5.3.3-2热喷涂修理法

1、仅供个人参考不得用于商业用途热喷涂技术在项目五中轴流式压气机部件的修理，因此补充这部分内容一、热喷涂概述热喷涂是把丝状或粉状材料，加热到熔化状态，进一步雾化、加速，然后沉积到工件表 面的工艺。常见的热喷涂可以将纯金属、合金、氧化物、难熔化合物、有机塑料等喷涂到工 件表面，获得耐磨、耐热、耐氧化、防腐蚀、电绝缘或导电涂层；或用于控制机械零件之间 的间隙，恢复零件的尺寸。热喷涂技术与其它技术相比较有一下特点：1 喷涂的材料种类多，能适用于各种基体材料；涂层性能用途多；2 设备简单，通用性强，操作程序少，速度快，生产效率高；3、基体材料变形小，无热变形；常见的热喷涂有以下几种：火焰喷涂、电弧喷涂、等

2、离子喷涂、等离子喷焊等。而以火焰喷涂和等离子喷涂应用最 为广泛。二、火焰喷涂火焰喷涂是以氧气-燃气的火焰为热源，将丝状或粉状材料喷涂在工件表面。下图是丝喷涂原理示意图。从图中可见，金属丝穿过喷嘴中心，周围是环形火焰，火焰 是由氧气一乙炔形成的，外围是压缩空气的通道；当金属丝被火焰加热熔化时，压缩空气就 会将其雾化成液态粒子；这些粒子被压缩空气加速喷射到基体上， 液态粒子与基体材料撞击, 变平并粘附在基体材料表面；后续的液态粒子不断粘结在其上，就会堆积成涂层。粉末火焰喷涂的热源也是喷枪，只是粉末材料悬浮于载气中，并通过喷嘴送出；当粉末 进入火焰后，立即熔化并被喷射到工件表面。常用的燃气是乙炔、氢

3、气或丙烷。这些燃气与氧混合，其燃烧的温度各不相同。见下表：表 1不同燃气的火焰温度燃烧气体火焰温度C）燃烧气体火焰温度（C）燃烧气体火焰温度（C）氧一乙炔3100氧-氢气2700氧-丙烷2760三、等离子喷涂以电弧等离体为热源，将喷涂材料喷在工件表面的工艺是等离子喷涂。下图是等离子喷涂原理示意图。从图中可见，钨阴极和铜阳极（喷嘴）之间的直流电，产 生电弧，工作气体和粉末进入等离子火焰，并迅速熔化，随着火焰喷向工件表面。其涂层形 成机理与火焰喷涂相同。下表是火焰喷涂与等离子喷涂工艺性质的比较。表 2火焰喷涂与等离子喷涂工艺性质的比较热喷涂种类粒子速度(m/s)最高温度C)备注仅供个人参考不得用于

4、商业用途丝材火焰喷涂24022762871优点：设备简单，操作方便，成本低； 缺点：温度低、喷射速度小，涂层的粘结力差； 涂层与基体材料氧化严重。适于喷涂塑料层； 或喷涂后再进行熔融处理的金属涂层。丝材喷 涂的质量比粉末喷涂好，其涂层密度和粘结力 都大于后者。粉末火焰喷涂24 3625372649等离子喷涂48811093等离喷涂传递给基体材料的热量少，能防止基 体材料的氧化和过热；涂层密度大，粘结力大。 但成本高。四、热喷涂技术在航空发动机修理中的应用热喷涂技术在航空发动机修理中，已经称为延长发动机使用寿命，提高发动机性能和效 率的不可缺少的技术。仅举数例说明其应用。1、 耐磨涂层为了消除

5、WP-7 发动机 1 级空心精密铸造涡轮叶片的叶冠磨损，在其表面用等离子喷涂 钻铬钨高温耐磨涂层；斯贝发动机压气机低压 1、4 级，高压 1 级转子叶片阻尼台端面，用等离子喷涂碳化钨 84/钻 16 涂层，起到了很好的防止机械磨损作用。因为，发动机运转时，振动会引起叶片阻 尼台端面摩擦。通常碳化钨/钻涂层用于 450 以下，是一种中温涂层；高温涂层中有碳化铬加镍铬、钻铬 钨、镍铬硼硅，可用于 800 度左右；其中镍铬碳化钨涂层在 845 度，1400Kg/cm2 负载下， 工作 10 小时，展现了优异的耐磨性。2、 耐热涂层在我国航空发动机翻修中，用等离子喷涂法，给火焰筒三段组件，喷涂氧化锆涂

6、层，其 效果很显著。英国给 RB211 发动机，燃烧室衬套表面，采用镍铬铝结合底层和氧化镁 /氧化锆覆盖涂 层后，翻修寿命由 1000 小时提高到 40005000 小时。这是因为，现代航空发动机要尽可能的提高涡轮前温度，以增大发动机的推力。因此， 其燃烧室的温度也应提高。尽管采用高温材料，仍难满足使用要求。上述例子就是采用高温 涂层，提高高温部件耐热性，并防止裂纹和变形，延长使用寿命的方法。3、 高温防蚀涂层据某航空发动机修理厂统计，活塞式发动机(活5、7、8)进气门在翻修时发现严重腐蚀。 其腐蚀深度达 0.3mm,造成进气门报废率达 15%以上。 进气门的材料是 3Cr13Ni7Si2，

7、工 作温度 23001400 度，修理中曾经采用车削去腐蚀坑的方法，保持进气门顶面厚度不小于4.5mm 的方法，但使用不久后又产生腐蚀；工厂后来还采用过喷涂 W61 25 硅胶的方法，但 都未能有效的防止腐蚀。后来，工厂采用等离子喷涂耐高温腐蚀的镍包铝的方法，修复进气门。经过 255 小时长试后 检验，涂层良好，钨腐蚀现象。发动机在外场使用一个翻修期后，检查发现涂层良好，无腐 蚀。实践证明这种方仅供个人参考不得用于商业用途法很有效。4、 可磨耗涂层众所周知，现代航空发动机的关键部件压气机和涡轮与机匣的间隙都保持在最小限度。 这些间隙包括转子叶片的叶尖与静子内环之间的叶尖间隙；叶包括每级转子和机

8、匣之间的级 间间隙。为了减少间隙大引起的气流泄漏，理论上希望这些间隙为零。但是，制造零件的实 际偏差和装配公差，这是做不到的。而且，轮盘在高温高速下旋转，还会产生纵向运动，叶 片的径向增长，零件的翘曲变形，以及热胀冷缩，都会改变这些间隙。采用可磨耗涂层，就会使得间隙变小。即在叶尖和静子组件的表面喷涂涂层，这样当旋转零 件与它摩擦时，该涂层就会被磨耗，使得间隙达到最小限度。例如，英国的 RB211 发动机，其中低压压气机的 5、6、7 级内部气封就用等离子喷涂硅铝 / 聚酯树脂涂层；斯贝发动机的高压压气机 1、2、3 级静子叶片的扇形面内环表面，就用氧 乙炔火焰喷涂镍 /石墨涂层，这种涂层是一种

9、理想的中温涂层。可磨耗涂层在我国航空发动机上也已经使用。 如 WP-6 压气机后轴承机匣，采用等离子喷涂 铝硅/对一羟另外， WP6 发动机涡轮和涡轮外环采用了等离子、火焰喷涂镍包硅藻土涂层，解决了 发动机排气温度高、推力小以及燃油消耗率大等性能故障。5、 修复用涂层热喷涂涂层在航空发动机零件的修复中，也得到大量的应用。现在仅举两例。（1）修复被磨损的零件的尺寸和厚度罗尔斯 .罗伊斯公司在修理达特发动机被磨损的燃烧室锥形面时， 采用等离子喷涂钴 /碳化钨涂层，延缓了锥形面磨损故障的出现，提高了发动机的使用寿命；在修理埃文发动机压气机轴磨损（公称直径减小不超过 025mm）时，采用热喷涂镍/铝涂

10、层，恢复尺寸。（2）我国的 WP8 发动机压气机的后机匣组件，安装边支口变形，偏摆增大，在安装边表 面用氧乙炔火焰，喷涂一层不锈钢涂层，然后再加工到要求的尺寸，效果良好。五、特种涂敷工艺在常温下，用手工将涂料（环氧粉末、尼龙等）涂敷在工件表面，达到修复工件表面的 划伤、磨损目的的操作方法。称为特种涂敷。目前，在航空发动机修理中，常用的特种涂敷有尼龙涂敷、环氧树脂涂敷和环氧粉末涂敷。1、 涂敷的方法特种涂敷常见的有四种。即飞扬法、热粘法、悬浮液法和浇铸法。（ 1 ）飞扬法借用搅拌器中的搅拌或者热空气（ 100200 度）的吹拂，使得容器中的涂料粉末飞扬，并粘附在具有一定温度的零件表面上。这种方法

11、简单，操作方便，但是涂层不易均匀。（2）热粘法 将涂料或膜片直接粘附到加热的零件表面。这种方法设备简单，操作方便，成本很低。（3）悬浮液法将涂料粉用有机溶剂配成悬浮液， 用刷子或喷枪将悬浮液涂在零件表面； 也可将零件浸入 悬浮液中，获得涂层。这种方法获得的涂层比较均匀，但厚度较薄，每次涂层只有 0.005mm 厚。（4）浇铸法 将熔融的涂料浇铸到零件的表面，获得涂层。该涂层的表面光洁，但需要配置相应的夹 具，仅供个人参考不得用于商业用途这种涂层适用于表面精度和光度要求较高的部位，如零件的内孔。2、 热粘环氧粉末（ TF 1533）涂敷工艺（1）工艺步骤 其一、涂敷前准备。首先按照规定做好表面处

12、理；其次，毛化热粘表面，使其光洁度在3 以下；最后，用丙酮或酒精清洗热粘表面。其二、热粘涂敷 涂敷工艺为：加热工件粘附涂料固化加工涂层检验。加热工件 将工件加热到 180 土 10C，保温 1 小时；并去毛刺；涂敷涂料 粘敷环氧粉 TF 1 533；固化 与加热工件的温度和保温时间相同；加工涂层 将涂层锉修或车到规定尺寸；检验 涂层应无缺损、老化、起层、杂质、气泡；（2）适用范围应用本工艺适用于工作温度在 120C以下，受力不大、固定不动或有轻微活动摩擦的零 件的接触面的修补。如歼 6 飞机前起落架凸轮的表面腐蚀。原来用镀铜方法修理，加工时间长，成本高；现 在采用热粘敷的方法，既保证了修理质量

13、，有降低了成本。再如，歼 6 飞机的发动机油门杆垫圈，表面磨损，原来采用换新件方法修理。现在采用 热涂敷法，节约了成本。还有，歼 6 飞机发动机放气窗作动筒的活塞杆划伤、壳体凸台磨偏、 。原来活塞杆用采用 镀铬，壳体换新件的方法修理，质量不易保证，成本又高；现在采用将活塞杆磨去一定尺寸（单面最大不超过 0.2mm）、壳体胶圈槽和凸台涂敷环氧粉末，获得了很好的修理效果。3、 浇铸环氧树脂 E44 法飞机液压泵壳体的一个孔，内表面采用硬质阳极化层，使用一个翻修期后，普遍出现磨损 超差、划伤等。曾经用压铜套的方法修理，效果不理想。因为，容易出现松动、偏磨、不密 封等故障。现在采用内孔浇铸环氧树脂的方

14、法，使用一个翻修期后，未发现有磨损现象。（ 1 ）浇铸前准备浇铸前要做好三道工序，即：清洗扩孔安装胎具清洗 除油，并清洗油泵壳体；扩孔 将壳体上的孔由原来的直径 14mm,扩大到直径 15.2mm；安装胎具 在胎具上涂抹脱模剂，并将胎具安装在壳体上； （2）浇铸环氧树脂浇铸工艺为：加热壳体配置熔融涂料浇灌涂料清除冒口加热壳体 将壳体零件加热到 60C，并保持 30 分钟；配置熔融涂料 涂料的成份为矾土水泥 70 份、二氧化钼 1 0 份、环氧树脂 E44 50 份、 简苯二胺 7份。浇铸涂料 将熔融的涂料浇灌到壳体孔内，压入芯棒；清除冒口 将流出的环氧树脂涂料擦干净。（3） 固化将壳体零件加热

15、到 60C,保持 15 小时；继续加热至 80C,保持 2 小时；再继续加热至 150C,保持 1 小仅供个人参考不得用于商业用途时；（4） 水淬在冷水中壳体件冷到室温。（4） 脱模从壳体件的空中取出心棒；（5） 检验用目视法,检查涂层应无划伤、掉块、椭圆度不大于0.005mm。4、尼龙涂敷工艺歼 6 飞机襟翼滑块,使用一个翻修期后,均因表面磨损而报废。现在采用表面涂敷尼龙, 修复使用效果良好。涂敷尼龙的工艺步骤如下： 制作醇溶尼龙膜片热粘膜片固化膜片水淬干燥检验（1 ）制作尼龙膜片首先配置尼龙液醇溶尼龙（66/6MX A 10） 100 份；无水乙醇 340 份；蒸馏水 60 份；二氧化钼

16、3 份；此处份为重量份额。然后,在玻璃板上制作尼龙膜片 用毛刷将尼龙液多次涂刷在玻璃板上, 注意只能当第一 次涂的液体晾干（以不粘手为准）后,再涂第二层。依次类推,直到得到需要的厚度为止。最后,剪裁膜片 用剪刀将膜片剪成需要的小片；（ 2）热粘膜片首先，毛化滑块表面。使得其表面粗糙度在 3 以下，并用乙醇或丙酮清洗表面；其次， 在工件表面用毛刷涂敷 X981 胶,并自然晾干；然后,将已经加热到 18010 度,保温 40 分钟的工件后，粘贴膜片；（ 3）固化膜片将粘贴有膜片的工件，在 18010 度下，保温 1 小时；（ 4）水淬 在冷水中将工件降温到室温；（ 5）检验 目视涂层表面，应无脱皮

17、、起层；并且尺寸符合要求。航空发动机上也有许多零件采用尼龙涂敷法修理。如 W16 燃油转子端面、燃油泵轴瓦，都采用尼龙膜片修理法。这种方法也用于修理 WP 5 挡油套螺纹槽。采用尼龙膜修理工艺后，不仅提高了零件的耐磨性，缩小了零件之间的间隙，还能提高 组件的密封性。同时，它的成本低，工艺简单。受到修理厂家的好评。有资料表明，航空发动机燃油泵转子端面，原来镀铅铟合金，不仅电镀工艺复杂，价格 昂贵，而且镀层质量不稳定，有的零件使用不到 50 小时，就镀层脱落。影响到燃油泵的使用 寿命。采用尼龙膜涂敷层后，提高了零件的耐磨性，经外场使用，效果良好；并且大大降低 了修理成本。特种涂敷是一种值得提倡的修理工艺。但是，要提高这种修理质量，就必须严格执行操 作规程，否则就会前功尽弃，而不能保证修理质量。作业1、名词解释热喷涂 火焰喷涂 等离子喷涂 特种涂敷 尼龙涂敷2、填空 热喷涂技术在航空发动机修理中，常见的 、 、 、 和 五种。仅供个人参考不得用于商业用途3、试举一例说明等离子喷涂在航空发动机修理中获得耐磨涂层的原理和应用。4、试举一例说明等尼龙膜片涂敷在航空发动机修理中获得耐磨涂层的原理和应用。仅供个人参考不得用于商业用途仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。For personal use only in study and research; not for comm