曹立斌

摘要：導(dǎo)管被廣泛應(yīng)用到航空發(fā)動機上，其質(zhì)量直接影響航空發(fā)動機的工作安全。某型航空發(fā)動機在廠內(nèi)修理時，某通風(fēng)導(dǎo)管組件與基座配合處磨損，因磨損面積超標或磨損深度超標報度，由于缺少修理方法而報度。本文通過對故障的形成原因進行分析，提出一種可行的修理方案。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)管;外壁磨損;修理

航空發(fā)動機由很多系統(tǒng)組成，如燃油系統(tǒng)，滑油系統(tǒng)，通氣系統(tǒng)等，每個系統(tǒng)的正常工作都是通過導(dǎo)管來實現(xiàn)的。接觸式密封結(jié)構(gòu)是管路和機體之間常用的密封方式。發(fā)動機在修理時，導(dǎo)管外壁接口存在磨損故障，且故障率較高。

熱噴涂是用特種熱源（燃燒火焰、電弧、等離子焰流、激光等）或一定溫度的高溫、高壓、高速氣體（冷氣動力噴涂）將涂層材料熔化或半熔化，或?qū)⒐虘B(tài)粒子加速至數(shù)倍聲速，高速度噴射并牢固粘結(jié)在零件基體表面，形成設(shè)定組織性能的連續(xù)涂層[1]。等離子噴涂技術(shù)產(chǎn)生于20世紀四十年代，隨著現(xiàn)代航空、航天技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來。已廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航天、紡織、機械、電力、生物工程等各個領(lǐng)域，是一項應(yīng)用相當廣泛的熱噴涂技術(shù)[2]。

本文中針對通氣導(dǎo)管外壁磨損故障，通過分析該零件材料及使用工況，選用熱噴涂中的等離子噴涂進行修理，并將該方法應(yīng)用于同類型故障的修理。

一、故障分析

（一）故障形貌

通風(fēng)導(dǎo)管的配合方式見圖1。磨損位置位于導(dǎo)管和固定基座金屬部分的配合面位置，隨著發(fā)動機工作，在導(dǎo)管外壁可能形成不同深度的磨損或偏磨，磨損遍布導(dǎo)管外壁配合面且磨損深度和磨損面積不等。

（二）形成原因

通風(fēng)導(dǎo)管的功用為連通發(fā)動機后軸承腔和尾錐基座后的加力燃燒室，使發(fā)動機后軸承腔的空氣排入發(fā)動機尾錐基座后的加力燃燒室。

如圖1，通風(fēng)導(dǎo)管的一端插入固定基座中，另一端通過螺釘進行固定限位，通風(fēng)導(dǎo)管與固定基座為小間隙配合。同時，因?qū)Ч荛L度較長，并呈懸臂結(jié)構(gòu)，在裝配完成后，存在一定程度的不同軸及傾斜，再加上發(fā)動機工作時的高頻振動和氣流擾動，導(dǎo)致導(dǎo)管和固定基座振動頻率無法完全一致，導(dǎo)管和固定基座間隙的位置產(chǎn)生微動，進而導(dǎo)致通氣導(dǎo)管外壁存在磨損或偏磨。

二、故障修理

通過分析該零件材料及使用工況，選用熱噴涂中的等離子噴涂進行修理。對故障通風(fēng)導(dǎo)管磨損位置進行機械加工，將磨損部位去除。對機械加工后的故障通風(fēng)導(dǎo)管噴涂NiCrA1涂層以恢復(fù)零件尺寸，然后再次通過機械加工的方式去除多余涂層，使磨損部位通過噴涂后平滑轉(zhuǎn)接，并滿足通氣導(dǎo)管外壁的設(shè)計尺寸要求。

（一）材料選擇

為保證噴涂后導(dǎo)管材料的相關(guān)性能，通過分析該零件材料及使用工況，本文修理的故障通風(fēng)導(dǎo)管材料牌號為OCr18Ni10Ti，因此，最終確認選擇NiCrA1涂層進行噴涂修復(fù)。

（二）機械加工

對故障通風(fēng)導(dǎo)管外壁進行機械加工，法除堆積的導(dǎo)管基體材料，根據(jù)導(dǎo)管實際結(jié)構(gòu)選擇車削加工。將導(dǎo)管安裝到車床上的三爪卡盤上，使用百分表對導(dǎo)管進行找正?？紤]到通風(fēng)導(dǎo)管外壁磨損位置一般占整個圓周故障通風(fēng)導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)一周車削加工受力不均勻，降低加工質(zhì)量，因此車削轉(zhuǎn)速不易過高，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速350r/min，進給量0.05mm/r（依據(jù)實際情況可進行調(diào)整），手動進給。去除堆積不平的導(dǎo)管基體材料直至通風(fēng)導(dǎo)管基體平整。用千分尺分別沿導(dǎo)管圓周均布測量4個直徑尺寸，其平均值應(yīng)在給定的公差范圍內(nèi)。

（三）噴涂

使用組銼或細砂紙對車削加工后的通氣導(dǎo)管磨損部位進行打磨，打磨毛刺，然后使用酒精對車加工處進行擦洗干凈。

安裝噴涂防護工裝，噴涂時應(yīng)保護導(dǎo)管生體，邊緣允許過渡。簡要噴涂參數(shù)如下：

導(dǎo)管材料：OCr18Ni10Ti

噴涂材料：NiCrA1合金粉末

噴涂單邊厚度：0.45-0.6mm

（四）噴涂后機械加工

在故障通風(fēng)導(dǎo)管噴涂修復(fù)后，再次對故障通風(fēng)導(dǎo)管外壁進行機械加工，車削加工去除堆積的多余涂層。將導(dǎo)管安裝到車床上的三瓜卡盤上，使用百分表對導(dǎo)管進行找正。設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速350r/min，進給量0.05mm/r《依據(jù)實際情況可進行調(diào)整），手動進給。去除堆積的多余涂層，直至符合規(guī)定的尺寸。用千分尺分別沿導(dǎo)管圓周均布測量4個直徑尺寸，其平均值應(yīng)在給定的公差范圍內(nèi)。

（五）清洗

使用熱滑油進行脈沖加壓沖洗3min，加壓沖洗時滑油應(yīng)以飽滿油流從通風(fēng)導(dǎo)管完全射流排出;滑油沖洗后，使用汽油進行加壓沖洗通風(fēng)導(dǎo)管內(nèi)外表面10s，清洗附著在導(dǎo)管內(nèi)外表面多余的殘屑。

（六）修后驗證及檢查

為保證修理后的導(dǎo)管無任何泄漏風(fēng)險，須將修理后的通風(fēng)導(dǎo)管裝配到發(fā)動機上，進行一定時間的試車驗證，最終確定修理質(zhì)量是否滿足要求。在試車結(jié)束后，應(yīng)再次對導(dǎo)管涂層進行檢查，檢查涂層結(jié)合力，防止經(jīng)一定時間的工作后，產(chǎn)生其它質(zhì)量缺陷。

在修理的一批次導(dǎo)管中，隨機抽取一件進行切割，對噴涂位置剖面做金相分析，應(yīng)無裂紋、脫層脫落以及其他缺陷，母材與涂層融合性應(yīng)滿足要求。

三、結(jié)論

航空發(fā)動機修理過程中，通風(fēng)導(dǎo)管外壁管口磨損故障率較高，一旦發(fā)生密封失效危害性較大，選用合理的修理方法，是降低發(fā)動機修理成本的需要途徑。本文提出的磨損故障的噴涂修復(fù)方法，經(jīng)實物修理及相關(guān)驗證，證明該工藝方法可行，修理過程中質(zhì)量受控，修理件達到恢復(fù)功能的目的。噴涂修復(fù)是一種合理、有效的修理方法，可以應(yīng)用于導(dǎo)管的外壁磨損或類似結(jié)構(gòu)零件的修理。

參考文獻：

[1]李其連.熱噴涂技術(shù)在航空發(fā)動機制造中的應(yīng)用與發(fā)展[J].中國航空報，2014-10-23.

[2]陳麗梅，李強.等離子噴涂技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展劇[J].熱處理技術(shù)與裝備，2006，27（1）：1-5.