航空发动机修理第四章修理工艺.ppt

第四章修理工艺 航空发现机是一种先进而复杂的综合装置 它集中了机械 电子 液压 化工 动力等许多领域的先进技术 所以无论是制造还是翻修 都要有先进的工艺 技术和手段 具体说来 发动机翻修 是采用先进技术和设备 使用新材料 新工艺 对发动机进行全面分解 洗涤 检查 修理 并进行必要的加改装 装配试车合格后封包出厂 从而达到 l 通过有效的工艺手段 排除机件故障 调整性能故障 修复原设计性能水平 2 停止故障的发生和发展 保证故障件工作寿命 3 预防故障 或延长机件的使用寿命 4 更换故障或延长机件的使用寿命 第一节钳工修理工艺 一 基本钳工技术的应用1 锉修用锉削方法对机件故障部件进行修理 机件上的打伤 毛刺 小裂纹故障 常用锉修方法排除 对局部倒角 修园角 修孔边 修正螺纹等 也用锉修方法进行 修理时 根据去材多少 面积大小 修理形状来选用锉刀大小和锉刀形状 以及锉削手法等 2 打止裂孔如图4 1所示 在裂纹尖端 钻一小孔 消除尖端应力集中 防止裂纹继续发展的修理方法 叫打止裂孔 打止裂孔的方法很多 可用激光打孔 电火花打孔 钻孔等 孔的大小 一般不超过2 5毫米直径 以免破坏机件的整体性能或强度要求 根据实际情况确定孔的大小 孔的位置必须在裂纹的尖端 否则就不能起止裂的作用 3 打磨用砂轮 油石 砂布等工具 对机件进行微量切削 磨去故障 保证机件的形状和尺寸 提高修理表面粗糙度的修理方法 砂布是按磨料粒度大小来规格的 粒度越小 号数越大 打磨表面粗糙度越高打磨方法很多 可用固定不动的砂轮机打磨 可用大小规格不同的手提式砂轮机打磨 也可用电钻 风钻为动力 带转砂轮 油石 砂布进行打磨 还可手持油石 砂布进行打磨 4 提槽在不便于钻止裂孔或热应力较大的厚壁机件裂纹 就采用与打止裂孔性质相似的 分散裂纹尖端应力集中的一种方法 即挖除裂纹材料 尖端用光滑的园弧所替代 挖出成槽状空隙 这种修理方法叫提槽 5 矫正矫正 就是用外力的方法 使已变形的机件恢复原有形状的修理过程 也称为校正 机件长期在外力或热应力的作用下 或突加载荷的作用下 产生不能恢复原来形状的塑性变形 失去了原设计性能 必须进行矫正 才能恢复原设计技术要求 校正又分冷校和热校两种方法 冷校 就是不对机件进行加温 用相应的工具 对变形的机件施以冲击力或静力 使机件恢复原状的修理过程 热校 就是对机件进行加温矫正 使机件恢复原状的修理过程 对机件加温就是提高材料的可塑性 在校正过程中 就不会产生断裂 裂纹等现象 6 刮修与研磨采用刮削加工的方法 修复机件型面加工的过程叫括修 主要修理结合面不平 影响密封 如机件结合面有压坑等 采用研磨加工的方法 修复机件型面的尺寸和表面粗糙度要求的修理过程叫研磨 主要修理要求较高的结合面 型面 安装座等 二 研磨修理研磨是通过研具用研磨粉 磨料 从机件表面磨去一层极薄的金属使机件具有精确的尺寸 准确的几何形状和很高的表面粗糙度 附件修理中常用以排除精密机件的极微故障 保证配合尺寸 精密件由于采用研磨 所以虽然只有几微米的间隙 也可以保证运动灵活 使燃油系统具有较准确的自动调节性能 另外 机件经过研磨 其耐磨性 抗腐性和疲劳强度也有所提高 由于研磨是手工操作 生产效率低 成本高 所以一般只在去料很少时才使用 研磨量一般不超过0 01毫米 一次研磨去金属的厚度一般不大于0 002毫米 当需要去料较多时 一般改用其它方法加工 三 抛光修理发动机的空气 燃气系统 气流速度大 为了尽量减小流体损失 提高发动机的工作效率 要求流动部分的机件粗糙度尽量高些 所以抛光在发动机修理上用得很普通 抛光最常用的方法 是磨具高速转动 而机件不作大的动作 目前使用方法有 l 砂轮式抛光机这种抛光设备很简单 在一个电机上 装两个毡轮 毡轮装在电机伸出的轴上 轴带有螺纹 螺旋方向为一左一右 以保证毡轮转向一致而自动紧固 毡轮上粘以金钢砂 其粒度根据机件粗糙度高低而定 并可在抛光时随时涂些研磨膏 抛光膏 提高表面粗糙度 发动机叶片都是用这种抛光机进行抛光的 工作人员手持叶片 将待抛型面与抛光粘轮工作面轻轻接触粘轮转动 手持叶片的均匀移动 达到抛修之目的 2 环带式抛光机由电机 带动一个大的环带转动 环带上涂研磨膏或用砂布带抛光 3 轮轴抛光机由电机 带动一根软轴转动 在软轴的头上带动砂布卷抛光 或沾汽油抛光 可抛比较复杂的型面 表面粗造度也比较高 但汽油与金刚砂同时飞溅 工作条件较差 4 用手电钻或风钻抛光用手电钻或风钻为动力 带转抛光粘轮 可以抛很复杂的型面 但表面粗糙度和工作效率较低 四 胶接修理胶接是利用胶粘剂在下述任一条件下获得具有足够强度接头的连接方法 在一定温度下经一定时间固化 加热后冷却凝固 溶剂挥发形成胶膜 胶接与其他连接方法比较具有以下特点 可连接各种金属和非金属 接头应力分布均匀 减少了薄板结构的焊 铆 螺栓连接而引起的应力集中和局部变形 接头密封性好 可绝缘 耐腐蚀 可修复破损 断裂零件 工艺过程可机械化和自动化 不适合高温部件 易老化 1 胶接工艺胶接施工场地应清洁 空气湿度 70 75 温度15 30 工艺流程如下 表面处理对金属表面进行清洗 除油 机械处理 化学处理等 对非金属表面一般只进行机械处理 溶剂清洗 预装在胶粘前要预先装配检查一下 必要时划对中线 保证胶接表面接触良好 胶粘剂准备按技术条件或产品使用说明书配制胶粘剂 调配室温固化的胶粘剂应考虑固化时间 在适用期内使用 多组份溶液型胶粘剂在使用前必须充分轻轻搅拌 以防空气掺入 涂胶a液体胶 可用刷 喷 浸 注和漏胶方法涂匀 刷胶适合大面积 喷胶要通风 浸胶适合小结口 注胶适用于长条胶缝 漏胶用于机械化 效率高 固化胶层固化控制温度 时间 压力三个参数 固化后缓冷 能减小内应力和变形 这对胶接薄件或热膨胀系数不同的零件更为重要 机械加工胶接件固化后 可进行机械加工 但应控制切削力及切削温度 第二节焊接工艺 焊接是将两个或两上以上的零件 在外界某种能量的作用下 借助于各零件接触部位的原子或分子间的相互结合力连接成一个不可拆的整体的工艺过程 被焊接起来的两者可以是金属与金属 金属与非金属以及非金属与非金属 熔焊是将焊接部位的金属局部加热至熔化状态 加入或不加入熔融的填充金属而形成熔池 待熔池冷却凝固后 形成牢固的焊缝 翻修中常用的熔焊有气焊 电弧焊 氩弧焊等 等离子弧焊和真空电子束焊也已应用于某些机种中 压焊是在焊接时施加一定的压力 促使接触处的金属相结合的焊接方法 施加压力时 被焊接金属的接触处可以加热到塑性状态 也可加热到熔化状态 翻修中常用的压焊有点焊和缝焊等 钎焊是把比被焊金属熔点低的焊料金属加热到熔化 但被焊金属不熔化 熔化的焊料金属在被焊金属的间隙中凝固形成焊缝 从而以抛锚效应达到相互结合的焊接方法翻修中常用的钎焊有 铜焊和银焊等 真空纤焊也已用在某些机种中 一 气焊这里所说的气焊是 氧气 乙炔焊 它是利用可燃烧性气体 一乙炔和助燃气体二 氧气 混合燃烧所释放出来的热量 3050 3150 作为热源对金属材料进行的焊接 主要设备和工具包括乙炔发生器 回火防止器氧气瓶 减压器 焊枪 橡皮管等 气焊热源功率小 加热缓慢 热量分散 故焊缝热影响区宽 焊件变形大 生产效率低 其优点在容易掌握熔深 焊缝的致密性好 适宜于受力不大的薄板结构 气焊主要排除和修复裂纹 磨损 换段 补片等故障 焊修后重新进行热处理 消除内应力 二 手工电弧焊手工电弧焊是以焊条和焊件之间产生的焊接电弧所发出的高温 5000 6000K 作为热源 进行金属材料的焊接 主要设备和工具有弧焊机和电焊钳 其优点是设备简单 焊钳小 可达性好 便于在各种位置 平 横 竖 仰 施焊 焊接接头与母材大都可达等强度 可焊最小厚度为1毫米 一般易掌握的焊接厚度为1 5毫米 适用于碳钢 低合金钢 不锈钢及耐热钢 也用于高强度钢等 翻修中常用于结构钢零件的局部焊修 三 氩弧焊氩弧焊是气体保护电弧焊 又称气电焊 中的一种 它和一般手工电弧焊的主要区别是 因保护气体 氩弧焊的保护气体是用氩气 将电弧 熔池与空气隔开 杜绝空气的有害作用 以获得性能良好的焊缝 l 等离子弧焊等离子弧焊焊接是借助引入焊枪内的维弧气体 即等离子气 和焊枪喷咀的压缩孔 对激发于钨极与喷咀之间的普通电弧进行强烈的压缩作用 使电弧弧柱的截面积减小和长度拉长 并从喷咀的压缩孔向外喷射出等离子流 当等离子流射到钨极与工件之间时 就形成等离子弧 见图4 10 这种等离子弧具有极高的能量密度 可达480千瓦 厘米2 高温 16000 33000K 高速 最大达倍声速 可有效地加热和熔化金属实现焊接 等离子弧焊接也称压缩电弧焊接 2 真空电子柬焊1 真空电子柬焊接原理电子束焊接原理图4 13所示 在真空环境下 从炽热阴极发射的电子 被高压静电场加速并往电场聚集成高能量密度的电子束 在焊接的轰击点处与材料晶格电子 原子相撞时被散射和阻止 其动能变为晶格振动能 即热能 使焊件熔化 由于电子束能量有高低 其熔化状态也有所不同 在低能密度下 电子束基本处于材料表面 焊接过程与一般电弧焊相似 如图4 14 a l 点焊点焊是航空工业中用得最多的一种焊接方法 图4 18为点焊原理示意图 点焊时 把要焊的两个工件搭叠起来置于上下两个铜合金电极之间 施加电极压力将两个工件压紧 然后合上开关 接通变压器 由于工件本身有电阻 电流通过时使两焊件接触处加热到熔化温度 形成透镜状的熔化核心 断电后 在压力的作用下凝固成焊点 2 缝焊缝焊又称滚焊 是点焊方法的发展 就其本质来说与点焊基本相同 六 钎焊钎焊是一种用熔化的焊料连接固态金属材料的焊接方法 按其热源及加热方式可分为 烙铁钎焊 火焰钎焊 电阻钎焊 感应钎焊 浸沾钎焊 炉中钎焊等 与熔焊相比 钎焊具有以下优点 第三节真空热处理 一 概念1 真空基础所谓真空是指 在给定的空间内 气体分子密度大大低于该地区大气压下的气体分子密度的状态 真空状态主要特点 单位体积中气体分子的数目较少 在气体内部 气体分子间相互碰撞次搂较少 气体分子撞击容器壁表面的次数少 2 真空在热处理中的作用 真空保护作用金属在空气炉中加热 会生成氧化物 氢化物 氮化物 气体向金属内部扩散 使金属性能恶化 真空热处理 是在极端稀薄的气氛中进行的热处理 真空炉内残存的气体是H0 0 C0以及油脂等有机物蒸气含量非常少 不足以使被处理的金属材料产生氧化 脱碳 增碳等作用 因此金属表面的化学成份和原来表面的光亮度可保持不变 真空除气真空除气通常分为两种型式 一种称为A型除气 即在真空条件下 金属中的气体是以分子型式或称为以分子状态从金属表面释放出来 并随即被真空泵抽走 另一种称为B型除气 这种除气过程气体是以金属生成的化合物蒸气自金属表面挥发而把其除去 A型除气 气体如H0的蒸气 N C0等气体分子是以物理或化学吸附形式被吸附在金属表面上 当真空度抽到100托时 这些气体即要产生解吸而被抽走 加热可以加速气体的解吸过程 净化作用真空净化作用指的是 当金属表面带有氧化膜 轻微的锈蚀 氮化物 氢化物等在真空中加热时 这些化合物即被还原 分解或挥发而消失 从而使金属获得光洁的表面 脱脂作用由于油脂 润滑剂均属脂肪族碳氢化合物 蒸汽压较高 在真空中加热时即自行挥发或分解成为水 氢气和二氧化碳等气体 并随即被真空泵抽走 因此不致在高温时与零件表面产生任何反应 故可以得到无氧化无腐蚀的非常光洁的表面 蒸发作用根据相平衡理论 在不同温度下 金属蒸汽作用于金属表面上的平衡压力 蒸气压 是不同的 温度高蒸汽压应高 温度低蒸汽压就低 如果温度一定 则蒸汽压一定 当外界压力小于该温度的蒸汽压时 金属将会产生蒸发 升华 现象 叫金属的蒸发特性 真空热处理 金属在加温时 外界压力不能平衡金属在该温度下的蒸汽压 金属就会产生蒸发 温度越高 固态金属的蒸发量就越大 真空热处理时 固态金属将被蒸发的现象 叫真空热处理的蒸发作用 真空度越高外界压力越小 金属就越容易被蒸发 金属被蒸发叫金属的挥发损失 3 真空热处理的优越性 热处理变形小实践证明 采用真空热处理可明显地减少零件的变形 提高机械性能 延长使用寿命真空热处理 可以避免产生氧化 脱碳 合金元素贫化 腐蚀等缺陷 明显地提高了零件的疲劳寿命 节省能源真空热处理炉 采用了隔热性能好 热容量小的隔热材料和结构 因此炉子蓄热和散热损失很小 热量损失极小 减少污染热处理是容易产生公害的工艺 而真空热处理炉 无炉气 电加热 不排废气和烟尘 不采用保护气体 对大气没有污染 一 真空热处理炉的加热特点真空热处理炉的加热 可以归纳为两个特点 一是炉子升温速度快 由于加热室结构重量很轻 尤其是隔热材料采用石墨毡和陶瓷毡 加热时蓄热量少 保温性能好 热损失小 所以通常空载从室温全功率升至1320 所需时间在30分钟以内 二是工件升温速度慢 工件在真空热处理炉中加热比在盐熔炉 空气炉和其他气氛炉中加热都慢 1 普通碳钢及合金结构钢加热时间计算 不经预热直接随炉升温的加热时闻 是指炉子到温后开始计算的加热时间 可按下式进行计算 t 10 1 1 5 D式中 t 加热时间 分 D 工件的有效厚度 毫米 四 真空退火在各种真空热处理工艺中 真空退火由于操作简便而获得广泛的应用 真空退火往往是热处理的最初工序 真空退火的目的是 使金属材料获得洁净光亮的表面 省去或减少后序加工工序 使金属材料软化 消除内应力和改变晶粒结构 去除材料中吸收的气体 提高材料的机械性能 真空退火操作过程是首先加热到所需要的温度 在以温度保温一定时间 随后按预定速度冷却 工件经过真空退火后的表面光亮度与退火温度和采用的真空度有关 实践证明 在真空度一定的条件下 随着退火温度的提高 工件表面的光亮度也随之提高 因此 在各种金属材料进行真空退火时 为了获得比较理想的表面光亮度 通常在退火温度较底时 采用较高的真空度 退火温度较高时 则可采用稍低的真空度 五 真空淬火真空淬火是在真空状态下加热 然后在冷却介质中进行快速冷却使钢硬化 真空淬火操作过程如图4 21所示 图中实线为温度变化 虚线为真空度变化 从图中可以看到 工件装入炉内后首先进行排气 当真空度达到10 210 4托时开始加热 在加热过程中通常要经过预热 以使工件的温度和炉温相同 并使工件本身受热均匀 当保温结束后炉内回充惰性气体 大体升压至 第四节表面处理 所谓表面处理是工业上常用的一个术语 它是用化学 电化学或物理等方法 在工件表面形成一层涂 镀 膜 以此增加机件表面的耐蚀 耐磨 导电等性能或装饰外表的各种工艺方法的总称 按照其工件原理可分为三类 化学处理 氧化 发兰 磷化 防蚀氮化等 电化学处理 阳极化 电镀 刷镀等 物理方法处理 刷涂 喷涂 热喷涂 喷丸等 一 常用的几种表面处理1 氧化 防蚀氮化 电镀类见表4 7 2 涂漆类金属和非金属上涂 喷 漆 主要是用来保护机件表面不受腐蚀或作标记 所以在航空发动机修理中应用较多 翻修中常用的耐酸漆 用于防腐表面 如机匣表面的涂漆 还有高温磁漆 涂于环形火焰筒内壁 保护火焰筒不被高温燃气腐蚀 二 几种常用的表面处理工艺 表面腐蚀 磨损等是航空技术装备经常出现的故障和缺陷 一般可采用表面处理的方法修复 l 铝合金零件的阳极化处理凡是用铝合金材料制造的零件 为提高表面的抗腐蚀性能 一般都要进行阳极化处理 如果采用阳极化处理还能提高表面的耐磨性 阳极化是铝及其合金最普通的一种保护方法 其实质是通过电化学氧化方法在铝及其合金表面形成一层氧化膜 它可提供中等抗腐蚀性和抗磨蚀性复层 亦可作为装饰性复层 阳极化可分为四种 硫酸阳极化 铬酸阳极化 硬阳极化和装饰性阳极化 2 化学钝化将电镀过的零件 浸入铬酸或重铬酸钠溶液中 在镀层表面生成一层钝化膜 以保护镀层而提高其抗蚀性和光泽 例如钢铁制件在镀锌后 浸入含有铬酸硫酸和硝酸的溶液中进行钝化 使锌镀层表面生成一层黄绿色钝化膜 3 电镀工艺在翻修中 钢零件电镀工艺用得较多 如镀锌 镀镉和镀铬 主要用来提高钢质零件的防锈性能 镀锌层在大气及工业大气中是有较高的防护性能 在矿物油中也能可靠地防止零件腐蚀 但在与海雾 海水直接接触的情况下其防护性能不如镉镀层 锌镀层具有中等硬度 在承受弯曲 延展及拧合时 不易脱落 三 刷镀技术刷镀 涂镀 快速电镀 笔镀 技术是一种无需将零件浸入电镀槽面使工件接受局部电镀的新技术 它具有设备简单 施工灵便 镀层种类多 应用范围广 结合强度高 镀积速度快等优点 1 刷镀工作原理刷镀是 依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液的电解方法 电镀时 垫或刷在被镀的阴极上移动 来实现电镀效果的工艺 第五节喷丸和挤压强化工艺 喷丸强化是用高速度弹丸 玻璃丸或钢丸 撞击金属零件表面使之产生残余压应力并形成细化亚晶粒的冷作硬化层 从而提高零件疲劳强度和抗应力腐蚀能力的一种工艺方法 它具有效率高 成本低 强化效果明显等特点 故在航空工业中得到愈来愈广泛的应用 一 干喷丸强化干喷丸工艺是较早采用的喷丸强化技术 它是靠离心轮产生的离心力或从喷咀喷出的压缩空气将弹丸喷射到零件表面 使其获得一定厚度的表面强化层 目前常用的干喷丸强化设备有机械离心式喷丸机和风动式喷丸机 它们的结构示意图可分别见图4 23和图4 24所示结构图 二 水喷丸强化水喷丸与干喷丸强化原理是一样的 只是水喷丸以高速运动的液体弹丸流取代干喷丸中的弹丸 以此来减少干喷丸工艺中所产生的粉尘污染 保护环境 改善工作条件 所谓液体弹丸流 目前常用的是水和弹丸 玻璃丸 的混合物 只要采用合理的工艺参数 水喷丸同样能够得到与干喷丸相同的效果 水喷丸与干喷丸相比 具有污染小 噪声低和弹丸消耗少 节电等优点 三 旋板强化 软轮喷丸 旋根强化技术是美国3M公司在喷丸强化技术的基础上研制的新技术 其强化原理是以粘有弹丸的特制旋板在旋转中连续不断地打击金属表面 使其获得一定厚度的表面强化层 达到与喷丸强化同样的效果 其强化设备主要是旋具和旋板 见图4 26 此项工艺对旋板的工作条件要求十分严格 美国专利规定 弹丸粘结在旋板上 以3100转 分的转速打击金属表面30分钟后 丸粒脱落不得超过20 我国已经研制出完全符合要求的旋板 故旋板强化在维修中已经得到比较广泛的应用 它与喷丸强化相比较有设备简单 特别适用于机件原位局部表面强化 但不适用于金属表面的大面积强化 旋板强化与喷丸强化比较详见表4 11 四 挤压强化工艺挤压强化工艺是提高结构疲劳强度的一项十分有效的冷加工方法 它是用冷挤压的办法 有效地控制孔内或开口周围材料表面层的塑性变形 使孔或开口表面形成具有一定的残余压应力的强化层 以此减弱外加交变载荷中的拉应力 从而提高了疲劳强度 试验结果表明 经挤压强化孔和开口 其疲劳寿命可延长4 6倍 目前采用的挤压强化法有三种 1 圆弧应力挤压法它的特点是在孔或开口的边棱上挤压出高光洁度圆弧 据有关资料介绍 此法主要用于厚度在4 75毫米以下的材料 挤压的圆弧半径约0 75毫米 2 凹面应力挤压法此法是在孔或开口周围材料表面上挤压出一定深度的环形凹面 据有关资料介绍 此法适用于厚度在4 75毫米以上的材料 挤压深度约 0 1毫米 3 扩孔应力挤压法此法是甩挤压器把具有一定过盈量的挤压棒压过孔内 使孔内表面产生一定的塑性变形 挤压棒材料比被挤压的板材坚实得多 当板材已转入塑性状态时 挤压棒尚处于弹性状态 其过盈量可以通过计算或试验获得 由于目前理论计算还不够完善 特别是对于厚板 平面应变 深孔的应力挤压尚无一个成熟的计算方法 有待进一步研究 第六节热喷涂工艺 热喷涂工艺是把丝 棒 状或粉末状材料加热到熔化或软化状态 并进一步雾化 加速 然后沉积到要喷涂的零件或基本材料上 许多金属 合金 氧化物 难熔化合物甚至有机塑料都可以使用热喷涂工艺 喷涂到各种各样的金属和非金属基体上以获得具有耐磨 耐热和耐氧化 防腐蚀 电绝缘或导电等各种不同性能的涂层和用以控制机械零件间隙的可磨耗封严涂层以及用以恢复尺寸的修补涂层 热喷涂工艺具有以下特点 喷涂材料广泛 所获得的涂层性能也非常广泛 并适用于各种基体材料 用途广 设备简单 通用性强 操作程序少 速度快 生产效率高 基体材料变形小 无热变形 常用的热喷涂工艺有以下几种类型 以气体燃烧为热源的 火焰喷涂 爆炸喷涂 以电弧为热源的 电弧喷涂 等离子喷涂 等离子喷焊 一 火焰喷涂火焰喷涂是以氧气 燃气火焰作为热源 喷涂材料则以一定的传送方式送入火焰 加热到熔融或软化状态 然后 依靠气体或火焰加速喷射到基体上 根据喷涂材料的不同 又可分为丝火焰喷涂和粉末火焰喷涂两种 火焰喷涂的第二种类型是粉末火焰喷涂 其喷射源也是喷咀 粉末材料悬浮于载气中 通过喷咀传送 粉末进入氧气 燃气火焰中迅速熔化 此时已熔化的粒子依靠火焰加速并喷射到基体上 熔融的粒子在飞行过程中冷却至塑性或半熔化状态 粒子表面会发生某程度的氧化 而后 相继而来的粒子与基体连续撞击 从而形成涂层 二 爆炸喷涂自一侧关闭的爆炸设备的炮筒内 充注乙炔 氧气爆炸混合气 然后向炮筒内供一个份量的粉末 通过放电使混合气体引燃爆炸 此时 产生的高温爆炸产物气体流快速从炮筒内流出 使待喷涂材料粉末微粒加热并加快速度 爆炸喷涂区别于涂层气体热喷涂其它工艺的特点之一是 具有脉冲循环和爆炸特点 在每个工作循环内 制件上都形成厚5 lOum的涂层点 喷涂脉冲循环的特点能够保证基底材料受热温度极小 150 200 此外 爆炸喷涂时所进行的所有过程持续时间很短 爆炸喷涂主要优点是 粒子冲击速度快 最高温度高 密度大 粘合力强 表面粗糙度级在1 6 0 8微米 不需表面加工使用 适合喷涂高温 耐磨材料 高密度 疏松度小于2 与基体的基底材料的粘合密度好 而且涂层性能与采用烧结法获取的类似材料的性能区别不大 便于自动化生产 三 等离子喷涂 等离子喷涂是一种多用途的精密喷涂工艺 以电弧等离子体为热源 能量集中 喷涂温度可高达16600 通常使用温度6000 11000 但传递给基体材料的热量却不多 几乎任何一种材料都能采用等离子喷涂工艺 等离子喷涂具有喷射粒子速度高 涂层至密 孔隙率低 粘接强度高等优点 四 真空等离子喷涂真空等离子喷涂工艺 是全俄航空材料科学院研制的一种现代工艺过程 是高能量真空等离子工艺 这种工艺能够涂敷范围很广的用于保护工件表面不受外部介质作用的金属和非金属材料多组分别喷涂涂层 五 各种热喷涂工艺比较热喷涂工艺中 决定涂层质量的基本因素是 喷涂材料的加热温度 喷涂材料的撞击速度 在加热 喷涂和冷却时 喷涂材料和基体的氧化程度 对于许多材料来说 喷涂粒子的氧化是不符合要求的 因此 必须加速加热和提高粒子速度 而等离子喷涂 真空等离子喷涂和爆炸喷涂能够较好地满足这两点要求 火焰喷涂的优点是操作简便 成本低 喷涂设备移动方便 适于外场作业 但是 这种喷涂工艺受到氧气 燃气火焰最高温度的限制 对于高熔点的难熔材料 不适于使用 爆炸喷涂优点很多 涂层的机械强度能保持原材料性能 粘结强度很高 适合一些高温磨损部位喷涂 等离子喷涂的粒子速度和加热温度都比较高 特别是真空等离子喷涂 其粒子能量速度 温度都是可控的 所以前景很广 它已广泛用于航空产品的制造和修理生产当中 第七节扩散涂层及特种涂敷工艺 一 扩散涂层在真空工作室内 扩散元素在气体载体系统中 因循环的方法进行金属的饱和扩散 卤化物介质中 在还原的条件 可逆学反应 下 元素向零件表面发生的迁移现象 形成的涂层 叫扩散涂层 l 扩散涂层机理镍或铁在氯离子介质中进行渗铝过程中 不对称反应使得在零件饱和表面附近流动着 并生成原子态 雾化态 的铝 这种铝扩散到表面上 形成涂层 这样以来 为了用循环方法进行金属的饱和扩散 例如 在氯化物或其它卤化物介质中镍渗铝 在真空的工作室内 只有气太的氯化铝或纯铝作为原始产物就足够了 所有其它的原始物质及在粉末混合物饱和过程中所形成的物质 如铁 氧化铝或耐火粘土 氯 氢等 都是无用元素 必须清除 2 真空渗元的工艺过程真空渗元大体包括两个过程 一是供元并使金属吸收二是使吸收的元素扩散并达到一定的表面深度和浓度 由于真空渗元通常在高温下进行 为避免金属晶粒的粗大化 平均持久强度的降低 所以在渗元后进行真空热处理 TBO 3 真空渗元工艺参数的控制 从上图曲线可见 在渗元过程中 主要有三个控制参数 温度 时间和压力 温度为了缩短渗元周期 加快元素的吸收和向深处扩散的速度 可提高渗元温度的办法来解决 但是温度太高 时间很短 将影响扩散质量 影响深层的均匀性 使晶粒在高温时长大 影响零件的机械性能 时间也可采