[发明专利]用于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法

说明书

本发明公开了一种复合表面增强修复方法，尤其是公开了一种于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法，属于航空发动机维修维护工艺技术领域。提供一种修复过程变形小，修复层孔隙率低，修复后耐磨性能显著增强的用于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法。所述的复合表面增强修复方法先以粒径不超过360目纯度≥99.9％的铝粉作为原料，采用冷喷涂工艺在常温或较低温度下，通过超音速气、固两项气流，将涂层粉末在完全固态下高速撞击基体表面，发生强烈塑性变形并局部产生剪切射流而沉积形成孔隙率低、结合强度较高且是压应力状态的复合涂层，然后再对复合涂层进行表面硬质阳极化处理获得铝合金磨损轴增强的复合修改表面。

技术领域

本发明涉及一种复合表面增强修复方法，尤其是涉及一种于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法，属于航空发动机维修维护工艺技术领域。

背景技术

为降低重量，航空发动机部分零部件采用了铝合金材料，在转动或微动工作过程中，轴类铝合金容易产生磨损故障，深度在1mm以内。现有的传统堆焊技术，虽然堆焊材料与基体可实现牢固冶金结合，但远超过母材熔点的焊接高温，大热量输入，易造成产品严重变形，无法使用；而采用传统的等离子热喷涂技术，虽然对基材温度影响较小，不会产生较大变形，但涂层孔隙率较高，结合强度又偏低，容易导致使用过程中产生掉块或颗粒状脱落故障，影响发动机安全使用。

超音速冷喷涂，简称冷喷涂，是一种新型的材料表面涂层技术，在常温或较低温度下，由超音速气、固两项气流，使涂层粉末在完全固态下高速撞击基体表面，发生强烈塑性变形并局部产生剪切射流而沉积形成涂层。由于没有高温加热涂层粉末，不存在高温氧化、气化、熔化、晶化，且粒子速率高，形成的涂层孔隙率低、结合强度较高且是压应力状态，可以实现毫米级磨损铝合金轴的尺寸修复。但是冷喷涂纯铝的涂层硬度低于铝合金基材，不耐磨。

常用的提高铝合金耐磨性能的方法有氧化、电镀异种材料、冲击强化、气相扩散等，但增加尺寸有限，一般不超过0.3mm。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种修复过程变形小，修复层孔隙率低，修复后耐磨性能显著增强的用于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于航空用铝合金轴磨损的复合表面增强修复方法，所述的复合表面增强修复方法先以粒径不超过360目纯度≥99.9％的铝粉作为原料，采用冷喷涂工艺在常温或较低温度下，通过超音速气、固两项气流，将涂层粉末在完全固态下高速撞击基体表面，发生强烈塑性变形并局部产生剪切射流而沉积形成孔隙率低、结合强度较高且是压应力状态的复合涂层，然后再对复合涂层进行表面硬质阳极化处理获得铝合金磨损轴增强的复合修改表面。

进一步的是，在对磨损铝合金轴进行冷喷涂前先对磨损外圆进行车削加工，以消除偏心，其中车削加工最大去除厚度≤2mm。

上述方案的优选方式是，车削消偏后的加工表面的粗糙度Ra≤1.6μm。

进一步的是，对磨损铝合金轴冷喷涂复合增加表面后还要进行车外圆加工，将轴加工至磨损前原始尺寸，然后再进行表面硬质阳极化处理，其中车削加工后的加工表面的粗糙度≤0.8μm。

上述方案的优选方式是，待表面硬质阳极化处理后，再进行磨外圆加工，将其外径加工至图样尺寸，磨外员加工后的表面粗糙度Ra≤0.4μm。

进一步的是，表面硬质阳极化处理后的铝合金修复轴表面的硬度HV≥300。

上述方案的优选方式是，在对铝合金磨损轴进行表面冷喷涂前，先采用铜皮对非喷涂区进行保护，然后再进行冷喷涂。

进一步的是，对铝合金磨损轴进行表面冷喷涂时，依据轴磨损量确定喷涂厚度，单边涂层厚度控制在0.5mm～2mm之间，且预留0.2mm以上的加工余量。

进一步的是，整个冷喷涂过程中，轴的温度控制在不超过120℃的范围内。