CN109112459B - 一种飞机万向轴再制造修复工艺 - Google Patents

一种飞机万向轴再制造修复工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及飞机平尾操纵系统万向轴修复技术领域，具体是一种飞机万向轴再制造修复工艺，其具体步骤如下：(1)旧镀层去除；(2)除氢；(3)测量；(4)缺陷去除；(5)磨削后处理；(6)清理；(7)防护；(8)表面预处理；(9)喷涂前预热；(10)零件喷涂；(11)涂层加工；(12)磨削后处理；(13)表面处理；采用本发明解决了飞机万向轴因内孔磨损、划伤无法修复，而导致零件大量报废的问题；同时通过耐磨涂层的选取制备，极大的提高了万向轴修复后内孔的耐磨性能，延长了零件的使用寿命。

Description

一种飞机万向轴再制造修复工艺
技术领域
本发明涉及飞机平尾操纵系统万向轴修复技术领域，具体是一种飞机万向轴再制造修复工艺。
背景技术
万向轴为飞机平尾操纵系统中用于传递作动筒载荷的重要零部件，由于使用频率高、传递载荷大，不可避免的出现损伤，其中以内孔的磨损、划伤为最主要损伤形式，约占整个零件报废总量的70％以上，目前针对该型万向轴的损伤，尚无很好的修复工艺方法，多采用换新的手段来满足系统的功能需求，由于该零件对材料力学性能、加工的尺寸和形位精度有着较高的要求，制造工艺复杂，零件的加工合格率较低，换新成本较高。
针对万向轴内孔磨损、划伤的损伤，曾采用焊接和电镀的方式进行修复，其中焊接工艺由于局部温度控制难度大，热输入较高，容易造成零件的局部变形而报废；电镀工艺由于孔内溶液分散能力差，很难获得厚度均匀、细致的镀层，甚至会在端口部位产生铬瘤，多次返工使零件的氢脆失效风险增大。针对传统工艺的热输大、修复层均匀性差、工艺稳定性差的问题，本方法采用的是一种倾角爆炸喷涂的方式，控制修复过程中的热输入，确保修复层的均匀性，并通过磨削及研磨的方法，保证零件的最终尺寸及表面粗糙度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种飞机万向轴再制造修复工艺。
一种飞机万向轴再制造修复工艺,其具体步骤如下：
(1)旧镀层去除：室温条件下，退除万向轴表面的旧镉层；
(2)除氢：退除直至露出基体材料本色，并在退镀4h内进行除氢处理；
(3)测量：对万向轴的内孔尺寸进行计量，对损伤区域和损伤范围确认；
(4)缺陷去除：采用一定的工艺机械磨削方法对缺陷部位进行去除；
(5)磨削后处理：磨削工序完成8h内，安排一次低温回火消除应力处理；
(6)清理：采用有机溶剂用毛刷或脱脂棉对万向轴表面进行清洗；
(7)防护：对于非喷涂表面，采用3M专用的热喷涂胶带进行遮蔽防护；
(8)表面预处理：采用粒度不粗于54目的氧化铝对待喷涂表面吹砂；
(9)喷涂前预热：预热处理采用不送粉喷枪或烘箱加热；
(10)零件喷涂：采用45°倾角，对万向轴内孔进行喷涂；
(11)涂层加工：根据图样要求，对修复后零件的尺寸进行加工，具体加工步骤为：
粗磨：220#砂轮，砂轮转速为24-32m/s，横向移动速度为(1/6-1/8)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.02mm/行程；
精磨：320#或400#砂轮，横向移动速度为(1/8-1/12)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.0025mm/行程；
抛光：加工至图样要求尺寸后，选用相应粒度的金刚石研磨膏进行超精加工，加工后保证内孔粗糙度Ra0.8，抛光完成后须对工件进行清洁和干燥。
(12)磨削后处理：磨削工序完成8h内，进行低温回火消除应力处理；
(13)表面处理：按制造图样要求，对万向轴使用氯化铵镀镉3-6μm及磷酸盐氧化进行表面处理后按规定除氢。
所述的步骤(1)旧镀层需要用100～150g/L的工业级硝酸铵溶液进行去除。
所述的步骤(4)的基体磨削采用刚玉砂轮，其主要工艺参数如下：
砂轮粒度：46-80；
砂轮转速：15-35m/s；
横向移动速度：1/6-1/8砂轮宽度/工件转；
最大切深量：不超过0.05mm/行程。
所述的步骤(5)的低温回火的热处理制度为：在140±10℃温度下，至少保温4h；消除应力后采用磁粉探伤的方法，重点检查零件的缺陷去除部位。
所述的步骤(6)的有机溶剂为工业酒精、丙酮类，清洗部位重点是对喷涂内孔部位进行清理；零件清洗后，用洁净、干燥的压缩空气对零件进行吹干；最后一次清理距离进行喷涂的时间间隔不应超过4小时；整个清理过程不应导致待喷涂表面产生脆化、凹坑或损害待喷涂表面。
所述的步骤(8)的砂粒应干燥、无油污和其他杂质；吹砂时压力为0.42-0.55MPa、喷砂距离为150-200mm，不允许喷砂枪在工件上停留，喷砂嘴与工件表面的距离必须保持不变；喷砂后工件表面应均匀无光泽，不允许出现机加工痕迹，要求粗糙度Ra为3.0-3.8μm；喷完后用洁净、干燥的压缩空气吹走残留的砂粒；喷涂与喷砂处理之间间隔时间不得超过2小时。
所述的步骤(9)中针对万向轴，预热温度不高于150℃，以60℃-80℃为宜。
所述的步骤(10)的主要工艺参数如下：
涂层材料：WC-12Co；
喷距(喷枪出口与工件的距离)：120mm；
喷枪直径：12mm；
频率：4枪/秒；
送粉量：6g/min；
O2:C2H2：1.2:1。
所述的喷涂过程中，零件基体温度控制在150℃以下，喷涂暂停时间不得超过10分钟；在喷涂和喷涂暂停时，可采用压缩空气、氮气或干冰冷却工件。
所述的步骤(11)针对WC-12Co涂层，选用金刚石砂轮磨削的方式进行，加工工序分为粗磨、精磨及抛光，磨削进刀量和横移速度需根据砂轮磨粒尺寸和预留加工量具体进行。
所述的步骤(12)热处理制度为：140±10℃温度下，至少保温4h；去应力处理后对涂层进行荧光渗透检查，若荧光探伤出现不允许缺陷时，则返工重复执行工序步骤(6)-步骤(11)，直至探伤合格。
本发明的有益效果是：采用本发明解决了飞机万向轴因内孔磨损、划伤无法修复，而导致零件大量报废的问题；同时通过耐磨涂层的选取制备，极大的提高了万向轴修复后内孔的耐磨性能，延长了零件的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的工艺流程结构示意图；
图2为本发明的万向轴结构示意图；
图3为本发明的万向轴设计基准结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图3所示，一种飞机万向轴再制造修复工艺,其具体步骤如下：
(10)旧镀层去除：室温条件下，退除万向轴表面的旧镉层；
(11)除氢：退除直至露出基体材料本色，并在退镀4h内进行除氢处理；
(12)测量：对万向轴的内孔尺寸进行计量，对损伤区域和损伤范围确认；
(13)缺陷去除：采用一定的工艺机械磨削方法对缺陷部位进行去除；
(14)磨削后处理：磨削工序完成8h内，安排一次低温回火消除应力处理；
(15)清理：采用有机溶剂用毛刷或脱脂棉对万向轴表面进行清洗；
(16)防护：对于非喷涂表面，采用3M专用的热喷涂胶带进行遮蔽防护；
(17)表面预处理：采用粒度不粗于54目的氧化铝对待喷涂表面吹砂；
(18)喷涂前预热：预热处理采用不送粉喷枪或烘箱加热；
(10)零件喷涂：采用45°倾角，对万向轴内孔进行喷涂；
(11)涂层加工：根据图样要求，对修复后零件的尺寸进行加工，具体加工步骤为：
粗磨：220#砂轮，砂轮转速为24-32m/s，横向移动速度为(1/6-1/8)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.02mm/行程；
精磨：320#或400#砂轮，横向移动速度为(1/8-1/12)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.0025mm/行程；
抛光：加工至图样要求尺寸后，选用相应粒度的金刚石研磨膏进行超精加工，加工后保证内孔粗糙度Ra0.8，抛光完成后须对工件进行清洁和干燥。
(12)磨削后处理：磨削工序完成8h内，进行低温回火消除应力处理；
(13)表面处理：按制造图样要求，对万向轴使用氯化铵镀镉3-6μm及磷酸盐氧化进行表面处理后按规定除氢。
所述的步骤(1)旧镀层需要用100～150g/L的工业级硝酸铵溶液进行去除。
采用本发明解决了飞机万向轴因内孔磨损、划伤无法修复，而导致零件大量报废的问题；同时通过耐磨涂层的选取制备，极大的提高了万向轴修复后内孔的耐磨性能，延长了零件的使用寿命。
所述的步骤(4)的基体磨削采用刚玉砂轮，其主要工艺参数如下：
砂轮粒度：46-80；
砂轮转速：15-35m/s；
横向移动速度：(1/6-1/8)砂轮宽度/工件转；
最大切深量：不超过0.05mm/行程。
所述的磨削以完全去除表面缺陷为原则进行控制，但最大磨削量以单边不超过0.25mm为限，若单边超过0.25mm缺陷未排除，则零件报废。
所述的步骤(5)的热处理制度为：在140±10℃温度下，至少保温4h；消除应力后采用磁粉探伤的方法，对零件进行无损探伤检查，重点检查零件的缺陷去除部位，确保缺陷被完全排除并保证无影响喷涂质量的缺陷。
所述的若磁粉探伤出现不允许缺陷时，则返工重复执行步骤(5)，直至磁粉探伤合格。
所述的步骤(6)的有机溶剂为工业酒精、丙酮类，清洗部位为重点对待喷涂内孔部位进行清理，保证整个表面无油污、油脂、灰尘和探伤残留液类异物；零件清洗后，用洁净、干燥的压缩空气对零件进行吹干，最后一次清理距离进行喷涂的时间间隔不应超过4小时；整个清理过程不应导致待喷涂表面产生脆化、凹坑或损害待喷涂表面。
所述的步骤(8)的砂粒应干燥、无油污和其他杂质；吹砂时压力为0.42-0.55MPa、喷砂距离为150-200mm，不允许喷砂枪在工件上停留，喷砂嘴与工件表面的距离必须保持不变；喷砂后工件表面应均匀无光泽，不允许出现机加工痕迹，要求粗糙度Ra为3.0-3.8μm；喷完后用洁净、干燥的压缩空气吹走残留的砂粒。喷涂与喷砂处理之间间隔时间不得超过2小时。
所述的步骤(9)目的是去除零件表面湿气，对零件进行干燥，同时避免因零件基体温度与工艺实施过程中存在较大温差，产生内应力。针对万向轴，预热温度不高于150℃，以60℃-80℃为宜，预热过程中需对温度进行监控，以避免零件超温。
所述的步骤(10)的主要工艺参数如下：
涂层材料：WC-12Co；
喷距(喷枪出口与工件的距离)：120mm；
喷枪直径：12mm；
频率：4枪/秒；
送粉量：6g/min；
O2:C2H2：1.2:1。
所述的喷涂过程中，采用机器人控制是的喷距保持不变，零件基体温度控制在150℃以下，采用红外测温仪进行测量并记录，测量部位为零件涂层边缘的工件基体；除非为了测量涂层厚度或冷却需要，喷涂过程必须连续，喷涂暂停时间不得超过10分钟，在喷涂和喷涂暂停时，可采用压缩空气、氮气或干冰冷却工件。喷涂应根据后期加工需要，留有0.05-0.1mm的涂层加工余量。
所述的步骤(11)针对WC-12Co涂层，选用金刚石砂轮磨削的方式进行，加工工序分为粗磨、精磨及抛光，磨削进刀量和横移速度需根据砂轮磨粒尺寸和预留加工量具体进行。
所述的步骤(12)热处理制度为：140±10℃温度下，至少保温4h；去应力处理后对涂层进行荧光渗透检查，不允许出现凹坑、脱落、裂纹、螺旋和划痕等缺陷；若荧光探伤出现不允许缺陷时，则返工重复执行工序步骤(6)-步骤(11)，直至探伤合格。
所述的步骤(13)的表面处理的工艺为使用氯化铵镀镉3-6μm，磷酸盐氧化，并按规定要求进行除氢处理。
图2中的1为万向轴待修复内孔，2为万向轴两端外圆柱面，万向轴待修复内孔1与万向轴两端外圆柱面2轴线不同心，存在一个L的偏心距，图2和图3中的基准A与基准B为该万向轴的设计基准。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：其具体步骤如下：
(1)旧镀层去除：室温条件下，退除万向轴表面的旧镉层；
(2)除氢：退除直至露出基体材料本色，并在退镀4h内进行除氢处理；
(3)测量：对万向轴的内孔尺寸进行计量，对损伤区域和损伤范围确认；
(4)缺陷去除：采用一定的工艺机械磨削方法对缺陷部位进行去除；
(5)磨削后处理：磨削工序完成8h内，安排一次低温回火消除应力处理；
(6)清理：采用有机溶剂用毛刷或脱脂棉对万向轴表面进行清洗；
(7)防护：对于非喷涂表面，采用3M专用的热喷涂胶带进行遮蔽防护；
(8)表面预处理：采用粒度不粗于54目的氧化铝对待喷涂表面吹砂；
(9)喷涂前预热：预热处理采用不送粉喷枪或烘箱加热；
(10)零件喷涂：采用45°倾角，对万向轴内孔进行喷涂；
(11)涂层加工：根据图样要求，对修复后零件的尺寸进行加工，具体加工步骤为：
粗磨：220#砂轮，砂轮转速为24-32m/s，横向移动速度为(1/6-1/8)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.02mm/行程；
精磨：320#或400#砂轮，横向移动速度为(1/8-1/12)*砂轮宽度/工件转，切深量不超过0.0025mm/行程；
抛光：加工至图样要求尺寸后，选用相应粒度的金刚石研磨膏进行超精加工，加工后保证内孔粗糙度Ra0.8，抛光完成后须对工件进行清洁和干燥；
(12)磨削后处理：磨削工序完成8h内，进行低温回火消除应力处理；
(13)表面处理：按制造图样要求，对万向轴使用氯化铵镀镉3-6μm及磷酸盐氧化进行表面处理后按规定除氢；
所述的步骤(5)的低温回火的热处理制度为：在140±10℃温度下，至少保温4h；消除应力后采用磁粉探伤的方法，重点检查零件的缺陷去除部位，所述的步骤(6)的有机溶剂为工业酒精、丙酮中的一种，清洗部位重点是对喷涂内孔部位进行清理；零件清洗后，用洁净、干燥的压缩空气对零件进行吹干；最后一次清理距离进行喷涂的时间间隔不应超过4小时；整个清理过程不应导致待喷涂表面产生脆化、凹坑或损害待喷涂表面。
2.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(1)旧镀层需要用100～150g/L的工业级硝酸铵溶液进行去除。
3.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(4)的基体磨削采用刚玉砂轮，其主要工艺参数如下：
砂轮粒度：46-80；
砂轮转速：15-35m/s；
横向移动速度：(1/6-1/8)*砂轮宽度/工件转；
最大切深量：不超过0.05mm/行程。
4.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(8)的砂粒应干燥、无油污和杂质；吹砂时压力为0.42-0.55MPa、喷砂距离为150-200mm，不允许喷砂枪在工件上停留，喷砂嘴与工件表面的距离必须保持不变；喷砂后工件表面应均匀无光泽，不允许出现机加工痕迹，要求粗糙度Ra为3.0-3.8μm；喷完后用洁净、干燥的压缩空气吹走残留的砂粒；喷涂与喷砂处理之间间隔时间不得超过2小时。
5.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(9)中针对万向轴，预热温度不高于150℃。
6.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(10)的主要工艺参数如下：
涂层材料：WC-12Co；
喷距即喷枪出口与工件的距离：120mm；
喷枪直径：12mm；
频率：4枪/秒；
送粉量：6g/min；
O2:C2H2：1.2:1；
所述的喷涂过程中，零件基体温度控制在150℃以下，喷涂暂停时间不得超过10分钟；在喷涂和喷涂暂停时，采用压缩空气、氮气或干冰冷却工件。
7.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(11)针对WC-12Co涂层，选用金刚石砂轮磨削的方式进行，加工工序分为粗磨、精磨及抛光，磨削进刀量和横移速度需根据砂轮磨粒尺寸和预留加工量具体进行。
8.根据权利要求1所述的一种飞机万向轴再制造修复工艺,其特征在于：所述的步骤(12)热处理制度为：140±10℃温度下，至少保温4h；去应力处理后对涂层进行荧光渗透检查，若荧光探伤出现不允许缺陷时，则返工重复执行工序步骤(6)-步骤(11)，直至探伤合格。
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