某型發(fā)動機鋁合金密封面劃痕修復(fù)研究

唐景凡 陸海 楊健偉

摘要：基于某型發(fā)動機鋁合金隧道管密封面損傷情況，分析了隧道管的材料、損傷原因及損傷形式，制定出隧道管不同損傷程度的劃痕修復(fù)措施。若劃痕深度小于0.1mm，采用打磨的方式消除劃痕；若劃痕深度大于0.1mm，采用涂抹膠粘劑的方式修復(fù)劃痕。對修復(fù)后的隧道管進行充分的試驗驗證，試驗結(jié)果滿足隧道管技術(shù)指標(biāo)和使用要求。本文結(jié)論可為鋁合金或其他金屬材料的劃痕修復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：鋁合金；密封面；劃痕深度；劃痕修復(fù)

Keywords：aluminum alloy；sealing surface；scratch depth；scratch repair

0 引言

鋁及鋁合金因具有密度小、比強度高、耐蝕性強、塑性好等一系列優(yōu)點[1-3]，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、機械裝備、核電等領(lǐng)域。由于鋁合金質(zhì)軟不耐磨，在生產(chǎn)、制造、服役及維修過程中不可避免會造成結(jié)構(gòu)損傷，其中鋁合金劃痕損傷是最常見的故障之一，若劃痕處于密封件配合面，將引起密封件的失效如漏油、漏氣等，嚴(yán)重影響使用性能。目前，國內(nèi)外針對鋁合金劃痕修理手段的研究一般為打磨圓滑過渡[4]，而對其他修理技術(shù)研究較少。打磨修復(fù)的方法存在一定局限性，如劃痕較深、損傷面積較寬，打磨修理后會引起尺寸超差、陽極化層大面積破壞等。因此，探索鋁合金劃痕修復(fù)措施十分必要，可確保其使用壽命、安全性及功能滿足特定的服役要求。

本文詳細(xì)介紹了某型發(fā)動機鋁合金隧道管密封面劃痕損傷修復(fù)方法，根據(jù)損傷程度和范圍確定了不同的修理方法。鋁合金劃痕成功修復(fù)的經(jīng)驗可為今后產(chǎn)品設(shè)計和使用維修等提供參考，也為后續(xù)劃痕損傷修復(fù)的工程實際應(yīng)用提供借鑒。

1 劃痕損傷分析

1.1 設(shè)計缺陷

某型發(fā)動機隧道管材料為5A05防銹鋁合金，表面處理為鉻酸陽極化，硬度較低、耐磨性差。隧道管后端與供油調(diào)節(jié)器通過卡槽對接（見圖1），供油調(diào)節(jié)器端口處為不銹鋼材質(zhì)，表面硬度和耐磨性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁合金。此外，由于隧道管與供油調(diào)節(jié)器之間的間隙極小且凹槽邊緣鋒利，隧道管與供油調(diào)節(jié)器在分解和裝配轉(zhuǎn)動過程中極易刮傷隧道管與供油調(diào)節(jié)器密封的配合面（見圖2），引起滲油現(xiàn)象。

1.2 密封膠圈老化

供油調(diào)節(jié)器端口與隧道管密封配合面接觸位置雖然有兩道密封膠圈，但隨著貯存時間的延長，密封膠圈老化，失去原有的彈性，隧道管與供油調(diào)節(jié)器在分解、裝配過程中也會劃傷隧道管內(nèi)壁。若隧道管劃痕處于密封膠圈內(nèi)，將嚴(yán)重影響密封效果。

2 修理過程

2.1 修復(fù)工藝設(shè)計

開展鋁合金隧道管劃痕修復(fù)，需對劃痕損傷程度進行判定，選擇合適的修理方法，詳細(xì)的修理工藝流程如圖3所示。

采用劃痕深度測量儀對不同損傷深度的隧道管樣件進行測量，當(dāng)劃痕深度小于0.1mm時，在不影響尺寸配合的情況下可采用打磨的方法進行局部圓滑過渡。若劃痕深度超過0.1mm，打磨的方法會造成隧道管配合面尺寸超差，且對鋁合金陽極化層造成較大面積的破壞，故需采用填補高性能膠黏劑（DG-4）的方式對劃痕進行修復(fù)，再將多余的膠黏劑打磨去除，并對修復(fù)后的隧道管進行效果驗證。

2.2 修復(fù)過程

選取兩組不同深度的隧道管劃痕進行修復(fù)（見圖4），分別采取打磨和涂膠黏劑兩種修理方法。圖4中較淺劃痕的劃痕深度為0.08mm，僅用金相砂紙進行打磨即可消除，并圓滑過渡。圖4中較深劃痕的劃痕深度為0.23mm，先對其涂抹高性能的DG-4膠黏劑，待膠黏劑固化（室溫固化48h）在劃痕中后，再將多余的膠黏劑用砂紙打磨光滑。

2.3 修復(fù)效果驗證

對兩件修復(fù)后的隧道管損傷面進行試驗驗證，需滿足工藝及性能的要求。

1）對修復(fù)后的損傷面進行尺寸和表面粗糙度測量，測量結(jié)果見表1，均符合隧道管技術(shù)要求（Φ56+00.045mm，粗糙度不大于1.4μm）。

2）采用涂膠的方法修復(fù)劃痕。由于膠層較薄，需對修復(fù)后的2#隧道管與供油調(diào)節(jié)器進行裝配和分解，試驗過程中檢查膠層是否脫落。經(jīng)反復(fù)5次裝配和分解試驗，膠層均未脫落。

3）隧道管與供油調(diào)節(jié)器連接處的服役環(huán)境處于低壓靜密封狀態(tài)，周圍環(huán)境油壓為0.04MPa。分別對兩件修復(fù)后的隧道管進行壓力液壓試驗，選取0.04MPa、0.2MPa、0.4MPa三種試驗壓力分別保壓48h、24h、12h，試驗結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，修復(fù)后的隧道管在三種試驗壓力下保壓不同時間后均未出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，證明其密封性能良好。

針對隧道管劃痕損傷故障，采用打磨或填補膠黏劑修復(fù)，經(jīng)充分試驗驗證，證明該修復(fù)方法可滿足隧道管的技術(shù)工藝及服役條件要求。

3 結(jié)論

本文對鋁合金隧道管密封面劃痕產(chǎn)生的原因進行了詳細(xì)分析，并完成了兩組不同深度的隧道管劃痕修復(fù)及修復(fù)效果驗證。主要結(jié)論如下：

1）通過對鋁合金隧道管密封面損傷程度進行分析研究，制定兩種不同的修理措施。從修復(fù)過程及試驗驗證結(jié)果可以看出，采用打磨和填補膠黏劑的方法進行修復(fù)是可行的，已取得了良好的效果，滿足工藝及使用要求。

2）可將該修復(fù)方法應(yīng)用到其他金屬材料密封面或連接靜密封面的劃痕損傷修復(fù)工作中。

參考文獻

[1] 周芝凱，宋丹，王國威. 鋁合金陽極化的研究進展[J].熱加工工藝，2020，49（18）：8-16.

[2] 田宏偉，陳添翼，盧亞平，等.鋁合金熱處理的研究進展[J].熱加工工藝，2020，49（16）：28-36.

[3] 劉兵，彭超群，王日初. 大飛機用鋁合金的研究現(xiàn)狀及展望[J].中國有色金屬學(xué)報，2010，29（9）：1705-1715.

[4] 羅裕富.小型飛機鋁合金結(jié)構(gòu)修理簡析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（18）：50-52.