CN113458978A - 深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，包括步骤1：清洗除油，对深孔零件表面的封严涂层进行清洗剂清洗除油，经除油剂对试验件表面的封严涂层进行清洗；步骤2：经高压水洗将清理完油污的深孔零件表面残存的封严涂层进行去除；步骤3：吹砂保护，将清理完封严涂层的深孔零件表面进行吹砂处理；步骤4；喷涂保护，对吹砂完的深孔零件表面进行喷涂处理，将深孔零件表面重新喷涂封严涂层，且涂层结构为Ni‑Al20％(底层，0.08～0.15mm)+Al‑Si6％(面层，不少于0.92mm)；步骤5；封严涂层检验，对试验件喷涂完成后进行封严涂层的检验，测定封严涂层的每层的涂层组织以及涂层性能，解决了航空发动机中深孔零件迷宫式封严套筒内圆面的封严涂层修复困难的问题。

Description

深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法

技术领域

本发明涉及封严涂层修复的技术领域，特别地，涉及一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法。

背景技术

封严涂层是一种功能涂层，可通过涂覆工艺将材料(如铝基合金等材料)沉积在零件表面，控制零件间的配合间隙，减小流体的泄露，以达到提高发动机效率、减少滑油或气动损失等目的。在发动机使用寿命内，深孔零件内圆面涂层如有出现缺损或减薄的现象，严重的会导致封严失效，进而造成滑油泄露,因此需对封严涂层进行去除修复。

返修前，按照技术要求，需先对内圆面上的残留涂层进行去除干净，再重新喷涂涂层。面临的主要问题是如何把内圆面上的残余涂层去除干净，并保证基体材料不受影响。

目前发动机上迷宫式封严套筒内圆面的旧封严涂层去除方法：

一是：采用吹砂+化学去除方式，首先对于铝硅6％(面层)金属涂层，可以采用吹砂去除干净，由于Ni-Al20％金属粘结层与基体结合好，吹砂很难把金属粘结层去除掉，因此采用化学浸泡对金属粘结层(Ni-Al20％)进行去除，但是该方法最大的难度是对深孔零件的防护，目前还没有很好的保护方式。

二是：采用车削的方式对Al-Si6％(面层)+Ni-Al20％(金属粘结层)进行去除，车削加工时难以避免地将去除部分基体。此外由于套筒形状为薄壁深孔，车削前找正难度大，加工效率较低。

现有技术在对封严涂层进行去除修复时容易导致仅通过喷砂，无法清理干净，特别是死角部分以及仅通过车削方式，无法把控切削，容易导致深孔零件基体被误切削；因此急需一种深孔结构深孔零件内表面的封严涂层修复方法对发动机上迷宫式封严套筒内圆面的封严涂层进行去除修复。

发明内容

本发明提供了一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，以解决航空发动机中深孔零件迷宫式封严套筒内圆面的封严涂层去除修复困难的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，包括：

步骤1：清洗除油，对试验件表面的封严涂层进行清洗剂清洗除油，经除油剂对试验件表面的封严涂层进行清洗将封严涂层表面的油污去除；

步骤2：去除涂层，经高压水洗将清理完油污的深孔零件表面残存的封严涂层进行去除；

步骤3：吹砂保护，将清理完封严涂层的深孔零件表面进行吹砂处理；

步骤4；喷涂保护，对吹砂完的深孔零件表面进行喷涂处理，将深孔零件表面重新喷涂封严涂层，且涂层结构为Ni-Al20％(底层)+Al-Si6％(面层)；

步骤5；封严涂层检验，对试验件喷涂完成后进行封严涂层的检验，测定封严涂层的每层的涂层组织以及涂层性能。

通过采用上述技术方案，在对航空发动机的深孔零件迷宫式封严套筒进行封严涂层的修复时，通过步骤1将原先的封严涂层清洗涂油，通过清洗剂将原先旧的封严涂层上的油污除去，并对旧封严涂层进行软化，通过步骤2中的高压水冲洗，将旧的封严涂层清除，且通过高压水对旧封严涂层进行清楚时，由于旧封严涂层的材料与深孔零件的基材的材料不同，在高压水进行旧封严涂层的冲洗下仅将深孔零件外壁上的旧封严涂层去除不会对深孔零件的基材造成损伤，通过步骤3对深孔零件处理完的封严涂层出进行吹砂处理，将深孔零件的表面打磨的光滑，通过步骤4将吹砂完成的深孔零件的表面进行喷涂新的封严涂层，通过喷涂Ni-Al20％(底层)+Al-Si6％(面层)，将深孔零件表面的封严涂层修复完毕，通过步骤5对修复完毕的新的封严涂层进行涂层组织以及涂层性能进行检测，通过观察新的封严涂层的图层组织与涂层性能符合要求，解决了航空发动机中深孔零件迷宫式封严套筒内圆面的封严涂层去除修复困难的问题。

进一步地，步骤2中采用高压水冲洗去除封严涂层，具体为：

高压水冲洗是通过高压水发生装置将水加压，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流，

微细水射流的速度控制在一倍马赫数以上，然后通过喷射装置的高压喷头的高速旋转装置，使水流以螺旋状高速作用于目标位置，形成水铣刀效应，通过高压水形成的水洗刀对深孔零件表面的旧封严涂层进行冲洗清除。

通过采用上述技术方案，步骤2中通过高压水发生装置将水流加压至数千个大气压，将高压水沿着高压喷嘴喷出，并将会高压喷嘴在高压水枪上高速转动形成水铣刀，通过高压水形成的水铣刀对清洁剂清洗完的旧封严涂层进行冲洗，将旧的封严涂层清理干净，且通过高压水枪对旧封严涂层进行冲洗由于封严涂层与深孔零件。

进一步地，步骤2中的高压水的工艺参数为：水压：2600-3000bar，喷嘴旋转速度：1000-1200rpm以及喷射距离：25～40mm。

通过采用上述技术方案，将高压水的参数设置为水压2600-3000bar，喷嘴转速为1000-1200rpm，以及喷射的距离为25～40mm，此时高压水形成的水铣刀对旧封严涂层的清洗效果最佳，若高压水的水压小于2600bar，高压水对于旧封严涂层的清理效果不佳，会有旧封严涂层的残留，高压水的水压大于3000bar会导致高压水发生装置需要过大的功率，容易造成能源的损耗过大，喷嘴的转速设置在1000-1200rpm之间，可以使得高压水高速运转形成的水铣刀的对旧封严涂层的切割效果最佳，当喷嘴的转速小于1000rpm时，高压水在喷嘴转动下形成的水铣刀对于旧封严涂层的切割效果较差，当喷嘴的转速大于1200rpm时，此时喷嘴的转速过大需要提供的能耗也过大，容易造成能源损耗，喷射距离设置在25-40mm之间，使得高压水形成的水铣刀对深孔零件内壁上的旧封严涂层的切割效果最佳，当喷射距离小于25mm时容易造成高压水的喷射力过大容易造成封严涂层在深孔零件内飞溅造成深孔零件的碰撞损坏，且距离过短，高压水的冲力过大容易对深孔零件的内壁造成冲击磨损，当喷射距离大于40mm时，高压水喷射的压力达不到清理旧封严涂层的效果，容易造成大面积封严涂层无法清理。

进一步地，步骤2中对高压水洗完的深孔零件经除油剂对高压水洗完的深孔零件表面进行重复清洗，将封严涂层充分清理。

通过采用上述技术方案，通过重复步骤2中的高压水清理，将深孔零件内壁上的旧封严涂层残渣清理干净，重复进行高压水冲洗，对深孔零件的内壁进行充分清洗，再通过除油剂对高压水清理完的深孔零件的表面进行除油清洗，使得旧封严涂层清理干净，方便进行新的封严涂层的喷涂。

进一步地，对步骤2中高压水洗清理完的深孔零件进行目视观察，待确定深孔零件表面的封严涂层清理完成后，通过对深孔零件表面进行烘干处理，将清洗后的深孔零件放入烘干箱内进行烘干。

通过采用上述技术方案，通过步骤2中的高压水清理旧封严涂层，根据经验目测观察深孔内壁的颜色即可判断出深孔零件内壁上的封严涂层是否清理干净，将清理干净的深孔零件放置在烘干箱内进行烘干处理，将高压水冲洗时残留的水珠烘干，避免深孔零件的内壁上残存大量水珠，在对深孔零件的内壁进行喷涂封严涂层时造成封涂层吸附不均匀，从而影响深孔零件的封严涂层修复。

进一步地，步骤2中对深孔零件烘干的烘干箱的工艺参数为：50-80℃条件下进行烘干，烘干时间为20-40min。

通过采用上述技术方案，烘干箱的温度设置在50-80℃之间，此时烘干箱对于深孔零件的烘干效果最好，当温度低于50℃时，烘干箱对于深孔零件的烘干时间过长，不利于生产，当温度高于80度时，此时烘干箱对于深孔零件的烘干效果好，但温度过高不利于烘干后快速拿取，且烘干时耗费过多的能耗，烘干时间设置在20-40分钟，由于深孔零件内部孔较深，吸附的水珠较多，烘干箱在对深孔零件烘干时无法及时将热风传递至深孔零件的孔深处，通过20-40min的时间进行烘干将深孔零件内的水珠充分烘干，若时间小于20min，容易产生深孔零件内的水珠无法及时烘干，若时间大于40min，在对烘干箱内的深孔零件进行烘干时，时间过长容易造成烘干箱的能耗增大。

进一步地，在烘干箱烘干前经压缩空气对深孔零件上的水分进行吹干，压缩空气的压强为0.1-0.5MPa。

通过采用上述技术方案，深孔零件在进行烘干时通过压缩空气进行风干处理，通过压缩空气将深孔零件孔深处吸附的水珠吹出，避免深孔零件结构复杂导致水珠吸附在内部，在烘干时需要耗费大量的时间对深孔零件进行加热烘干，通过压缩空气加工深孔零件内的水珠除去，可以加快深孔零件的烘干，减少烘干时间，节约了能耗。

进一步地，步骤4中在对深孔零件进行喷涂保护之前需要对深孔零件进行吹砂处理，将深孔零件的的表面残存封严涂层清理，经吹砂机对深孔零件表面打磨保证深孔零件表面的光泽以区分深孔零件上残余涂层与深孔零件基体，方便目视区分，且深孔零件经吹砂处理改变深孔零件表面的粗糙度，以便于新的封严涂层的喷涂。

通过采用上述技术方案，在对深孔零件进行喷涂保护之前，通过吹砂机对深孔零件待喷涂表面进行吹砂处理，将深孔零件待喷涂的表面打磨控制深孔零件表面的粗糙度，方便在进行新的封严涂层喷涂时，使得新的封严涂层粘附牢固。

进一步地，步骤4中对深孔零件喷涂新的封严涂层时，使用热能将Ni-Al20％以及Al-Si6％依次熔融后喷射到需要的位置。

通过采用上述技术方案，在对深孔零件喷涂新的封严涂层时，先将Ni-Al20％以及Al-Si6％依次熔融，并喷涂在指定的位置，通过将Ni-Al20％以及Al-Si6％依次熔融使得封严涂层的涂敷更加牢固，通过将Ni-Al20％以及Al-Si6％依次熔融喷涂，在封严涂层修复时方便操作且粘附牢固。

进一步地，步骤5中通过显微镜对试验件重新喷涂的封严涂层的涂层组织分布以及涂层性能进行试验观察。

通过采用上述技术方案，将旧封严涂层清理干净后对深孔零件的内壁喷涂新的封严涂层，通过显微镜对新旧封严涂层进行观察，通过试验件的切片观察，在显微镜下观察新的封严涂层的涂层组织分布以及结合涂层性能，得出新的封严涂层符合使用标准。

本发明具有以下有益效果：

本发明一种深孔结构深孔零件内表面的封严涂层修复方法，在对深孔零件进行封严涂层的修复时，通过使用油污清洗剂对旧封严涂层进行去除油污，通过高压水枪将水加压至数千个大气压以上，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流，这种“水射流”的速度一般都在一倍马赫数以上，具有巨大的打击能量，然后通过喷头的高速旋转装置，使水流以螺旋状高速作用于物体表面，高压喷头沿着高压水枪高速旋转形成水铣刀，通过高速旋转的水铣刀对旧封严涂层进行切割清理，重复对深孔零件的待修复表面进行油污清理以及高压水清洗，将深孔零件表面的旧封严涂层去除干净，通过对清洗完的深孔零件进行压缩空气风干，将深孔零件上吸附的大水珠清理，通过压缩空气风干的深孔零件在烘干箱内进行烘烤，将深孔零件上吸附的水珠清理干净，通过吹砂机将深孔零件上待修复的表面进行打磨光滑，通过将熔融态的Ni-Al20％以及Al-Si6％涂料喷涂在深孔零件的待修复表面制成新的封严涂层，解决了航空发动机中深孔零件迷宫式封严套筒内圆面的封严涂层修复困难的问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的整体流程示意图；

图2是本发明优选实施例的高压水的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的新的封严涂层的组织分布显微观察图。

图例说明：

1、高压水枪；2、高压喷头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1、图2所示，本实施例公开一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，包括:选取一待修复封严涂层的深孔零件作为试验件。

步骤1：清洗除油，对试验件表面的封严涂层进行清洗剂清洗除油，经除油剂对试验件表面的封严涂层进行清洗将封严涂层的油污去除。步骤1中在对试验件表面涂层继续宁清洗除油采用常用清洗剂即可，例如怡通不锈钢三合一清洗剂，SP-109多功能油污清洗剂等。通过油污清洗剂对待试验深孔零件的封严涂层进行清洗去除多余油污。

步骤2：去除涂层，经高压水洗将清理完油污的深孔零件表面残存的封严涂层进行去除。步骤2中在对旧封严涂层进行去除时采用高压水进行去除，通过高压水枪1连接高压喷头2产生高压水对准待修复的封严涂层进行清理，通过高压水枪1将水加压至数千个大气压以上，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流，这种“水射流”的速度一般都在一倍马赫数以上，具有巨大的打击能量，然后通过喷头的高速旋转装置，使水流以螺旋状高速作用于物体表面，高压喷头2沿着高压水枪1高速旋转形成水铣刀，通过高速旋转的水铣刀对旧封严涂层进行切割清理。以及通过高压水将深孔零件的表面残余的封严涂层除净。高压水枪1中高压水的参数为水压2800bar，高压喷头2的旋转速度为1100rpm，高压喷头2对深孔零件内壁的喷射距离为35mm。通过对深孔零件表面的封严涂层重复步骤1的操作及经除油剂对深孔零件的表面进行除油清洗，通过步骤2中的高压水进行重复冲洗清楚深孔零件表面的残存封严涂层。

通过高压水对深孔零件进行重复清洗，在清洗完成后，通过对清洗完的深孔零件进行目视观察，确保封严涂层已经清楚完全。

对步骤2中经高压水清洗完全的深孔零件进行吹风处理，通过将压缩空气穿过深孔零件将深孔零件内吸附的水珠清理，压缩空气的压强为0.3MPa，将水珠清理完的深孔零件进行烘干处理。深孔零件放入烘干箱内进行烘干处理，烘干箱的工艺参数设置为60℃，烘干时间设置为30min。通过烘干箱对深孔零件进行烘干，经过30min的60℃恒温烘烤，将深孔零件内的吸附的水珠完全清理，使得深孔零件待修复的表面处于干燥状态，避免深孔零件的表面潮湿导致进行喷涂新的封严涂层时造成熔融态的Ni-Al20％以及Al-Si6％涂料与水在高温下反应产生氧化物杂质。

步骤3：吹砂保护，将清理完封严涂层的深孔零件表面进行吹砂处理，通过吹砂机将深孔零件表面待喷涂封严涂层的位置进行打磨抛光，通过将深孔零件的表面粗糙度打磨至符合喷涂新的封严涂层的要求。

步骤4：喷涂保护，对吹砂完的深孔零件表面进行喷涂处理，将深孔零件表面重新喷涂封严涂层，且涂层结构为Ni-Al20％(底层)+Al-Si6％(面层)。将Ni-Al20％与Al-Si6％加热至熔融态，通过将Ni-Al20％设置为封严涂层的底层，厚度为0.1mm，将Al-Si6％喷涂在Ni-Al20％层上为面层，厚度为0.92mm，将Ni-Al20％与Al-Si6％涂料依次喷涂完成，将深孔零件的封严涂层修复。

参照图1、图3，本发明一种深孔结构深孔零件内表面的封严涂层修复方法还包括步骤5；封严涂层检验，对试验件喷涂完成后进行封严涂层的检验，测定封严涂层的每层的涂层组织以及涂层性能。通过显微镜对封严涂层修复前与修复后的涂层组织以及涂层性能进行检测，符合设计要求。

本实施例一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法的工作原理：在对深孔零件进行封严涂层的修复时，通过使用油污清洗剂对旧封严涂层进行去除油污，通过高压水枪将水加压至数千个大气压以上，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流，这种“水射流”的速度一般都在一倍马赫数以上，具有巨大的打击能量，然后通过喷头的高速旋转装置，使水流以螺旋状高速作用于物体表面，高压喷头沿着高压水枪高速旋转形成水铣刀，通过高速旋转的水铣刀对旧封严涂层进行切割清理，重复对深孔零件的待修复表面进行油污清理以及高压水清洗，将深孔零件表面的旧封严涂层去除干净，通过对清洗完的深孔零件进行压缩空气风干，将深孔零件上吸附的大水珠清理，通过压缩空气风干的深孔零件在烘干箱内进行烘烤，将深孔零件上吸附的水珠清理干净，通过吹砂机将深孔零件上待修复的表面进行打磨光滑，通过将熔融态的Ni-Al20％以及Al-Si6％涂料喷涂在深孔零件的待修复表面制成新的封严涂层。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：包括：

步骤1：清洗除油，对试验件表面的封严涂层进行清洗除油，经除油剂对试验件表面的封严涂层进行清洗将封严涂层表面的油污去除；

步骤2：去除涂层，经高压水洗将清理完油污的深孔零件表面残存的封严涂层进行去除；

步骤3：吹砂保护，将清理完封严涂层的深孔零件表面进行吹砂处理；

步骤4；喷涂保护，对吹砂完的深孔零件表面重新喷涂封严涂层，且涂层结构为Ni-Al20％(底层)+Al-Si6％(面层)；

步骤5；封严涂层检验，对试验件喷涂完成后进行封严涂层的检验，测定封严涂层的每层的涂层组织以及涂层性能。

2.根据权利要求1所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤2中采用高压水冲洗去除封严涂层，具体为：

高压水冲洗是通过高压水发生装置将水加压，再通过具有细小孔径的喷射装置转换为高速的微细水射流，

微细水射流的速度控制在一倍马赫数以上，然后通过喷射装置的高压喷头的高速旋转装置，使水流以螺旋状高速作用于目标位置，形成水铣刀效应，通过高压水形成的水洗刀对深孔零件表面的旧封严涂层进行冲洗清除。

3.根据权利要求2所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在

步骤2中的高压水的工艺参数为：

水压：2600-3000bar，

喷头旋转速度：1000-1200rpm以及

喷射距离：25～40mm。

4.根据权利要求3所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤2后增加步骤：经除油剂对高压水洗完的深孔零件表面进行再次清洗，将封严涂层的残留物充分清理。

5.根据权利要求1所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤2后增加步骤：对步骤2中高压水洗清理完的深孔零件进行目视观察，待确定深孔零件表面的封严涂层清理完成后，通过对深孔零件表面进行烘干处理，将清洗后的深孔零件放入烘干箱内进行烘干。

6.根据权利要求5所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

对深孔零件烘干的烘干箱的工艺参数为：

50-80℃条件下进行烘干，烘干时间为20-40min。

7.根据权利要求6所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

在烘干箱烘干前经压缩空气对深孔零件上的水分进行吹干，压缩空气的压强为0.1-0.5MPa。

8.根据权利要求1所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤3中将清理完封严涂层的深孔零件表面进行吹砂处理，具体为：

将深孔零件的表面残存封严涂层清理，经吹砂机对深孔零件表面打磨以保证深孔零件表面的光泽进而区分深孔零件上残余的封严涂层与深孔零件基体，方便目视区分，且深孔零件经吹砂处理改变深孔零件表面的粗糙度，以便于新的封严涂层的喷涂。

9.根据权利要求8所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤4中对吹砂完的深孔零件喷涂新的封严涂层时，使用热能将Ni-Al20％以及Al-Si6％依次熔融后喷射到目标位置。

10.根据权利要求1所述的一种深孔结构零件内表面的封严涂层修复方法，其特征在于：

步骤5中通过显微镜对试验件重新喷涂的封严涂层的涂层组织分布以及涂层性能进行试验观察。

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