航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尺寸修復(fù)方法，尤其是航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]航空發(fā)動機零部件工作條件惡劣，其零部件由于常年經(jīng)受震動，易造成對接零件磨損。航空發(fā)動機在工作過程中，由于材料、結(jié)構(gòu)和工作條件等因素使得材料為鑄鎂5的附件傳動機匣、材料為20號鋼的壓氣機匣及材料為lCrl8Ni9Ti的燃燒室機匣相互間的止口磨損變形，造成轉(zhuǎn)靜子不同心，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致偏磨故障的發(fā)生。為滿足使用要求，解決偏磨故障，需對配合止口部位進行修復(fù)，現(xiàn)有的修復(fù)方法是沿壓氣機匣止口圓周方向焊八點。焊八點是采用氬弧焊的方法，在壓氣機匣止口均布堆焊八點，焊后車加工至規(guī)定的尺寸。該方法也只應(yīng)用于結(jié)構(gòu)較厚剛性好的前止口。后止口較薄剛性差，焊八點會造成機匣變形，無法采用焊八點的方法進行修復(fù)。雖然前止口一直采用焊八點的修復(fù)方法，但在修復(fù)過程中也存在一些問題，如焊點太小，裝配后點支撐效果不是很好，焊后密封性差等。
[0003]隨著熱噴涂技術(shù)的進步，熱噴涂進行零件尺寸修復(fù)逐漸成為尺寸修復(fù)方面最有效可行的方法。采用熱噴涂涂層的修復(fù)方法，不會造成零件變形，且噴涂后的涂層可加工至規(guī)定的尺寸，其尺寸可滿足新品要求。為保證航空發(fā)機的使用可靠性，要求材料為合金鋼、鈦合金等的止口，在噴涂后的鎳鋁涂層要達到:孔隙率控制在5%以下，涂層中未融化顆粒含量不大于10%，最大顆粒直徑不大于60 μπι;涂層維氏硬度不低于120，結(jié)合強度大于35MPa。但對于該種類型的材料的止口修復(fù)方法，沒有成熟的工藝可以供鑒，也沒有文獻提供參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種修復(fù)航空發(fā)動機合金鋼、鈦合金等材料止口尺寸的等離子噴涂鎳鋁涂層的工藝方法，并可使鎳鋁涂層的孔隙率控制在5%以下；涂層中未融化顆粒含量不大于10%，最大顆粒直徑不大于60 μ m;涂層維氏硬度不低于120 ;結(jié)合強度大于35MPa。本發(fā)明的技術(shù)實施方案為:
(1)零件表面凈化處理，采用丙酮或酒精對零件噴涂表面進行除油擦洗，直至表面無臟污；
(2)用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝保護好非噴涂表面；
(3)采用24號棕剛玉或白剛玉砂，噴砂壓力為0.2MPa?0.6MPa，噴砂距離100mm?300mm，角度為45°?80°，對噴涂表面進行噴砂處理，至零件表面為粗糙的均勻無金屬光澤后停止；
(4)噴砂后去除噴砂保護的耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝，用潔凈干燥的壓縮空氣將粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹凈；
(5)采用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ霉ぱb對非噴涂表面再次進行保護；
(6)將零件的噴涂部位預(yù)熱至溫度范圍50°C?120°C； (7)將零件放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為60?80rpm/min;噴涂角度為45°?135° ;噴涂粉末為95%的鎳和5%的鋁，粒度為-90+45 μ m，噴涂過程中的參數(shù)為:
送粉量:24% RPM 氬氣壓力:75±5Psi 氬氣流量:100±5SCFH 輔氣壓力:50±5Psi 輔氣流量:8?18SCFH 送粉氣壓力:3.5±0.2bar 電流:490?500A 電壓:68±2V 噴涂距離:120?170mm
噴涂過程中零件采用壓縮空氣冷卻，控制基體溫度不超過150°C ;采取逐次加厚的方法進行噴涂，每次噴涂的厚度不超過0.15_，直至達到需要的涂層厚度；
(8)拆卸夾具并將零件清理干凈后，對噴涂進行加工至規(guī)定的尺寸；
(9)對涂層部位進行熒光檢查，若無裂紋，進行最終檢驗；若有裂紋，去除涂層后重新噴涂；
(10)最終檢驗。
[0005]所述的第(6)步驟可采用噴槍直接緩慢、均勻預(yù)熱，并防止局部過熱；所述的專用保護工裝安裝在零件上，并能將所有的不需要噴涂的位置封閉起來；所述的噴涂設(shè)備型號為 Metco 9Mo
[0006]本發(fā)明采用的工藝方法可以通過控制等離子噴涂功率，控制噴涂粉末在飛行中的受熱過程，可以有效的調(diào)節(jié)涂層的孔隙率、硬度及涂層中氧化物的含量；同時，通過壓縮空氣冷卻系統(tǒng)可使噴涂過程中分散熱量，防止局部過熱，降低了涂層的熱應(yīng)力。采用本工藝方法制備的鎳鋁涂層與機匣的硬度及熱膨脹系數(shù)相當(dāng)，孔隙率在5%以下，涂層中未融化顆粒含量不大于10%，最大顆粒直徑不大于60 μ m ;涂層維氏硬度不低于120，結(jié)合強度大于35MPa，涂層的結(jié)合強度遠高于機匣止口在給定工況下的受力強度，可以滿足航空發(fā)動機機機匣的使用工況，并在產(chǎn)品上進行應(yīng)用，達到了預(yù)期的效果。
【具體實施方式】
[0007]—種航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，其具體的實施步驟包括:
(1)零件表面凈化處理，采用丙酮或酒精對零件噴涂表面進行除油擦洗，直至表面無臟污；
(2)用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝保護好非噴涂表面；
(3)采用24號棕剛玉或白剛玉砂，噴砂壓力為0.2MPa?0.6MPa，噴砂距離100mm?300mm，角度為45°?80°，對噴涂表面進行噴砂處理，至零件表面為粗糙的均勻無金屬光澤后停止；
(4)噴砂后去除噴砂保護的耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝，用潔凈干燥的壓縮空氣將粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹凈；
(5)采用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ霉ぱb對非噴涂表面再次進行保護； (6)將零件的噴涂部位預(yù)熱至溫度范圍50°C?120°C；
(7)將零件放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為60?80rpm/min;噴涂角度為45°?135° ;噴涂粉末為95%的鎳和5%的鋁，粒度為-90+45 μ m，噴涂過程中的參數(shù)為:
送粉量:24% RPM 氬氣壓力:75±5Psi 氬氣流量:100±5SCFH 輔氣壓力:50±5Psi 輔氣流量:8?18SCFH 送粉氣壓力:3.5±0.2bar 電流:490?500A 電壓:68±2V 噴涂距離:120?170mm
噴涂過程中零件采用壓縮空氣冷卻，控制基體溫度不超過150°C ;采取逐次加厚的方法進行噴涂，每次噴涂的厚度不超過0.15_，直至達到需要的涂層厚度；
(8)拆卸夾具并將零件清理干凈后，對噴涂進行加工至規(guī)定的尺寸；
(9)對涂層部位進行熒光檢查，若無裂紋，進行最終檢驗；若有裂紋，去除涂層后重新噴涂；
(10)最終檢驗。
[0008]所述的第(6)步驟可采用噴槍直接緩慢、均勻預(yù)熱，并防止局部過熱；所述的專用保護工裝安裝在零件上，并能將所有的不需要噴涂的位置封閉起來；所述的噴涂設(shè)備型號為 Metco 9Mo
實施例
[0009]某航空發(fā)動機壓氣機匣前后止口表面，采用等離子噴涂鎳鋁涂層的工藝方法修復(fù)其由于工作磨損而造成的尺寸變形，并要求噴涂后的涂層厚度為0.9mm?1.4mm，涂層的孔隙率控制在5%以下，涂層中未融化顆粒含量不大于10%，最大顆粒直徑不大于60 μπι;涂層維氏硬度不低于120，結(jié)合強度大于35MPa，其具體的實施過程如下:
(1)采用丙酮對零件噴涂表面進行除油擦洗，直至表面無臟污；
(2)用耐高溫膠帶和專用保護工裝保護好非噴涂表面；
(3)采用24號白剛玉砂，噴砂壓力0.4MPa，噴砂距離150mm，角度為60°，對噴涂表面進行噴砂處理，噴砂后表面是均勻無金屬光澤的粗糙表面；
(4)噴砂后去除噴砂保護，用潔凈干燥的壓縮空氣將粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹凈；
(5)采用耐高溫膠帶和專用保護工裝對易受噴涂侵害的非噴涂表面再次進行保護；
(6)將零件噴涂部位預(yù)熱至70°C；
(7)將零件放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速調(diào)整為70rpm/min，噴涂角度調(diào)整為60°; (7)將零件放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為60?80rpm/min ;噴涂角度為45°?135° ;噴涂粉末重量成分為95%的鎳和5%的鋁，粒度為-90+45 μπι，噴涂過程中的參數(shù)為:
送粉量:24% RPM 氬氣壓力:75Psi 氬氣流量:100SCFH 輔氣壓力:50Psi 輔氣流量:12SCFH 送粉氣壓力:3.5bar 電流:500A 電壓:68V 噴涂距離:130mm
噴涂過程中零件采用壓縮空氣冷卻，控制基體溫度不超過150°C ;采取逐次加厚的方法進行噴涂，每次噴涂的厚度不超過0.15_，直至達到需要的涂層厚度；
(8)拆卸夾具，清理零件。采用車削的加工方法對涂層進行加工，加工至圖樣規(guī)定的尺寸；
(9)對加工后的涂層進行熒光檢查，涂層無裂紋；
(10)最終檢驗:涂層的孔隙率為2%，涂層中未融化顆粒含量為3%，最大顆粒直徑為20 μπι;涂層維氏硬度為170.5，結(jié)合強度為50.1MPa。結(jié)論:合格。
【主權(quán)項】
1.一種航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟: (1)零件表面凈化處理，采用丙酮或酒精對零件噴涂表面進行除油擦洗，直至表面無臟污； (2)用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝保護好非噴涂表面； (3)采用24號棕剛玉或白剛玉砂，噴砂壓力為0.2MPa?0.6MPa，噴砂距離100mm?300mm，角度為45°?80°，對噴涂表面進行噴砂處理，至零件表面為粗糙的均勻無金屬光澤后停止； (4)噴砂后去除噴砂保護的耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ帽Ｗo工裝，用潔凈干燥的壓縮空氣將粘附在工件表面的碎砂及浮灰吹凈； (5)采用耐高溫膠帶、薄金屬片或?qū)Ｓ霉ぱb對非噴涂表面再次進行保護； (6)將零件的噴涂部位預(yù)熱至溫度范圍50°C?120°C； (7)將零件放置在轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速為60?80rpm/min;噴涂角度為45°?135° ;噴涂粉末為95%的鎳和5%的鋁，粒度為-90+45 μ m，噴涂過程中的參數(shù)為: 送粉量:24% RPM 氬氣壓力:75±5Psi 氬氣流量:100±5SCFH 輔氣壓力:50±5Psi 輔氣流量:8?18SCFH 送粉氣壓力:3.5±0.2bar 電流:490?500A 電壓:68±2V 噴涂距離:120?170mm 噴涂過程中零件采用壓縮空氣冷卻，控制基體溫度不超過150°C ;采取逐次加厚的方法進行噴涂，每次噴涂的厚度不超過0.15_，直至達到需要的涂層厚度； (8)拆卸夾具并將零件清理干凈后，對噴涂進行加工至規(guī)定的尺寸； (9)對涂層部位進行熒光檢查，若無裂紋，進行最終檢驗；若有裂紋，去除涂層后重新噴涂； (10)最終檢驗。2.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，其特征在于，所述的第(6)步驟可采用噴槍直接緩慢、均勻預(yù)熱，并防止局部過熱。3.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，其特征在于，所述的專用保護工裝安裝在零件上，并能將所有的不需要噴涂的位置封閉起來。4.如權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，其特征在于，所述的噴涂設(shè)備型號為Metco 9Mo
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機機匣止口尺寸修復(fù)方法，通過控制等離子噴涂功率，控制噴涂粉末在飛行中的受熱過程，可以有效的調(diào)節(jié)涂層的孔隙率、硬度及涂層中氧化物的含量，降低了涂層的熱應(yīng)力。本發(fā)明制備的鎳鋁涂層與機匣的硬度及熱膨脹系數(shù)相當(dāng)，涂層的結(jié)合強度遠高于機匣止口在給定工況下的受力強度，可以滿足航空發(fā)動機機機匣的使用工況。
【IPC分類】C23C4/02, C23C4/08, C23C4/134
【公開號】CN105401113
【申請?zhí)枴緾N201510779799
【發(fā)明人】宋丙紅, 師玉英, 解維生, 周鍇, 司銳, 張彥飛, 曲延龍, 周權(quán), 賀健
【申請人】哈爾濱東安發(fā)動機（集團）有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月13日