CN107868925A - 涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，涉及一种飞机螺旋桨的修理方法。它包括对螺旋桨的桨毂密封面损伤区域进行磁粉探伤和热损伤检查，去除桨毂密封面上的损伤区域，对桨毂密封面上的损伤去除区域进行超音速火焰喷涂，使用高精度五轴坐标磨床对热喷涂区域进行磨削，磨削加工前采用自制专用夹具完成桨毂正确定位；对桨毂磨削机加工面进行磁粉探伤，确保桨毂磨削机加工面没有裂纹，对桨毂磨削机加工面进行巴克豪森热损伤检查，确保热喷涂区域没有产生磨削热损伤，对复装后的桨毂组件进行温度耐受试验和泄漏试验。本发明打破了OEM(原始设备制造商)的技术垄断，突破了技术壁垒，掌握了核心工艺技术。
Description
技术领域
本发明属于航空航天技术领域，涉及一种飞机螺旋桨的修理方法，更具体地说是一种涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法。
背景技术
西安飞机工业(集团)有限公司制造的新舟60飞机(英文：Modern Ark 60，英文缩写MA60)所使用的螺旋桨为美国Hamilton公司制造的涡桨飞机四桨叶可变距螺旋桨(见图1)。其中桨毂为高强度合金钢锻制，桨毂内部装有滑油驱动的变距作动器。
变距作动器在控制系统的作用下，可以使桨叶的桨距角在一定的范围内调整，这样能够使螺旋桨和发动机保持在高效率工况下运转。同时，在飞机着陆刹车状态下，变距作动器可以控制螺旋桨反桨以使飞机速度快速下降，在风车状态下，变距作动器也可以使螺旋桨顺桨，以减少风车状态引起的飞行阻力。
随着变距作动器的动作，桨毂与桨叶安装孔处密封面会有低速旋摆来配合桨距的调整，该密封面安装有密封圈，以实现桨毂内部变距作动器回油腔密封。在使用过程中，由于沙粒、尘土等外来物经常会侵入到该密封圈位置，造成桨毂密封面的磨损。维修手册上对该密封面磨损深度有不超过0.008英寸(0.2032mm)的检查要求，同时该位置的磨损往往会造成滑油泄漏的加快，而滑油的泄漏又会造成该位置的干摩擦，产生恶性循环，因此在桨毂的翻修工作中需检查并修复该密封面。
综上所述，对桨毂密封面的修理，对恢复产品性能、保障飞行安全意义重大。CMM(Component Maintenance Manual)手册规定该修理需退回国外原始设备厂商(OriginalEquipment Manufacture，简写为OEM)进行，上述现有的修理方法修理周期长且费用昂贵，这都给国内客户造成极大不便。
发明内容
本发明的目的是为了克服背景技术的不足之处，而提供一种。针对PDU的电机定子发现有绕组绝缘下降或烧蚀等故障时，提供一种飞机PDU的电机定子的修理方法，缩短维修周期，降低维修成本，保证产品的可靠性。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：步骤一：按照美国材料与试验协会标准，对螺旋桨的桨毂密封面损伤区域进行磁粉探伤；步骤二：按照美国波音公司的标准，对螺旋桨的桨毂密封面的损伤区域进行热损伤检查，通过巴克豪森热损伤检查仪记录桨毂密封面的热损伤读数；步骤三：采用镗削去除桨毂密封面上的损伤区域，并确保经过镗削处理后的桨毂密封面的槽底与内孔面的同轴度不超过0.05mm；步骤四：对桨毂密封面上的损伤去除区域进行超音速火焰喷涂，其中，桨毂密封面上经过超音速火焰喷涂处理的区域为热喷涂区域，在超音速火焰喷涂处理完成后，采用五组平行处理试样，并对五组平行处理试样分别作如下检查：其中，对于第一组试样的检查方法如下：按GB/T 8624-2002检测热喷涂区域的涂层结合强度，并确保热喷涂区域的涂层结合强度σ不小于70MPa；对于第二组试样的检查方法如下：按GB/T 4340-1999检测热喷涂区域的涂层维氏硬度，并确保热喷涂区域的涂层维氏硬度Hv处于1100至1300的范围内；对于第三组试样的检查方法如下：按JB/T 7509-1994检测热喷涂区域的涂层孔隙率，并确保热喷涂区域的涂层孔隙率不小于1％；对于第四组试样的检查方法如下：检查热喷涂区域的涂层的显微组织，并确保热喷涂区域的涂层符合国家标注HB6738-93第3.6条的要求；对于第五组试样的检查方法如下：对热喷涂区域的涂层的外观进行检查，并确保热喷涂区域的涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落、分层和边缘翘起等缺陷；步骤五：使用高精度五轴坐标磨床对热喷涂区域进行磨削，磨削加工前采用自制专用夹具完成桨毂正确定位；步骤六：按照美国材料与试验协会标准，对桨毂磨削机加工面进行磁粉探伤，确保桨毂磨削机加工面没有裂纹；步骤七：按照美国波音公司标准，对桨毂磨削机加工面进行巴克豪森热损伤检查，确保热喷涂区域没有产生磨削热损伤；步骤八：对复装后的桨毂组件进行温度耐受试验和泄漏试验，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验均合格，则产品合格，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验中有一项不合格，则产品不合格；允许对不合格产品进行故障分析并采取措施后重新进行检验。
在上述技术方案中，在步骤四中，超音速火焰喷涂的打底涂层采用镍五铝，耐磨涂层采用钴4铬碳化钨。
在上述技术方案中，对桨毂组件进行温度耐受试验的方法如下：使桨毂组件在低温-53～57℃的情况下，和高温138～142℃的情况下各保持至少3小时，并确保桨毂组件经过温度耐受试验后，桨毂组件的修理面状态无差别。
在上述技术方案中，对桨毂组件进行泄漏试验的方法如下：分别在78～82℃、-53～57℃和138～142℃三种温度下，向桨毂壳体内加入205～340kpa的压缩空气或氮气，在向桨毂壳体内加完压缩空气或氮气5分钟后，若桨毂壳体内的压力降不超过34kpa，则桨毂组件的泄漏试验合格，若桨毂壳体内的压力降超过了34kpa，则桨毂组件的泄漏试验不合格。
实际工作时，本发明在修复前，采用磁粉探伤和巴克豪森热损伤检查相结合的方法检查螺旋桨桨毂密封面的损伤区域表面裂纹情况和热损伤情况；在修复后，采用磁粉探伤和巴克豪森热损伤检查相结合的方法保证磨削后的涂层表面没有裂纹和磨削热损伤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明不仅能够有效的恢复飞机螺旋桨桨毂密封面的机械性能和材料性能，对同种飞机螺旋桨桨毂密封面的修理工作具有可重复性，而且机械结构安全可靠、易于操作。
2、本发明打破了OEM(原始设备制造商)的技术垄断，突破了技术壁垒，掌握了核心工艺技术。
3、本发明的修理工艺方案取得了CAAC(中国民航总局)和FAA(美国联邦航空局)的双重批准，经本发明所记载的方法修理后飞机螺旋桨桨毂密封面处结构尺寸与新件状态一致，按照本发明的方案维修的飞机螺旋桨在产品外观，机械性能和电气性能上，完全能满足飞机螺旋桨的使用要求；
4、本发明所记载的修理方法对桨毂基体材料的强度、热损伤、腐蚀等无不良影响，在保证经修理后的产品的可靠性前提下，不仅缩短了维修周期，还降低了维修成本。
附图说明
图1为涡桨飞机螺旋桨桨毂结构示意图
图2为涡桨飞机螺旋桨桨毂外形结构图
图3为涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面示意图
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本发明的优点更加清楚和容易理解。
参阅附图可知：涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：
步骤一：按照美国材料与试验协会标准(ASTM E1444)，对螺旋桨的桨毂密封面损伤区域进行磁粉探伤；
步骤二：按照美国波音公司的标准(BAC)，对螺旋桨的桨毂密封面的损伤区域进行热损伤检查，通过巴克豪森热损伤检查仪记录桨毂密封面的热损伤读数；
步骤三：采用镗削去除桨毂密封面上的损伤区域，并确保经过镗削处理后的桨毂密封面的槽底与内孔面的同轴度不超过0.05mm(为了喷涂后的涂层厚度满足要求并且均匀，给出了加工后槽底与内孔面的同轴度公差要求，这样能够保证涂层有较好的结合强度)；
步骤四：对桨毂密封面上的损伤去除区域进行超音速火焰喷涂，其中，桨毂密封面上经过超音速火焰喷涂处理的区域为热喷涂区域，在超音速火焰喷涂处理完成后，采用五组平行处理试样，并对五组平行处理试样分别作如下检查：
其中，对于第一组试样的检查方法如下：按GB/T 8624-2002检测热喷涂区域的涂层结合强度，并确保热喷涂区域的涂层结合强度σ不小于70MPa；
对于第二组试样的检查方法如下：按GB/T 4340-1999检测热喷涂区域的涂层维氏硬度，并确保热喷涂区域的涂层维氏硬度Hv处于1100至1300的范围内；
对于第三组试样的检查方法如下：按JB/T 7509-1994检测热喷涂区域的涂层孔隙率，并确保热喷涂区域的涂层孔隙率不小于1％；
对于第四组试样的检查方法如下：检查热喷涂区域的涂层的显微组织，并确保热喷涂区域的涂层符合国家标注HB 6738-93第3.6条的要求；
对于第五组试样的检查方法如下：对热喷涂区域的涂层的外观进行检查，并确保热喷涂区域的涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落、分层和边缘翘起等缺陷；
步骤五：使用高精度五轴坐标磨床对热喷涂区域进行磨削，磨削加工前采用自制专用夹具完成桨毂正确定位；
步骤六：按照美国材料与试验协会标准(ASTM E1444)，对桨毂磨削机加工面进行磁粉探伤，确保桨毂磨削机加工面没有裂纹；
步骤七：按照美国波音公司标准(BAC5653)，对桨毂磨削机加工面进行巴克豪森热损伤检查，确保热喷涂区域没有产生磨削热损伤；
步骤八：对复装后的桨毂组件进行温度耐受试验和泄漏试验，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验均合格，则产品合格，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验中有一项不合格，则产品不合格；允许对不合格产品进行故障分析并采取措施后重新进行检验。
优选的，在步骤四中，超音速火焰喷涂的打底涂层采用镍五铝(Ni-5Al，MetcoDiamalloy 4008NS，4043)，耐磨涂层采用钴4铬碳化钨(WC-10Co-4Cr，Metco 5163/AMS7882)。
实际工作时，本发明在修复前，采用磁粉探伤和巴克豪森热损伤检查相结合的方法检查螺旋桨桨毂密封面的损伤区域表面裂纹情况和热损伤情况；在修复后，采用磁粉探伤和巴克豪森热损伤检查相结合的方法保证磨削后的涂层表面没有裂纹和磨削热损伤。
优选的，对桨毂组件进行温度耐受试验的方法如下：使桨毂组件在低温-53～57℃的情况下，和高温138～142℃的情况下各保持至少3小时，并确保桨毂组件经过温度耐受试验后，桨毂组件的修理面状态无差别。
优选的，对桨毂组件进行泄漏试验的方法如下：分别在78～82℃、-53～57℃和138～142℃三种温度下，向桨毂壳体内加入205～340kpa的压缩空气或氮气，在向桨毂壳体内加完压缩空气或氮气5分钟后，若桨毂壳体内的压力降不超过34kpa，则桨毂组件的泄漏试验合格，若桨毂壳体内的压力降超过了34kpa，则桨毂组件的泄漏试验不合格。
实际工作时，桨毂(件号：810447-1)为螺旋桨系统的重要组成部分，他是高强度合金钢锻制，桨叶和边距作动器都安装在桨毂上，桨毂传递着桨叶产生的推力，同时也承受桨叶旋转的离心力和空气阻力。桨毂主要由以下几部分组成：桨毂主体；螺栓；支撑盘；密封圈；泄放阀；钢丝螺套。
实际工作时，本发明所使用的修补材料的硬度、耐磨和耐腐蚀性须不低于桨毂密封面基体材料，修补材料与基体材料的结合力要满足使用要求。
实际工作时，桨毂内腔为变距作动器的回油腔，在桨毂的孔口安装有密封圈，这样桨毂内的滑油不会外漏。在飞行过程中，该位置密封面有间歇性的低速旋摆，来配合桨距的调整。在使用过程中，由于沙粒、尘土等经常会侵入到该密封圈位置，造成桨毂密封面的磨损和密封圈的损坏。维修手册上对该密封面磨损深度有不超过0.008英寸(0.2032mm)的检查要求，同时该位置的磨损往往会造成滑油泄漏的加快，而滑油的泄漏又会造成该位置的干摩擦，使该密封面处工作状况持续恶化，因此在翻修工作中需要对该桨毂密封面进行修复。
其它未说明的部分均属于现有技术。
Claims (4)
1.涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于，它包括如下工艺步骤：
步骤一：按照美国材料与试验协会标准，对螺旋桨的桨毂密封面损伤区域进行磁粉探伤；
步骤二：按照美国波音公司的标准，对螺旋桨的桨毂密封面的损伤区域进行热损伤检查，通过巴克豪森热损伤检查仪记录桨毂密封面的热损伤读数；
步骤三：采用镗削去除桨毂密封面上的损伤区域，并确保经过镗削处理后的桨毂密封面的槽底与内孔面的同轴度不超过0.05mm；
步骤四：对桨毂密封面上的损伤去除区域进行超音速火焰喷涂，其中，桨毂密封面上经过超音速火焰喷涂处理的区域为热喷涂区域，在超音速火焰喷涂处理完成后，采用五组平行处理试样，并对五组平行处理试样分别作如下检查：
其中，对于第一组试样的检查方法如下：按GB/T 8624-2002检测热喷涂区域的涂层结合强度，并确保热喷涂区域的涂层结合强度σ不小于70MPa；
对于第二组试样的检查方法如下：按GB/T 4340-1999检测热喷涂区域的涂层维氏硬度，并确保热喷涂区域的涂层维氏硬度Hv处于1100至1300的范围内；
对于第三组试样的检查方法如下：按JB/T 7509-1994检测热喷涂区域的涂层孔隙率，并确保热喷涂区域的涂层孔隙率不小于1％；
对于第四组试样的检查方法如下：检查热喷涂区域的涂层的显微组织，并确保热喷涂区域的涂层符合国家标注HB 6738-93第3.6条的要求；
对于第五组试样的检查方法如下：对热喷涂区域的涂层的外观进行检查，并确保热喷涂区域的涂层完整，表面均匀连续，无裂纹、剥落、分层和边缘翘起等缺陷；
步骤五：使用高精度五轴坐标磨床对热喷涂区域进行磨削，磨削加工前采用自制专用夹具完成桨毂正确定位；
步骤六：按照美国材料与试验协会标准，对桨毂磨削机加工面进行磁粉探伤，确保桨毂磨削机加工面没有裂纹；
步骤七：按照美国波音公司标准，对桨毂磨削机加工面进行巴克豪森热损伤检查，确保热喷涂区域没有产生磨削热损伤；
步骤八：对复装后的桨毂组件进行温度耐受试验和泄漏试验，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验均合格，则产品合格，若桨毂组件的温度耐受试验和泄漏试验中有一项不合格，则产品不合格；允许对不合格产品进行故障分析并采取措施后重新进行检验。
2.根据权利要求1所述的涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于：在步骤四中，超音速火焰喷涂的打底涂层采用镍五铝，耐磨涂层采用钴4铬碳化钨。
3.根据权利要求1或2所述的涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于：对桨毂组件进行温度耐受试验的方法如下：使桨毂组件在低温-53～57℃的情况下，和高温138～142℃的情况下各保持至少3小时，并确保桨毂组件经过温度耐受试验后，桨毂组件的修理面状态无差别。
4.根据权利要求1或2所述的涡桨飞机螺旋桨桨毂密封面深度修理方法，其特征在于：对桨毂组件进行泄漏试验的方法如下：分别在78～82℃、-53～57℃和138～142℃三种温度下，向桨毂壳体内加入205～340kpa的压缩空气或氮气，在向桨毂壳体内加完压缩空气或氮气5分钟后，若桨毂壳体内的压力降不超过34kpa，则桨毂组件的泄漏试验合格，若桨毂壳体内的压力降超过了34kpa，则桨毂组件的泄漏试验不合格。
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