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航空发动机零件常用的检查和修理工艺,太值得收藏啦!

无损探伤(NDT

无损探伤是在不损坏零件工作状态的前提下,对被检验零件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。

常用的无损探伤方法有:荧光探伤,磁粉探伤,涡流探伤,超声波探伤,着色渗透探伤, X光射线探伤,γ射线探伤等。

振动光饰

是一种表面超精加工工艺(SUPERFINISHING),也可以称为振动抛光(VIBROPOLISHING)或者振动滚光。

振动光饰的目的:去除毛刺及一些微小的损伤;降低表面粗糙度;

抛磨零件的所有棱角,使其圆滑过渡。

在航空领域,适用于发动机气流通道上的各级叶片、轴、盘等零件。

振动光饰的注意事项:振动光饰不适于加工精密和脆性零件,也不能获得表面粗糙度很低的零件。在荧光渗透检查前不得进行振动光饰工艺。

振动光饰设备的两种形式:筒形振动机和碗形振动机。

筒形振动机工作时,零件朝着一个方向不断旋转,不会产生回流现象,磨料与工件间相对摩擦较均匀,光饰效果较好。

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图1 筒形振动机结构示意图

1-筒体;2-弹簧;3-带偏重块的驱动系统

碗形振动机工作时,零件将与磨削介质在容器中按一定的方向做螺旋运动,零件与磨料的相对运动比筒形振动机的作用柔和,可得到质量比筒形振动机高而清洁的光饰表面,但效率较低。

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图2碗形振动机

电镀

  1. 什么是电镀

电镀是指利用电解在部件表面上形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程。包括镀前处理(去油)、镀上金属层和镀后处理(钝化,去氢)等过程。

2.电镀的目的

一般是改变表面的特性,以提供改善外观、耐介质腐蚀、抗磨损以及其它特殊性能,或这些性能的综合,但有时也用于改变零件的尺寸。

3.电镀种类 (仅限于航空发动机维修)

1)防护性镀层, 用于发动机部件(如:环形填充块组件)的铬酸盐氧化等。

2)耐磨和减磨镀层, 如:发动机部件镀硬铬等,如: 齿轮箱伞齿轮, 安装节螺栓, 3号轴承座等.

3)可焊性镀层, 如: 发动机部件的化学镀镍等.

4)耐热镀层, 如: 发动机热部件的镀银等,如:安装节螺栓.

5)修复性镀层,如:发动机部件的镀铬,镀镍等, 如:排气机匣.

喷漆

喷漆是发动机修理中重要的工艺之一,具有防咬(润滑)、防松动、防腐蚀、耐热、耐磨等作用,它包括的种类有:

1)防咬剂(干膜润滑剂)。如:对于转子件(叶片、鼓筒、毂、盘和轴等)

这些润滑剂适用于普通的润滑剂不便使用或者不易保持的表面,或者是容易沾染灰尘的地方。可以减少磨损并防止金属的粘连。

2)涂复防松动剂。 如:作为铝件铆接时要求的一道工序,铬酸锌底漆(AMS3110)/ 钼酸锌底漆(PWA36518)的涂复。

3)耐高温烘干或空干型铝瓷漆(环氧树脂型、环氧树脂-聚氨酯型)。如:在银钎焊静子叶片和罩环组件上涂复PWA493铝底漆和PWA595铝面漆;用高活性铝漆(PWA 596)修整涡轮转子叶片或静子叶片。

4)聚四氟乙烯清漆。

5)泰氟隆涂层如。

6)通过电泳沉积涂复金属富铝导电漆。

喷漆设备实例:

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图3喷枪

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图4 无泵水幕喷漆室

等离子喷涂

  1. 等离子喷涂的定义

等离子喷涂是利用高强度电弧将惰性气体或气体混合物(一般为氩气和氢气)电离至粒子状态形成的等离子体为热源。这种等离子体热源具有高温高速的特性,涂层材料被其熔化后并喷射到基体上。等离子喷涂可以修补磨损表面,同时不同材料的涂层可以给零件提供一定的耐磨,耐高温,抗氧化,耐腐蚀和其他特定的物理性能。等离子喷涂是航空发动机维修领域应用最为广泛的热喷涂工艺。具体等离子喷涂操作见图1.7.5-1。

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图5 等离子喷涂操作

2.等离子喷涂涂层形成机理和形成过程

等离子喷涂涂层是由被热源加热为熔融或半熔融的涂层材料粒子,在外加高速焰流的推动下以高速撞击基体表面,将动能转化为热能,传给基体,同时使它沿着基体的表面发生变形冷凝产生收缩,呈扁平状粘接在基材的表面,在喷涂的过程中,熔融的涂层材料粒子不断撞击,沉积下来就形成了变形颗粒与基材表面之间,颗粒与颗粒之间互相咬合在一起的层状组织的涂层。图1.7.5-1为典型的涂层结构示意图。

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图6典型的涂层结构

喷丸表面强化工艺

  1. 喷丸工艺概述

喷丸工艺是一种利用射流在金属表面产生残余压应力的工艺方法。其作用机理是:喷丸射流在金属表面形成压应力表层,提高金属表面的疲劳强度和抗应力腐蚀断裂的强度。

2. 喷丸工艺规范

各个制造厂家都有自己的喷丸工艺规范,具体操作要根据不同的手册和规范来进行。

3. 喷丸设备

有两种喷丸设备:吸引式喷丸机,压力式喷丸机。

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图7 数控喷丸设备

4.喷丸关键工艺参数

喷丸关键工艺参数:喷丸强度和喷丸覆盖度。

5.喷丸工艺在发动机零件维修生产中的典型应用

(1)风扇毂/压气机转子毂榫槽喷丸强化;

(2)发动机转动件紧配合直径喷丸强化

钎焊

1.钎焊概述

使用比金属零件基体熔点低的金属材料为钎料,并加热至低于零件熔点、高于钎料熔点的温度,在毛细作用下利用液态钎料填充零件之间的接缝,达到金属结构连接的目的。

2.工艺方法:

(1)火焰钎焊:火焰焊枪产生的氧-乙炔火焰为加热源,进行局部加热的钎焊工艺方法。此种钎焊工艺使用低温金属钎料,钎料为银基金属丝材,熔点为700℃左右。适用于发动机管路零件修理,包括管路外壁卡箍的更换,管壁磨损部位的钢丝缠绕修理。

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图8 火焰钎焊使用的氧-乙炔焊枪

(2)感应钎焊:以感应加热设备的感应线圈进行局部加热的钎焊工艺方法。此种钎焊工艺使用中温金属钎料,钎料为银基金属丝材,熔点约为850-1000℃。适用于发动机管路零件修理,包括钎焊连接的管路接头和销钉的更换修理。

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图9 感应钎焊使用的感应线圈

(3)炉中真空钎焊:在真空加热炉中,进行零件整体加热的钎焊工艺方法。此种钎焊工艺使用高温金属钎料,钎料为镍基金属钎料带或者钎焊粉,熔点约950-1200℃。适用于发动机静子组件的镍基蜂窝封严结构的更换修理,包括高压压气机、高压涡轮和低压涡轮蜂窝封严磨耗带的更换修理。

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图10 镍基蜂窝钎焊使用的真空炉

热处理

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。热处理过程包括加热,保温,冷却三个阶段。

热处理的目的是为了使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能。除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。

1.主要有退火,正火,淬火,回火和化学热处理等。

另外还有为了获得一定的强度和韧性,把淬火和高温回火结合起来的工艺方法,称为调质。

某些合金淬火形成过饱和固溶体后,将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间,以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。

2.发动机部件的热处理

一般在发动机修理中,热处理主要应用于零件的应力消除,通常熔焊修理后的零件必须消除应力,在炉中空气气氛下进行的去应力操作也可用于局部去应力。如:焊接后的应力去除,机械加工后的的应力去除等。典型零件有PW4000发动机高压涡轮机匣等。

为了防止产生裂纹,在去应力以前必须小心搬运零件。一般手册推荐在24小时之内进行去应力/回火,但最好首选在12小时之内。

某些材料(特别是HASTELLOYX)在恢复尺寸和修理之前的固溶热处理可提高材料的延性和焊接性能。长期工作在1200°F(649°C)或更高温度的发动机工作环境可导致晶粒边界的碳的沉积。固溶热处理可溶解这些碳颗粒;可将材料恢复到更具韧性的状态。

3.热处理常用设备

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图11真空炉

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图12空气炉

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图13石英灯消除应力

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图14电热毯(电阻)消除应力

粘接、封严和填充工艺

粘接工艺是一种利用树脂类粘接剂,将发动机零部件连接成一个整体、并达到规定的结合强度的工艺方法;

封严和注胶填充工艺就是使用硅橡胶类填充剂,以涂复和注入方式对发动机零件进行局部封闭和形成具有封严功能的特定结构。

1.工艺注意事项

此工艺包括的各种粘接剂,底漆,表面处理材料和溶剂可能带有毒性和、或含有易燃成份。要防止吸入其蒸汽,雾滴和粉尘。须在通风良好的地方进行底漆,粘接剂,密封剂和填充剂的混合与喷涂。避免与眼睛和皮肤接触。按要求使用防护设备。液态粘接剂,底漆和溶剂要远离火源。

2.工艺操作环境要求

粘接、封严和填充工艺要求在满足规定环境要求的专用操作间内进行。硅橡胶类封严、注胶操作和非硅橡胶树脂类粘接操作要求在相对独立的操作间内进行。操作间应满足规定的温度、湿度和空气洁净度要求。

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图15硅橡胶封严和填充专用操作间

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图16 树脂类(非硅橡胶)粘接专用工作间

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