CN103045987A - 用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于有多个喷涂区域的窄深槽型面热喷涂方法，其主要内容包括：根据模拟的窄深槽不同喷涂区域型面，确定不同喷涂区域型面对应的喷枪喷涂行走路径，以保证每个喷涂区域都能以最大的喷涂角度喷涂，保证涂层质量和沉积效率；根据窄深槽不同喷涂区域型面涂层厚度要求，确定喷涂不同喷涂区域型面的喷枪喷涂行走路径的行走参数，以控制涂层厚度；对于喷枪难以直接喷涂到的槽型面转接过渡区域，通过将喷涂焰流喷射至喷涂焰流经反弹能喷涂于该过渡区域的型面，利用焰流反弹对该转接过渡区域型面进行喷涂。采用本发明的方法对窄深槽型面进行喷涂，各喷涂区域涂层厚度控制稳定，涂层质量好，重复性高。

Description

用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法

技术领域

本发明涉及热喷涂涂层加工技术领域，特别是涉及有多个喷涂区域面的窄且又深的结构槽型面喷涂方法。

背景技术

随着航空发动机技术的发展，为了满足发动机整体性能的要求，对其零部件的性能要求越来越高，因此发动机零部件的设计不断推陈出新，结构更加复杂，性能不断优化。由于结构和性能需要，航空发动机某些带有窄V型或U型结构槽的部件需要热喷涂涂层，以提高零部件耐磨、耐腐蚀性能等，并通过控制各喷涂区域的涂层厚度或金相组织改善其性能，满足装配及使用要求。

在航空发动机加工领域，热喷涂技术在航空发动机上的运用越来越多，但在传统的航空发动机零部件加工领域，一般需要热喷涂加工的零件，其喷涂区域仅有1-2个喷涂面，喷涂区域的结构相对简单，易于喷涂加工，对于自动喷涂机仅需编制简单的机械手行走程序，或者由作业人员手持喷枪上下或左右移动即可实施喷涂。但对于有3个或3个以上喷涂区域的窄且又深结构槽，如深/宽比大且宽度小的V型或U型结构槽，采用现有技术常规的喷涂工艺方式难以喷涂覆盖完所有需要喷涂的区域，如U型结构槽的槽底与槽壁转接过渡区域，更谈不上对各区域的涂层厚度进行控制。因此，航空发动机生产实践急需提供一种能够对具有多个喷涂区域的窄深结构槽型面进行喷涂加工的方法，以满足航空发动机技术发展对其零部件性能越来越高的要求。

发明内容

针对现有技术的航空发动机零部件热喷涂加工的技术现状，本发明的目的旨在提供一种用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法，以达到有效控制各喷涂区域涂层厚度和涂层金相组织，满足航空发动机技术发展对其零部件性能提出的要求。

本发明提供的用于有多个喷涂区域面的窄深结构槽型面喷涂方法，其主要内容包括：

（1）根据模拟的窄深结构槽不同喷涂区域型面，确定对应不同喷涂区域型面的喷枪喷涂行走路径，以保证每个喷涂区域都能以最大的喷涂角度喷涂，保证涂层质量和沉积效率；

（2）根据窄深结构槽不同喷涂区域型面涂层厚度要求，确定喷涂不同喷涂区域型面的喷枪喷涂行走路径的行走参数，以控制涂层厚度；

（3）对于喷枪难以直接喷涂到的结构槽型面转接过渡区域，将喷涂焰流喷射至喷涂焰流经反弹能喷涂于该过渡区域的型面，利用焰流反弹对该转接过渡区域型面进行喷涂。

在上述技术方案中，喷涂焰流喷射方向与喷涂区域型面之间的喷射夹角最好不小于45⁰，以保证涂层的质量和沉积效率。

在上述技术方案中，喷涂相邻不同喷涂区域型面的喷枪行走子路径之间的连接最好为圆滑连接。

本发明提供的用于有多个喷涂区域面的窄深结构槽型面喷涂方法，是发明人通过反复试验和改进开发完成的一种新的喷涂工艺方法，本发明的方法具有以下特点：

1、模拟喷涂区域型面仿形喷涂。在本发明的热喷涂工艺方法中，喷枪喷涂行走的路径不只是简单的直线运动，而是模拟零件的喷涂区域型面圆滑动作，以保证每个区域都能以最大的喷涂角度喷涂，保证涂层质量和沉积效率。

2、分段采用不同的喷涂参数。需要喷涂加工的窄深结构槽有多个喷涂面，且每个喷涂面可能会有特定的涂层厚度要求。喷枪喷涂行走的路径是由一段一段的子路径圆滑连接而成，针对每个喷涂面的厚度要求，每个子路径设定相应的喷枪行走参数，以控制涂层厚度。

3、利用喷涂焰流反弹喷涂。喷涂焰流喷射到结构槽喷涂面，喷涂焰流反弹无法避免。对于窄而深结构槽型面的喷涂，槽底与槽壁转接过渡区域，由于遮蔽喷涂焰流难以直接喷涂到该区域，即使能够涂覆，涂层厚度也难以达到要求。本发明根据反射原理，利用不可避免的喷涂焰流反弹来达到对直接喷涂不能喷涂到的区域进行喷涂，实现对窄深结构槽所有喷涂区域进行喷涂。

采用本发明的工艺方法对具有多个喷涂面的窄深结构槽型面进行热喷涂，可完整地涂覆V型槽或U型槽所有喷涂面，各喷涂区域的涂层厚度可控制在目标厚度0.10mm内，经生产实际验证，各喷涂区域涂层厚度控制稳定，涂层质量好，重复性高，实现了有效控制各喷涂区域的涂层厚度和涂层金相组织，通过热喷涂提高航空发动机零部件耐磨损、耐腐蚀性能的目的。

附图说明

附图1是航空发动机后风扇机匣上的窄深结构槽的断面结构图。

附图2是采用本发明方法热喷涂附图1中所述窄深结构槽型面喷枪喷涂行走路径分段图。

附图3是采用本发明方法按照附图2的喷涂行走路径分段热喷涂附图1中窄深结构槽各喷涂区域的工艺路线图。

附图4是利用反弹热喷涂附图1中所述窄深槽转接区域的示意图。

具体实施方式

下面给合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述本发明内容对本发明做出非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例热喷涂加工的窄深槽为航空发动机后风扇机匣上的结构槽，槽的形状结构尺寸如附图1所示，槽深约18mm，槽底宽度约7mm，深宽比为2.57，该结构槽所有的槽型面进行热喷涂，底层为镍铝材料涂层，其中A-B平直段的涂层厚度为0.14±0.06mm，B-B1槽壁与槽底转接过渡处涂层厚度为0.16±0.09mm，B1-C槽底及槽底与槽壁转接过渡处涂层厚度均为0.29±0.22mm，C-D平直段的涂层厚度为0.14±0.06mm。面层为铜镍铟材料涂层，其中A-B平直段的涂层厚度为0.15±0.07mm，B-B1槽壁与槽底转接过渡处涂层厚度为0.19±0.11mm，B1-C槽底及槽底与槽壁转接过渡处涂层厚度均为0.29±0.22mm，C-D平直段的涂层厚度为0.15±0.07mm。喷涂工艺如附图2所示，首先根据A-B段涂层厚度计算出的喷枪移动速度1，由A点横向移动到B点对结构槽A-B平直段槽壁面进行喷涂，喷枪喷涂到B点后圆滑转动喷枪喷涂方向，又根据B1-C段涂层厚度计算出的喷枪移动速度2，由B1点横向移动到C点对结构槽B1-C平直段槽底面进行喷涂，喷枪喷涂到C点后圆滑转动喷枪喷涂方向，再根据C-D段涂层厚度计算出的喷枪移动速度3，由C1点横向移动到D点，对结构槽C-D平直段槽壁面进行喷涂。其中B-B1槽壁与槽底转接过渡处和B1-C槽底与槽壁转接过渡处，采用如附图3所示的反弹喷涂方式进行喷涂。底层涂层材料喷涂结束固化后，重复底层涂层材料喷涂工序，喷涂面层涂层材料。喷涂过程喷涂焰流喷射方向与喷涂区域型面之间的喷射夹角控制不小于45⁰。

后风扇机匣上的结构槽采用本发明的喷涂方式喷涂后，不仅满足航空发动机零部件金相要求，厚度也符合各区域不同要求。

Claims (3)

1.一种用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法，其特征在于：

（1）根据模拟的窄深槽不同喷涂区域型面，确定不同喷涂区域型面对应的喷枪喷涂行走路径，以保证每个喷涂区域都能以最大的喷涂角度喷涂，保证涂层质量和沉积效率；

（2）根据窄深槽不同喷涂区域型面涂层厚度要求，确定喷涂不同喷涂区域型面的喷枪喷涂行走路径的行走参数，以控制涂层厚度；

（3）对于喷枪难以直接喷涂到的槽型面转接过渡区域，通过将喷涂焰流喷射至喷涂焰流经反弹能喷涂于该过渡区域的型面，利用焰流反弹对该转接过渡区域型面进行喷涂。

2.根据权利要求1所述的用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法，其特征在于，喷涂焰流喷射方向与喷涂区域型面之间的喷射夹角不小于45⁰。

3.根据权利要求1或2所述的用于有多个喷涂区域面的窄深槽型面热喷涂方法，其特征在于，喷涂相邻不同喷涂区域型面的喷枪行走子路径之间为圆滑连接。

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