CN108517483A - 一种碳化钨涂层修复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳化钨涂层修复的方法，通过对返修件的涂层进行机械和化学去除，然后进行火焰喷涂，以及喷涂后进行加工，完成零件的返修，各步骤参数合理，操作方便，返修效果好，保证了零件的圆柱度小于0.02mm、粗糙度小于Ra0.8、涂层厚度为0.3mm以及定位孔位置度小于0.02mm的要求，且零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷，满足了直升机的使用要求。

Description

一种碳化钨涂层修复的方法
技术领域
本发明涉及一种涂层修复技术，尤其是一种碳化钨涂层修复的方法。
背景技术
直升机尾传动***中经常使用到一种铝合金导筒类零件，如图1所示，导筒上设置有三个定位孔，在导筒外表面涂覆有一层碳化钨涂层起耐磨减振作用。在长时间工作后，涂层会遭到损伤，需要进行修复。为了保证直升机的正常使用，需要修复后的铝合金导筒要达到一定的精度要求，即圆柱度小于0.02mm、粗糙度小于Ra0.8、涂层厚度为0.3mm以及定位孔位置度小于0.02mm的要求，且零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷。目前尚无成熟的工艺技术保证上述指标要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳化钨涂层零件返修的方法，该方法可以在不破坏零件机体的前提下，将碳化钨涂层去除并重新喷涂，达到直升机的使用要求，即导筒修复后，零件的圆柱度小于0.02mm、粗糙度小于Ra0.8、涂层厚度为0.3mm以及定位孔位置度小于0.02mm的要求，且零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷。
本发明为技术解决方案，所述的方法包括以下步骤：
(1)涂层的去除
a)将零件装至普通外圆磨床上，找正碳化钨涂层外径跳动不大于0.02mm，磨削零件碳化钨涂层至零件有1/4以上部分表面露出机体；
b)通过常规电化学方式去除残余碳化钨涂层；
(2)涂层的喷涂
a)表面净化：用丙酮或汽油彻底擦洗零件表面去掉油脂，擦拭3-5遍；
b)喷砂处理：喷砂采用24#锆刚玉进行表面喷砂，压力0.28-0.32MPa，喷距120-150mm，角度15°-45°，喷砂至表面粗糙度Ra4.2-5.2后停止；
c)超音速火焰喷涂：使用前将喷涂粉末用烘箱以80-100℃干燥1-2小时，然后进行火焰喷涂，厚度达到要求后，先停送粉，再停枪，喷涂参数为：
涂层材料：DTS W484-25/5
涂层成分：WC-14Co
压缩空气：84-87PSI
压缩空气入口压力：100-130PSI
氢气入口压力：100-120PSI
燃气入口压力：110-140PSI
氮气入口压力：150-180PSI
转台转速：190-200rpm
喷枪喷距：170-175mm
移动速度：10-11mm/s
工件温度：小于100℃
喷枪与工件表面角度：45-435度
喷涂厚度：0.3-0.5mm
(3)加工碳化钨涂层
a)零件清理：使用抛光棉配合丙酮对零件配合面、定位孔进行粗清理，清理至零件表面无可见污物；然后使用棉花配合丙酮对零件进行精清理，清理至零件表面无污物，即用干净的棉花擦拭后，棉花无残留污物；
b)辅助工装制作，设计并加工三个定位销，所述的定位销为阶梯定定位销，与孔的配合精度不大于0.005mm，阶梯销两段外径同轴不大于0.001mm；
c)磨削：将三个定位销与零件上的定位孔相配合，通过三点定心的原理，找正零件后进行加工至规定尺寸；
(4)最终检验
a)外观：对零件外观进行100％检查，零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷；
b)结合力：检查涂层与基体金属交接面是否有结合缺陷，方法是喷涂后，零件表面用刀片绕外径割下7mm的一条涂层带，然后垂直于该带切割涂层，揭起涂层边缘拉开时，无法拉起涂层，视为结合力合格；
c)厚度：通过测量涂前与涂后零件的尺寸来检查涂层厚度，涂层的厚度应满足设计要求。
所述的在涂层的喷涂步骤中，同时对与导筒材料相同的试片进行喷涂，然后在结合力检查中，对试片进行切割和检查，检查结果视为零件的检查结果。
在加工步骤中，定位销的找正误差偏差不大于0.001mm，位置度误差为0.02mm。
本发明中采用的设备、工装、冷却液和化学溶液均不与铝合金反应，保证了铝合金机体材料不受影响，同时，机械去除涂层的目的是为化学电解法去除多余的余量，提高去除涂层的效率；由于零件为返修件，残余在零件上的污物会直接影响加工精度，因此，进行零件清理十分必要；设计并制造高精度定位销，保证了加工过程中的定位精度，保证了加工精度；在喷涂过程中，与试片一同进行喷涂，在切割检验时，对试片进行操作，可以避免对修复后的零件进行破坏，进行超音速火焰热喷涂，并采用合理、科学的工艺参数，保证了喷涂的效果和结合力要求，实现了使用功能的要求。经多次应用，本发明效果明显，保证了喷涂后圆柱度小于0.02mm、粗糙度小于Ra0.8、涂层厚度为0.3mm以及定位孔位置度小于0.02mm的要求，且零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷，满足了直升机的使用要求。
具体实施方式
一种碳化钨涂层返修的方法，所述的方法包括以下步骤：
(1)涂层的去除
a)将零件装至普通外圆磨床上，找正碳化钨涂层外径跳动不大于0.02mm，磨削零件碳化钨涂层至零件有1/4以上部分表面露出机体；
b)通过常规电化学方式去除残余碳化钨涂层；
(2)涂层的喷涂
a)表面净化：用丙酮或汽油彻底擦洗零件表面去掉油脂，擦拭3-5遍；
b)喷砂处理：喷砂采用24#锆刚玉进行表面喷砂，压力0.28-0.32MPa，喷距120-150mm，角度15°-45°，喷砂至表面粗糙度Ra4.2-5.2后停止；
c)超音速火焰喷涂：使用前将喷涂粉末用烘箱以80-100℃干燥1-2小时，然后进行火焰喷涂，厚度达到要求后，先停送粉，再停枪，喷涂参数为：
涂层材料：DTS W484-25/5
涂层成分：WC-14Co
压缩空气：84-87PSI
压缩空气入口压力：100-130PSI
氢气入口压力：100-120PSI
燃气入口压力：110-140PSI
氮气入口压力：150-180PSI
转台转速：190-200rpm
喷枪喷距：170-175mm
移动速度：10-11mm/s
工件温度：小于100℃
喷枪与工件表面角度：45-435度
喷涂厚度：0.3-0.5mm
(3)加工碳化钨涂层
a)零件清理：使用抛光棉配合丙酮对零件配合面、定位孔进行粗清理，清理至零件表面无可见污物；然后使用棉花配合丙酮对零件进行精清理，清理至零件表面无污物，即用干净的棉花擦拭后，棉花无残留污物；
b)辅助工装制作，设计并加工三个定位销，所述的定位销为阶梯定定位销，与孔的配合精度不大于0.005mm，阶梯销两段外径同轴不大于0.001mm；
c)磨削：将三个定位销与零件上的定位孔相配合，通过三点定心的原理，找正零件后进行加工至规定尺寸；
(4)最终检验
a)外观：对零件外观进行100％检查，零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷；
b)结合力：检查涂层与基体金属交接面是否有结合缺陷，方法是喷涂后，零件表面用刀片绕外径割下7mm的一条涂层带，然后垂直于该带切割涂层，揭起涂层边缘拉开时，无法拉起涂层，视为结合力合格；
c)厚度：通过测量涂前与涂后零件的尺寸来检查涂层厚度，涂层的厚度应满足设计要求。
所述的在涂层的喷涂步骤中，同时对与导筒材料相同的试片进行喷涂，然后在结合力检查中，对试片进行切割和检查，检查结果视为零件的检查结果。
在加工步骤中，定位销的找正误差偏差不大于0.001mm，位置度误差为0.02mm。
实施例
某种直升机自动倾斜器导筒，返修检查时发现表面碳化钨涂层起泡，不能够进行使用，需要进行修理，要求修理后零件圆柱度小于0.02mm、粗糙度小于Ra0.8、涂层厚度为0.3mm以及定位孔位置度小于0.02mm的要求，同时零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷，其具体实施过程如下：
(1)涂层的去除
a)将零件装至普通外圆磨床上，找正碳化钨涂层外径，至跳动量为0.01mm，磨削零件碳化钨涂层至零件有1/3的表面露出机体；
b)通过常规电化学方式去除残余碳化钨涂层；
(2)涂层的喷涂
a)表面净化：用丙酮或汽油彻底擦洗零件表面去掉油脂，擦拭5遍；
b)喷砂处理：喷砂采用24#锆刚玉进行表面喷砂，压力0.3MPa，喷距140mm，角度30°，喷砂至表面粗糙度Ra4.2-5.2后停止；
c)超音速火焰喷涂：使用前将喷涂粉末用烘箱以100℃干燥2小时，然后进行火焰喷涂，喷涂的同时对同材料的度片一同喷涂，厚度达到要求后，先停送粉，再停枪，喷涂参数为：
涂层材料：DTS W484-25/5
涂层成分：WC-14Co
压缩空气：86PSI
压缩空气入口压力：120PSI
氢气入口压力：120PSI
燃气入口压力：140PSI
氮气入口压力：170PSI
转台转速：200rpm
喷枪喷距：175mm
移动速度：11mm/s
工件温度：80℃
喷枪与工件表面角度：90度
喷涂厚度：0.5mm
(3)加工碳化钨涂层
a)零件清理：使用抛光棉配合丙酮对零件配合面、定位孔进行粗清理，清理至零件表面无可见污物；然后使用棉花配合丙酮对零件进行精清理，清理至零件表面无污物，即用干净的棉花擦拭后，棉花无残留污物；
b)辅助工装制作，设计并加工三个定位销，所述的定位销为阶梯定定位销，与孔的配合精度为0.004mm，阶梯销两段外径同轴为0.0008mm；
c)磨削：将三个定位销与零件上的定位孔相配合，通过三点定心的原理，找正零件后进行加工至规定尺寸；其中定位销的找正误差偏差为0.001mm，位置度误差为0.02mm。
(4)最终检验
a)外观：对零件外观进行100％检查，零件涂层表面完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷；
b)结合力：在试片零件表面用刀片绕外径割下7mm的一条涂层带，然后垂直于该带切割涂层，揭起涂层边缘拉开时，无法拉起涂层，结合力合格；
c)厚度：通过测量涂前与涂后零件的尺寸来检查涂层厚度，涂层的厚度为0.03mm。
结论：返修合格。

Claims (3)

1.一种碳化钨涂层修复的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤
(1)涂层的去除
a)将零件装至普通外圆磨床上，找正碳化钨涂层外径跳动不大于0.02mm，磨削零件碳化钨涂层至零件有1/4以上部分表面露出机体；
b)通过常规电化学方式去除残余碳化钨涂层；
(2)涂层的喷涂
a)表面净化：用丙酮或汽油彻底擦洗零件表面去掉油脂，擦拭3-5遍；
b)喷砂处理：喷砂采用24#锆刚玉进行表面喷砂，压力0.28-0.32MPa，喷距120-150mm，角度15°-45°，喷砂至表面粗糙度Ra4.2-5.2后停止；
c)超音速火焰喷涂：使用前将喷涂粉末用烘箱以80-100℃干燥1-2小时，然后进行火焰喷涂，厚度达到要求后，先停送粉，再停枪，喷涂参数为：
涂层材料：DTS W484-25/5
涂层成分：WC-14Co
压缩空气：84-87PSI
压缩空气入口压力：100-130PSI
氢气入口压力：100-120PSI
燃气入口压力：110-140PSI
氮气入口压力：150-180PSI
转台转速：190-200rpm
喷枪喷距：170-175mm
移动速度：10-11mm/s
工件温度：小于100℃
喷枪与工件表面角度：45-435度
喷涂厚度：0.3-0.5mm
(3)加工碳化钨涂层
a)零件清理：使用抛光棉配合丙酮对零件配合面、定位孔进行粗清理，清理至零件表面无可见污物；然后使用棉花配合丙酮对零件进行精清理，清理至零件表面无污物，即用干净的棉花擦拭后，棉花无残留污物；
b)辅助工装制作，设计并加工三个定位销，所述的定位销为阶梯定定位销，与孔的配合精度不大于0.005mm，阶梯销两段外径同轴不大于0.001mm；
c)磨削：将三个定位销与零件上的定位孔相配合，通过三点定心的原理，找正零件后进行加工至规定尺寸；
(4)最终检验
a)外观：对零件外观进行100％检查，零件涂层表面应完整、致密、颜色均匀一致，无裂纹、剥落、分层、边缘翘起等缺陷；
b)结合力：检查涂层与基体金属交接面是否有结合缺陷，方法是喷涂后，零件表面用刀片绕外径割下7mm的一条涂层带，然后垂直于该带切割涂层，揭起涂层边缘拉开时，无法拉起涂层，视为结合力合格；
c)厚度：通过测量涂前与涂后零件的尺寸来检查涂层厚度，涂层的厚度应满足设计要求。
2.如权利要求1所述的一种碳化钨涂层修复的方法，其特征在于，所述的在涂层的喷涂步骤中，同时对与导筒材料相同的试片进行喷涂，然后在结合力检查中，对试片进行切割和检查，检查结果视为零件的检查结果。
3.如权利要求1所述的一种碳化钨涂层修复的方法，其特征在于，在加工步骤中，定位销的找正误差偏差不大于0.001mm，位置度误差为0.02mm。
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