，另一端头部外径为φ2.8mm，灌胶时放入直径为φ3mm的工艺孔内，保证接管嘴与工艺孔适配，有效防止工艺孔处漏胶；研制了与灌胶容器尺寸匹配的灌胶枪，增加压力，使胶液顺利填满连接器壳体空间，解决灌胶难题（见图8）。

3.5 改变配胶方法

根据统计分析，插孔漏胶故障多发生在环境温度低于20℃～30℃、湿度低于40%～70%的情况下。这是由于温湿度变低，胶液的最佳活性期时间延长，硫化缓慢，导致漏胶故障产生。针对这种情况进行试验，得出结论：当环境温湿度不满足要求时，尤其是温度低于要求时，在基膏与硫化剂混合均匀后，加入0.2%～0.5%的蒸馏水（每滴蒸馏水约为0.05g），混合均匀后进行灌封，可保证连接器壳体内的胶液在较低的环境温度下快速硫化；结合活性期检测试验，取出重量为10～15g配置好的密封剂，用洁净的木签或金属丝缓慢拉密封剂，直至密封剂拉出的胶丝断部有明显回缩时，可认为活性期已到，开始灌胶。该方法能够有效解决插孔漏胶故障。