CN113997007A - 一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞机维修保养应用技术领域，尤其涉及一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺。本发明通过提供一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，明确和规范的飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺流程，使得施工流程更加标准化，过程质量更更加可控，提高了维修一次合格率。同时，在开展大量试验验证的基础上，通过优化、明确维修过程中喷砂、预热、焊接、去应力、加工、喷漆工序的工艺参数，从而保证维修后材料具有良好抗裂性、屈服强度和耐磨性，使得维修效果更加稳定可靠。

Description

一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺

技术领域

本发明属于飞机维修保养应用技术领域，尤其涉及一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺。

背景技术

驱动键是飞机主轮的重要组成部分，每个飞机主轮内包含9根驱动键，每根驱动键均通过2个螺钉固定在内轮毂上，其作用是使刹车组件的动盘与主轮啮合，从而在飞机着陆时起到刹车传递扭矩的作用。

在维修飞机主轮时发现，主轮内部驱动键经常出现局部磨损的情况。驱动键的磨损区域位于驱动键侧壁与刹车动盘相配合处，CMM手册(部件维修手册)针对该损伤仅提供了去除材料的过渡打磨修理方案，即当驱动键出现局部磨损时，若最大磨损量未超过0.51mm，则可以通过打磨去除材料的方式，将磨损区域光滑过渡，以减小结构的应力集中。但该维修方案存在很大不足，因为对驱动键去除材料后会一定程度上降低驱动键的结构强度，并大幅减少其使用寿命，从而加速零件退役，提升了航空公司的运营成本。除此维修工艺以外，目前行业内还未提出其它成熟可靠的维修工艺。

发明内容

本发明针对上述的驱动键维修所存在的技术问题，提出一种方案简单、安全可靠且维修后的飞机主轮驱动键具有抗裂性好、屈服强度高、材料变形量小、耐磨性好的特点的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，包括以下有效步骤：

a、首先使用专用耐高温工装固定驱动键；

b、待将驱动键固定后，喷砂去除驱动键表面腐蚀和漆层；

c、待喷砂结束后，对驱动键进行预加热；

d、预加热完成后，氩弧焊堆焊驱动键的磨损区域并留足加工余量；

e、待驱动键堆焊冷却至室温后，对其进行去应力处理；

f、待应力处理结束后，根据驱动键的图纸要求打磨加工修复驱动键的外形尺寸；

g、对修复后的驱动键进行磁粉无损探伤；

h、确定驱动键修复合格后，对驱动键进行表面喷漆处理。

作为优选，所述b步骤中，喷砂时间和强度应是褪漆和去除腐蚀所需的最低限度，驱动键的磨损深度应不超过1mm。

作为优选，所述b步骤中，喷砂工艺的沙料选择钢砂，且喷砂压力为45～90PSI，入射角为30°～60°，喷砂距离为100～300mm。

作为优选，所述b步骤中，驱动键的磨损深度应不超过1mm。

作为优选，所述c步骤中，驱动键的预热温度为100～200℃，保温时间10分钟。

作为优选，所述e步骤中，驱动键在510-550℃的温度的真空环境下，应力释放20-30分钟。

作为优选，所述f步骤中，驱动件堆焊打磨面的表面粗糙度等于或优于相邻面，最大弯曲度为0.32mm。

作为优选，所述h步骤中，油漆的干膜厚度为0.203～0.305mm。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

本发明通过提供一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，明确和规范的飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺流程，使得施工流程更加标准化，过程质量更更加可控，提高了维修一次合格率。同时，在开展大量试验验证的基础上，通过优化、明确维修过程中喷砂、预热、焊接、去应力、加工、喷漆工序的工艺参数，从而保证维修后材料具有良好抗裂性、屈服强度和耐磨性，使得维修效果更加稳定可靠。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，本实施例提供一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺

经过前期开展大量的控制唯一变量试验，对磨损深度为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm的驱动键标准样条修复后进行拉伸试验，每个深度设置一组试验，每组试验包括4件完全相同的试验件。拉伸试验结果显示，当磨损深度超过1mm时，修复后驱动键的抗拉强度出现较为明显的下降。因此最终设定修理时，驱动键磨损深度DIM.B超过1mm，则不允许进行焊接修理。且同一件驱动键仅允许进行1次焊接修理，即当驱动键磨损深度为0.51-1.00mm时，才可执行本维修工艺。为此，为了避免在褪漆和去除腐蚀过程中，造成驱动键的变形，维修前必须使用耐高温专用工装固定驱动键，以防变形。

由于此专用工装需要多次进行510-550℃热处理，因此其基体材料选择为Inconel718合金，Inconel718合金是含铌、钼的沉淀硬化型镍铬铁合金，在650℃以下时具有高强度、良好的韧性以及在高温环境下具有优秀的耐腐蚀性；

驱动键与专用耐高温固定工装间的固定方式选择双侧背压法固定，可以有效防止驱动键在热处理过程中产生大幅弯曲变形。为此，专业工装可以根据要求自行设置，满足上述要求即可。

由于驱动键表面覆有漆和腐蚀，为此，是否能够采用本实施例所提供的工艺进行处理还需要对褪漆和去除腐蚀，喷砂工艺的沙料选择钢砂，且喷砂压力为45-90PSI，入射角为30°-60°，喷砂距离为100-300mm，喷砂时间和强度应是褪漆和去除腐蚀所需的最低限度，同时应避免表面的过度侵蚀或在精密公差的边缘产生毛刺，合理喷砂时间为3-5分钟，能够满足最低限度的需要。

待喷砂结束后，针对驱动键的磨损深度检查至关重要。即当驱动键磨损深度为0.51-1.00mm时，才可执行本维修工艺。

如果驱动键符合相应的维修条件，则对驱动键进行预加热，预加热的温度为100～180℃，保温时间5-10分钟；预热工序与焊接工序之间的转移时间必须在5分钟(环境温度20℃)内进行，确保焊接前的零件表面温度不低于120℃。在本步骤中，采用此温度主要是为了方便堆焊的同时，又要保证其曲度控制在0.1-0.3mm之间，避免造成驱动键性能降低。

驱动键的焊接要求如下：

焊接类型：TIG，气源为>99.999％纯度氩气，钨电极；

焊接方式及技巧：表面堆焊，焊接时需要快速移动，保持较低输入热量和较小的熔池。同时每次熔池沉积后，应立即使用压缩空气将零件冷却至120-177℃。

参考标准：焊接工艺规范AWSD17.1；

焊条的选择：经材料分析，结果显示驱动键的具体成分如下表1所示，属于低合金高强度结构钢，抗拉强度超过1700MPa。

表1驱动键材料成分

根据焊条选择的等强度、等同行和等条件原则，从焊丝的组成成分、适用强度等方面，初步筛选了J107Cr、MG80-G、ER120S-G、XY-RDK四种型号的焊丝，其中J107Cr焊条适用于焊接抗拉强度大于980MPa的低合金高强度结构钢，具体成分见表2。

表2 J107Cr焊条成分

MG80-G焊条适用于焊接抗拉强度大于790MPa的低合金高强度结构钢，具体成分见表3。

表3 MG80-G焊条成分

ER120S-G焊条适用于焊接抗拉强度大于950MPa的低合金高强度结构钢，具体成分见表4。

表4 ER120S-G焊条成分

XY-RDK焊条适用于焊接抗拉强度大于800MPa的低合金高强度结构钢，具体成分见表5。

表5 XY-RDK焊条成分表

使用以上四种焊条开展控制唯一变量试验，试验共分为4组，4组试验的唯一变量是焊条的型号，每组内开展5次相同的焊接试验。试验后对焊接的标准样条进行拉伸试验、硬度试验(硬度试验每个零件采集6处硬度数据)、金相观察试验及无损检测，共计获得近两百个实验数据。数据结果比对发现，当使用强度过高J107Cr和ER120S-G焊条时，材料的焊接表面质量较差，金相观察试验及无损检测发现材料表面容易出现裂纹、气孔等损伤，且零件焊后的抗拉强度并不高，仅材料硬度高；而MG80-G和XY-RDK焊条的焊接表面质量好，材料焊后表面金相组织边界融合较好，无损检测均未发现明显损伤，其中使XY-RDK焊条焊后，零件的抗拉强度和表面硬度均较高，满足环境使用要求。因此最终选择XY-RDK作为焊接驱动键的焊条。

通过对焊条和驱动键的材质进行分析，除C含量以外，在焊条的选择上，以越接近驱动键的材质的焊条为优先选择，再经过试验对比后，确认最终的焊条。

当驱动键冷却到室温后，驱动键需要在510-550℃的温度的真空环境下，应力释放时间为20-30分钟；加温设备必须具备抽真空功能，否则驱动键的基体材料会在去应力处理过程中出现表面氧化。

去应力温度和时间控制数据的选择是经过大量试验验证所得，未确定工艺数值，共设置17组对比试验，每组实验包括4件驱动键样条，每组试验设置如下：

以上试验总计获得68件驱动键样条，对全部样条进行拉伸试验、硬度试验(硬度试验每个零件采集6处硬度数据)、金相观察试验及无损检测，并对比分析所得数值，部分试验数值如下所示：

去应力试验结果表明：当驱动键的去应力温度在510-550℃的真空环境下，应力释放时间为20-30分钟时，驱动键修复后的机械性能最佳，且无损检测发现焊后零件表面无明显缺陷，焊缝交接区域晶界结合较好。

然后，根据图纸磨加工零件外轮廓至要求尺寸，宽度要求23.60-23.80mm，表面粗糙度等于或优于相邻面，最大弯曲度为0.64mm。

根据标准ASTME1444/E1444M对驱动键进行磁粉无损探伤，不允许存在气孔和裂纹。

最后，使用符合标准TT-P-23的油漆来保护驱动键不受腐蚀，油漆的干膜厚度应为0.203-0.305mm。

本发明维修工艺维修出驱动键各项性能指标与CMM手册维修工艺的区别如表8所示，可以看出本发明维修工艺维修后的零件材料性能更优。

表8材料性能对比分析表

通过最终的性能检验，明显可以看出本实施例所提供的维修工艺的修复效果远远高于CMM手册维修工艺修复效果，适合大规模推广使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，包括以下有效步骤：

a、首先使用专用耐高温工装固定驱动键；

b、待将驱动键固定后，喷砂去除驱动键表面腐蚀和漆层；

c、待喷砂结束后，对驱动键进行预加热；

d、预加热完成后，氩弧焊堆焊驱动键的磨损区域并留足加工余量；

e、待驱动键堆焊冷却至室温后，对其进行去应力处理；

f、待应力处理结束后，根据驱动键的图纸要求打磨加工修复驱动键的外形尺寸；

g、对修复后的驱动键进行磁粉无损探伤；

h、确定驱动键修复合格后，对驱动键进行表面喷漆处理。

2.根据权利要求1所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述b步骤中，喷砂时间和强度应是褪漆和去除腐蚀所需的最低限度，驱动键的磨损深度应不超过1mm。

3.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述b步骤中，喷砂工艺的沙料选择钢砂，且喷砂压力为45～90PSI，入射角为30°～60°，喷砂距离为100～300mm。

4.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述b步骤中，驱动键的磨损深度应不超过1mm。

5.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述c步骤中，驱动键的预热温度为100～200℃，保温时间10分钟。

6.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述e步骤中，驱动键在510-550℃的温度的真空环境下，应力释放20-30分钟。

7.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述f步骤中，驱动件堆焊打磨面的表面粗糙度等于或优于相邻面，最大弯曲度为0.32mm。

8.根据权利要求2所述的一种飞机主轮超高强度驱动键的维修工艺，其特征在于，所述h步骤中，油漆的干膜厚度为0.203～0.305mm。