燒結氈焊接濾芯收口處冒泡對過濾比的影響

張雄

(航空工業(新鄉)計測科技有限公司，河南新鄉 453019)

0 引言

金屬纖維燒結氈(以下簡稱燒結氈)是利用合適的方法，使不銹鋼、鐵、鉻、鋁等特殊金屬纖維依次排列在一起，形成一定厚度的堆積纖維，并使纖維之間相互交叉成空隙，之后燒結碾壓而成。因此，燒結氈具有很高的機械強度，但韌性不大，容易折斷[1]。用燒結氈焊接加工成濾芯時，在濾芯成形過程中有收口工序(如圖1所示)，收口時機械擠壓燒結氈，對燒結氈局部纖維排列有一定影響，更嚴重的會造成局部纖維斷裂，從而使收口處冒泡點壓力相對未被擠壓區域有較大程度地降低[2]。

因此，依據ISO 2942-2004《液壓傳動 濾芯 結構完整性的驗證和初始冒泡點的確定》對燒結氈焊接濾芯進行結構完整性檢測時[3]，初始冒泡和群冒泡都是從濾芯兩端的金屬端蓋與濾網連接的收口處冒出，從而造成燒結氈焊接濾芯時，冒泡點壓力遠低于加工所用燒結氈的冒泡點壓力。由于存在這種現象，燒結氈焊接濾芯是否影響過濾比的評定，以及影響程度如何，本文作者對上述問題展開論述，以供參考。

1 試驗條件

選定某國外企業生產的5 μm燒結氈，編號為1號，利用相同設計加工工藝將5 μm燒結氈焊接加工成兩類不同型號的新濾芯3個。其中一類型號為2個YYL38燒結氈焊接濾芯，編號為2號和3號，將3號新濾芯在某型飛機液壓系統上工作使用200 h后再進行試驗驗證(以下簡稱3號)；另一類型號為1個YYL36燒結氈焊接濾芯，編號為4號。共選取1個5 μm燒結氈和3個5 μm燒結氈焊接濾芯進行過濾效率的比對分析。

另外，在評定燒結氈焊接濾芯收口處冒泡對過濾效率的影響試驗驗證過程中，為了排除其他干擾因素如試驗面流速、上游基本質量污染度、極限壓差等參數的影響，這些參數都應保持一致[4]。由于試驗過濾效率受多次通過試驗臺的試驗限制，試驗驗證樣件都選取20 000 mm2有效過濾面積；5 μm燒結氈材質的樣件納污容量都比較小，選取的上游基本質量污染度過高，會造成試驗驗證時間太短，試驗壓差升得太快，試驗數據無法進行科學統計分析，所以上游基本質量污染度選取要合適；考慮到燒結氈材質的濾芯在實際工況中應用的極限壓差通常都不會超過1 MPa,該試驗為了驗證極限苛刻條件下的過濾性能影響，極限壓差應超過1 MPa。具體試驗參數如表1所示。

表1 過濾效率試驗參數

2 試驗驗證

2.1 被試件的冒泡點壓力

用冒泡試驗臺檢測1號、2號、3號和4號被試件，其冒泡點壓力值如表2所示。

以1號被試件的冒泡點壓力結果作為參考值，同時為便于直觀地觀察2號、3號和4號被試件冒泡點壓力與1號被試件結果差異，依據表2數據繪制成柱狀圖2和圖3進行對比分析。

從柱狀圖3中可以直觀得出:2號、3號和4號被試濾芯的初始冒泡點壓力和群冒泡點壓力與1號燒結氈試驗結果基本一致，表明選定的這3個濾芯設計加工完好，不存在合縫脫膠、端蓋焊接不牢和濾材破損等工藝缺陷。

從柱狀圖2中可以直觀得出:2號、3號和4號被試濾芯收口處的初始冒泡點壓力和群冒泡點壓力與1號燒結氈試驗結果有較大程度降低。特別是3號被試濾芯，其收口處的初始冒泡點壓力和群冒泡點壓力還不到1號燒結氈試驗結果的一半，冒泡點壓力降低程度非常大。

2.2 被試件的過濾比

選定測試粒徑尺寸為4、6以及10 μm(c)，用多次通過試驗臺測試1號、2號、3號和4號被試件[5-6]，其平均過濾比如表3—表6所示。

表3 1號被試件平均過濾比試驗結果

表4 2號被試件平均過濾比試驗結果

表5 3號被試件平均過濾比試驗結果

表6 4號被試件平均過濾比試驗結果

以1號被試件各粒徑檔的平均過濾比結果作為參考值，同時也為便于直觀地觀察2號、3號和4號被試件平均過濾比與1號被試件結果差異，依據表3—表6數據繪制成柱狀圖4—圖6進行對比分析。

由柱狀圖4—圖6可知:與1號燒結氈為參照對象的各粒徑檔平均過濾比相比較，2號和3號燒結氈焊接濾芯中顆粒粒徑為4、6以及10 μm(c)，其平均過濾比都要大于1號燒結氈對應各粒徑檔的平均過濾比；4號燒結氈焊接濾芯中顆粒粒徑為4、6以及10 μm(c)，其平均過濾比基本上與1號燒結氈對應各粒徑檔的平均過濾比相同。

從柱狀圖2—圖6的結果分析可以得出：由于2號、3號和4號燒結氈焊接濾芯收口處的冒泡點壓力遠低于1號，從而造成燒結氈焊接濾芯冒泡點壓力遠低于加工所用燒結氈的冒泡點壓力，但試驗結果表明這種現象不會降低燒結氈焊接濾芯的平均過濾比。

3 結論

通過試驗驗證，表明燒結氈焊接濾芯收口處會出現冒泡，雖降低了濾芯冒泡點壓力，但不會降低濾芯的過濾比。該研究內容為燒結氈產品設計人員設計加工濾芯提供了試驗數據支撐。