CN106460141A - 用于维修涡轮机附件齿轮箱箱体元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于维修由镁合金制成的铸造部件的方法，所述铸造部件为涡轮机附件齿轮箱的箱体或箱盖，并且包括适合于接纳滚动轴承罩的至少一个圆柱形表面，所述方法的特征在于，所述方法包括步骤(200)，该步骤在于通过等离子喷涂将钼沉积在所述铸造部件的表面上。

Description

用于维修涡轮机附件齿轮箱箱体元件的方法

技术领域

本发明的领域是由镁制成的铸造部件的维修领域，尤其是涡轮机附件齿轮箱的箱体和箱盖的维修领域。

背景技术

涡轮机附件齿轮箱(还称为“驱动箱”)包括数个齿轮系以用于驱动航空器的容纳涡轮机的各个辅助设备。

每个齿轮系容纳在轴承罩中，进而安装在齿轮箱箱体的圆柱形表面上，以及安装在箱体上的盖上。

在操作期间，由于其上安装有齿轮的箱体的表面和盖的“微动磨损(还称为接触磨损)”，齿轮的旋转导致磨损，该磨损的特点是圆柱形安装表面的直径和面上的不规则的点蚀。图1a示出了附件齿轮箱箱体的轴承罩支撑件的磨损。在箭头F1的末端看见部件的表面微动磨损，由箭头F2指示腐蚀坑。

这些退化中断了齿轮系的使用，大大限制了附件齿轮箱的使用寿命，所以需要修理箱体和盖。

目前的修理包括将环放在适当的位置，代替和取代磨损的圆柱形表面来承载轴承罩和齿轮系。

为此，箱体的退化的表面和盖被加工，以消除微动磨损的变形(尤其是如果微动磨损导致表面的截面的椭圆形变形则恢复圆柱形特征，)以及能够进行环的插入。对半径可达3mm的厚度执行加工。

图1b示出了被加工以容纳环的轴承罩支撑件。在旁边，另一轴承罩支撑件已通过放置环而修复。

环被卡在经加工的表面上以使之紧固到箱体或盖。

这种类型的修理是有问题的，其原因是这种类型的修理不是耐久性的。实际上，在修理期间放在适当的位置的环在齿轮系的运转期间也会磨损。在下一次修理期间，不仅必须去除该环，而且必须去除固化的粘合剂，这涉及加工最初部件的额外的厚度以重新布置新的环。

通过加工使得部件的厚度逐渐减小，致使在部件的寿命中这种类型的修理只能进行两次，这与附件齿轮箱的延长使用发生矛盾。因此，例如，再也不能修理图1a中示出的部件，其原因是在箭头F3的末端明显可见：已通过之前的修理达到部件的最小表面尺寸。

此外，这种修理方法无法加强箱体或齿轮箱盖，其原因是所使用的环由与底座基底相同的金属即镁基合金制成。因此，在修理之后，环与基底一样快地磨损。

因此，存在如下需要：通过在修理期间加强相关齿轮箱的箱体，更加耐久性地修理箱体和附件齿轮箱盖。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于修理附件齿轮箱箱体和盖的方法，以用于加强附件齿轮箱箱体和盖并延长它们的使用寿命。

在这方面，本发明的目的是一种用于维修由镁合金制成的铸造部件的方法，所述部件为涡轮机附件齿轮箱的箱体或箱盖，包括能够接纳轴承罩的至少一个圆柱形表面，所述方法的特征在于，所述方法包括通过等离子喷涂在所述部件的表面上提供钼沉积物的步骤。

有利地，但是可选地，根据本发明的维修方法还可包括以下特征中的至少一个：

所述部件包括由镁合金制成的附接(插入)的环，所述环包括能够接纳轴承罩的圆柱形表面，一定量的钼沉积在所述环的表面上。

所述方法还包括用于加工沉积表面以去除0～0.3mm的材料厚度的准备步骤。

所述方法包括沉积0.3～0.7mm的厚度的钼。

所述方法还包括在所述沉积之后的加工步骤以从所述部件去除多余的钼。

所述镁合金为ZRE1镁或GA6Z1镁。

沉积的钼的纯度达到至少99％，优选达到至少99.6％。

本发明的另一主题是一种镁合金铸造部件，其特征在于，所述铸造部件在表面上包括覆盖有钼涂层的至少一个区域，所述部件通过执行上文提出的维修方法来填补。

本发明的另一主题是一种涡轮机附件齿轮箱，该附件齿轮箱包括箱体和盖，所述箱体和/或所述盖由镁合金制成，且根据上文提出的维修方法来填补。

通过钼的沉积填补箱体和盖具有许多优点。首先，该方法不需要在部件中挖空大的厚度以布置环。相反，用于准备沉积表面的加工被限制为用于消除微动磨损的痕迹所需要的加工。这允许在部件再也不能加工之前在部件上重复该方法至少七次。

此外，产生的部件具有比最初部件大的硬度，因此展现出更小的磨损。因此，随着时间的推移，修复可间隔更长的时间，这进一步延长了现在填补的部件的使用寿命。

附图说明

通过下面参照附图以非限制性示例的方式给出的详细说明，本发明的其他特征、目的和优点将显现，在附图中：

已描述过的图1a和图1b分别示出了因微动磨损而磨损的箱体元件以及箱体元件通过固定环而进行的修复，

图2a和图2b示出了附件齿轮箱的箱体和箱盖，

图3a示出了通过根据本发明的实施例的维修方法修复的箱体元件，

图3b示出了在镁合金基底和钼沉积物之间的界面处，通过上述维修方法修复的箱体元件的截面图，

图4a示意性地示出了上述维修方法的主要步骤，

图4b示意性地示出了钼沉积步骤的实现。

具体实施方式

参照图2a，其示出了涡轮机附件齿轮箱的箱体10的示例。该箱体容纳多个齿轮系(未示出)，所述多个齿轮系专用于驱动航空器的其中放置有附件齿轮箱的附件。

在这方面，箱体包括适合于容纳齿轮系的轴承罩的多个壳体11。每个壳体包括能够接纳所述罩的圆柱形表面12。如上文指示的，该表面在齿轮系的延长的运转期间因微动磨损而磨损。

类似地，图2b示出了附件齿轮箱的盖20，盖20适合于附接在箱体10上以关闭箱体10。盖20还包括多个壳体21，每个壳体包括能够接纳运行轮系的轴承罩的圆柱形表面22。这些表面在齿轮系的运转期间也经受因微动磨损而导致的磨损。

附件齿轮箱包括箱体和盖，盖安装在箱体上以使箱体和盖的相应的壳体对齐。

上述箱体和盖是由镁合金制成的铸造部件。有利地，用于熔化这些部件的镁合金是ZRE1合金，其包括2重量％至3重量％的锌、2.5重量％至4重量％的稀土元素、0.4重量％至1重量％的锆，余下的是镁。

因此，用于接纳轴承罩的圆柱形表面可以以该ZRE1镁合金形成。

可选地，箱体或盖之前可能已根据上文解释的现有技术的方法通过施加环形物处理过。在这种情况下，环30安装在箱体或盖的壳体11，21中。环包括形成轴承罩的新的支撑表面的圆柱形表面32。

该环30可由除了ZRE1合金之外的镁合金制成，有利地由AZ61A合金制成，其包括5.8重量％～7.2重量％的铝、0.15重量％的锰、0.4重量％～1.5重量％的锌、至多0.05重量％的铜、至多0.05重量％的镍、至多0.05重量％的硅、至多0.3重量％的其他元素，余下的是镁。

提出的方法应用于接纳最初获得的铸造部件的轴承罩的圆柱形表面12，22两者，或者应用于附接在这些部件上的环的表面32。因此，通过该方法处理的圆柱形表面可由ZRE1合金或AZ61A合金制造。

参照图4a，其示出了用于维修附加齿轮箱箱体或齿轮箱盖的方法的主要步骤。有利地，实施该方法以修复部件的因微动磨损而退化的表面12，22，32，即有利地修复用于接纳轴承罩的圆柱形表面。

该方法包括轴承罩的因微动磨损而退化的容纳表面12，22，32的第一加工步骤100，以去除微动磨损的影响，即恢复部件的规则性和圆柱形特征。现在，该加工去除0～0.3mm的材料厚度。在表面的整个圆周上，加工厚度是不相同的，其原因是加工厚度取决于部件的最初变形。

上述方法随后包括部件的填补步骤200，通过等离子喷涂将钼2沉积在经加工的表面12，22，32上。该步骤200在图4b中以之前已通过放置环30而修复的箱体的维修的非限制性示例示意性地示出。

为了发生该步骤，在15kV的电压作用下由等离子气体，例如丙烷和氧气的混合物生成等离子弧4，等离子弧4用于将钼粉2投射到待填补的表面12，22，32上。粉末与等离子弧接触时熔化并在表面上建立均匀的涂层，该涂层在冷却时固化。

有利地，沉积的钼是纯净的，即沉积的材料包括至少99％，优选到达至少99.6％的钼。

喷射距离为40～50cm，有利地等于45cm。在由马达旋转地驱动的旋转板上，部件被固定且以待填补的圆柱形表面12，22，32为中心。布置在部件周围的冷却器确保了部件的温度恒定且接近环境温度，以避免部件的变形或部件的机械特性的改变。

沉积的钼的量必须足够以恢复部件用于容纳轴承罩的最初尺寸，即沉积的钼的量必须至少补偿在步骤100执行的加工和部件的磨损。有利地，在该步骤200期间，沉积的钼的厚度在0.3和0.7mm之间，优选地等于0.5mm。

上述方法最后包括部件的新的加工步骤300，以去除多余的沉积的钼且向现在填补的部件给予其最初尺寸，以允许轴承罩重新布置在部件上。因此，该加工在可根据钼的沉积厚度变化的厚度上执行。但是优选厚度为半径小于0.3mm。

部件上最后的沉积物具有大约0.2mm的厚度。

图3a示出了通过之前描述的方法填补的部件10。部件10包括壳体11，壳体11包括钼的圆柱形沉积表面和所述表面上的沉积物2。该方法是十分有利的，其原因是与现有技术的只可重复两次的方法相比，该方法可在部件上重复至少8次或者甚至重复10次。

具体地，该方法可在已通过增加环而修复的部件上实施，不需要取出环，且不需要去除已固化粘合剂的额外加工，但是进行厚度有限的加工。

此外，在按照这种方式填补的部件上进行的测试显示部件的硬度得到明显提高；实际上，制造盖或基本箱体所用的ZRE1镁合金具有大约48HB的硬度，而沉积在该合金上的钼具有132HB的硬度。

填补的部件还在S4级别的染料渗透试验期间产生合适的结果。

最后，图3b示出了通过显微镜放大200倍的钼沉积物2与由镁合金制成的基底12之间的界面。在钼沉积物与由镁制成的基底之间的该部位处，良好的分子凝聚性是明显可见的。该切割说明了沉积物的质量(不存在包含物或裂纹)和沉积物的附着性(在放大x200观看时不存在可见分层。)

Claims (9)

1.一种用于维修由镁合金制成的铸造部件(10，20)的方法，所述部件为涡轮机附件齿轮箱的箱体(10)或箱盖(20)，所述部件包括能够接纳轴承罩的至少一个圆柱形表面(12，22，32)，所述方法的特征在于，所述方法包括通过等离子喷涂来在所述部件的表面(12，22，32)上提供钼(2)沉积物的步骤(200)。

2.根据权利要求1所述的维修方法，其中，所述部件(10，20)包括由镁合金制成的附接的环(30)，所述环包括能够接纳轴承罩的圆柱形表面(32)，一定量的钼(2)沉积在所述环的表面(32)上。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的维修方法，还包括用于加工沉积表面(12，22，32)以去除0～0.3mm的材料厚度的准备步骤(100)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的维修方法，包括沉积0.3～0.7mm的厚度的钼(2)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的维修方法，还包括在所述沉积之后的加工步骤(300)以从所述部件去除多余的钼。

6.根据前述权利要求中任一项所述的维修方法，其中，所述镁合金为ZRE1镁或GA6Z1镁。

7.根据前述权利要求中任一项所述的维修方法，其中，沉积的钼(2)的纯度达到至少99％，优选达到至少99.6％。

8.一种由镁合金制成的铸造部件(10，20)，其特征在于，所述铸造部件(10，20)在表面(12，22，32)上包括覆盖有钼(2)涂层的至少一个区域，所述部件(10，20)通过执行根据前述权利要求中任一项所述的方法来填补。

9.一种涡轮机附件齿轮箱，包括箱体(10)和盖(20)，所述箱体和/或所述盖由镁合金制成，且根据权利要求1和7中任一项所述的方法来填补。