CN111394680A - 一种用于零件尺寸修复的热喷涂涂层加工方法 - Google Patents

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张禹
潘磊
于鹤霖
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Abstract

本方法涉及超差零件的尺寸修复，特别是涉及一种使用等离子喷涂镍铝涂层的尺寸修复方法。该方法使用等离子喷涂方式将镍铝涂层沉积至零件超差表面，堆积至超过超差尺寸，再经过后续加工去除多余涂层，从而达到尺寸修复的目的。镍铝涂层性能优良，既有类似于金属的延展性，又能保证足够的强度和结合力。同时加工方式相对简单通用，适合大部分零件的尺寸修复用途。

Description

一种用于零件尺寸修复的热喷涂涂层加工方法
技术领域
本发明属于机械加工通用技术领域，特别涉及一种用于机加工后尺寸缺失或人为失误造成的零件损伤后使用热喷涂金属涂层补充缺失尺寸的技术方法。
背景技术
某系列发动机涡轮外环零件,由于车加工误操作将零件内径基体尺寸车大，装配时与其他零件存在1.0-1.5mm间隙，面临报废的风险。
镍铝涂层是一种通用金属涂层，通常使用的粉末为Metco 450NS。用于450℃以下温度范围内尺寸修复、中温抗氧化、作为过渡层提高多种涂层的结合强度。镍铝涂层具有优秀的物理性能，微观结构与金属基体相近，又能与其他种类涂层有良好的贴合性。本身流动性比较好，沉积速度快，使用等离子喷涂加工效率较高。
发明内容
为了挽救零件，经过与设计部门沟通，设计方面同意使用热喷涂涂层作为零件的尺寸修复方法将零件尺寸补回，并最终加工成型。但尺寸修复后的零件，在使用性能上要与原有零件处于同一水平。针对现有实际状况，我们使用镍铝涂层作为尺寸修复涂层，对零件缺损的尺寸进行修补。
但由于超差尺寸较大，且需要涂层沉积的厚度较高，需要在加工过程中考虑到涂层内部热应力对涂层的影响，防止涂层剥落。同时，加工后的涂层各类性能应满足客户需求。对此，我们需要设计一条专门的工艺流程进行对零件的加工。
首先，我们要对涂层的显微组织及力学性能进行试验评定，以确认其能够满足客户要求，这就需要做前期试验以评定性能；
进一步的，由于零件尺寸大、自重高，整台36件同时喷涂会导致设备负载过高，我们采取18件一组进行分组喷涂；
进一步的，将非喷涂区域进行遮蔽，以免涂层沉积至其他区域；
进一步的，使用专用定位工装将零件固定，然后进行喷涂加工。待涂层厚度测量合格后，清理并完成加工。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是零件装配状态，36件单件侧面咬合拼成整圆。
图2是单件零件的待喷涂位置尺寸及A-A面的剖面图。
图3是单件零件的外形图。
图4和图5是显微镜下涂层金相组织形貌。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：
实施例1：使用模拟件对喷涂涂层性能进行测试。用Whealabrator MC 1000-Ti吹砂设备，使用20目白刚玉砂，压力式喷砂枪，以0.15MPa的压力，100mm的距离对方形（金相组织）和圆形（结合强度）测试试片进行吹砂操作；之后使用Metco Unicoat Pro设备，对试片进行Metco 450NS粉末喷涂，氩气流量46±5NLPM，氢气流量10±1NLPM，送粉速率40±5g/min，喷涂距离130mm，喷枪移动速度10mm/s对零件进行喷涂，其中方形试片涂层厚度要求为1.0-1.2mm，圆形试片涂层厚度要求为0.30-0.35mm。经实验室评定，三个圆形结合强度试片结合强度平均值为3006.3psi，高于要求2500psi；硬度平均值为Rb86.1，高于要求Rb80；金相组织如图4及图5显示。
最终评定结论如表1表所示：
表1
Figure 384163DEST_PATH_IMAGE001
实施例2：使用本发明对零件进行尺寸修复加工，零件形状如图1及图2所示。在装配之前首先对零件进行清洗除油，使用清洗机洗掉零件表面的防锈油，然后用丙酮擦洗零件表面。清洗之后使用高温压敏胶带对非喷涂区域进行遮蔽，安装好保护工具后，对零件喷涂区域进行吹砂和喷涂。零件喷涂完成后，拆除保护工具并清理零件表面。具体步骤如下：
（1）使用FRD-6000-PCS型清洗机对零件进行除油清洗，去除零件表面的保护油；
（2）使用脱脂棉蘸丙酮对清洗过的零件表面（尤其是喷涂区域），以去除喷涂区域表面的残留物；
（3）对非喷涂区进行保护，使用一层胶带沿过喷区边缘进行保护，使喷涂过程中非喷涂区域不会出现涂层残留，且填补保护工具和零件之间的缝隙；
（4）保护完毕后，对零件喷涂区域进行吹砂粗化。使用MC 1000-Ti吹砂设备，按实施例1相同方法进行吹砂，同时零件匀速转动，吹砂操作持续2分钟后停止。使用风枪吹除零件表面残留的砂粒后，检查零件吹砂表面；
（5）将吹砂后的零件装入18工位定位工装，调用ABB机械手程序，对零件（如图2补加工喷涂区1和2位置）进行自动喷涂；
（6）对吹砂后的零件进行喷涂操作。使用Metco Unicoat Pro设备，按实施例1相同方法进行喷涂操作，零件涂层厚度为1.0-1.2mm；
（7）喷涂完成后待零件冷却至室温，拆除保护工具和保护胶带，并对零件非喷涂表面进行清理。清理之后，提交检验。检验合格后，对零件表面进行防腐蚀保护。
实施效果
该尺寸修复加工方法的使用，首先避免了整台零件的报废，为公司挽回了大量损失，并且按时交付零件避免延误客户的装机周期。同时，该技术可以推广至其他机加工零件超差品的挽救方法，对于工作环境要求不苛刻的零件均有良好效果。

Claims (3)

1.本发明涉及一种使用等离子喷涂镍铝涂层修复零件超差尺寸的方法，用于补偿缺失尺寸，挽救报废零件的作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用热喷涂金属涂层（镍铝）代替原有基体材料作为修复材料。
3.使用权利要求2中的材料，按照权利要求1中的方法对零件进行修复，具体流程为：对零件进行清洗-对非喷涂区域进行遮蔽-对喷涂区域进行吹砂-将零件放入专用定位工装-对零件进行喷涂操作-喷涂后对零件进行清理。
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