李俊辰 郭雙全 馮云彪 謝京 張川

摘要：采用DOE試驗方法，研究了高壓水射流法去除AHB封嚴涂層過程中噴射距離、掃描速度、噴射角度、噴射壓力等工藝參數(shù)對涂層去除效果及基體損傷的影響，經(jīng)過工藝參數(shù)優(yōu)化后修復的零件在航空發(fā)動機綠色維修領域獲得了批量應用。

關鍵詞：航空發(fā)動機；AHB封嚴涂層；高壓水射流；去除

Keywords：aero-engine；AHB sealing coating；high pressure water jet；removal

0 引言

航空發(fā)動機維修中，目前對AHB封嚴涂層的去除主要采用手動噴砂法和化學浸泡法。其中，手動噴砂法工藝可控性較差，噴砂過程中會產(chǎn)生大量粉塵，勞動條件較差，不符合綠色維修要求；該方法還不適用于含有梳齒結(jié)構(gòu)零件的涂層去除，較薄的梳齒在砂粒的撞擊下容易損傷、減薄，容易降低涂層與基體的結(jié)合強度。而采用化學法去除涂層時，由于保護不易或化學浸泡時間不易掌控，可能導致零件的過腐蝕或晶間腐蝕，產(chǎn)生的廢液還含有毒、有害或重金屬等物質(zhì)，處理較為困難，容易污染環(huán)境。

高壓水射流技術(shù)是20世紀70年代發(fā)展起來的一種新興技術(shù)[1-2]，目前國外的一些航空公司已將其用于涂層的去除中，但國內(nèi)在此領域還是空白。因此，有必要開展高壓水射流去除AHB封嚴涂層的工藝研究，以增加涂層去除過程的可控性，減少對篦齒的損傷，節(jié)約修理成本，實現(xiàn)綠色維修，同時也為將該項技術(shù)運用于其他類型涂層的去除奠定基礎。

1 試驗方法及設備

高壓水射流清洗設備為成都航利公司通過軍民融合項目自主研發(fā)的設備，由射流噴嘴、機械手、壓力泵和隔音房組成。通過Mintab軟件進行試驗參數(shù)設計，研究高壓水射流去除AHB封嚴涂層過程中噴射距離、掃描速度、噴射角度、噴射壓力等工藝參數(shù)對涂層去除效果及基體損傷的影響，以建立涂層去除效果與工藝參數(shù)之間的響應關系。采用激光共聚焦掃描顯微鏡對基體材料的損傷量進行評定和測量。

2 結(jié)果與分析

2.1 未涂覆涂層時高壓水射流直接作用于基體的損傷評估

通過正交試驗設計軟件設計了表1所示的參數(shù)，利用表1的參數(shù)對基體材料的損傷情況進行評估。圖1是基體材料損傷測試原理圖。從圖2可以看出，基體損傷量均隨壓力和循環(huán)次數(shù)的增加而增加，隨線速度的增加而減小，在一定范圍內(nèi)，增加噴射距離會加大基體損傷。

2.2 涂層去除效果評估及工藝參數(shù)優(yōu)化

由圖2可知，壓力越大基體損傷越大，因此在保證涂層能去除的情況下，選擇的壓力應越低越好。同時，增加線掃描速度不僅可以提高涂層去除效率，還能降低基體損傷。在壓力、線掃描速度以及噴射距離一定的情況下，循環(huán)次數(shù)越少，基體損傷越小，涂層去除時間越快。在本試驗所研究的距離范圍內(nèi)，噴射距離與基體損傷量表現(xiàn)出正相關關系。這是因為高壓水從細小的噴嘴噴出后，需經(jīng)過一定的加速段才能達到最大能量，但其影響較前面三個參數(shù)?。ㄓ砂乩瓐D得知）。為此，本試驗將噴射距離設定在120±5mm之間（在研究的距離范圍內(nèi)，其能量最大）。

基于以上分析結(jié)果，本試驗采用表2所示的工藝參數(shù)，利用高壓水射流去除帶AHB涂層的試樣（試樣上涂層厚度為3.0mm），研究不同參數(shù)下涂層的去除效果。從表2的結(jié)果可知，在壓力為120～130MPa，掃描速度為900～1200mm/s，循環(huán)次數(shù)2～5次的范圍內(nèi)，涂層均可以得到去除（圖3是對應的部分試樣照片）。

2.3 涂層去除效果驗證

采用以上確定的參數(shù)對實際零件上的AHB涂層進行去除，效果如圖4所示?？梢钥闯觯谠搮?shù)范圍內(nèi)，零件的AHB涂層均得到了有效去除。采用該方法的去除過程可自動控制，降低了人工成本，實現(xiàn)了綠色維修。目前，高壓水射流去除AHB封嚴涂層技術(shù)已經(jīng)在成都航利公司實現(xiàn)了批量化應用。

3 結(jié)論

1）測試結(jié)果表明，高壓水直接噴射未涂覆AHB涂層零件的基體損傷量隨壓力和循環(huán)次數(shù)的增加而增加，隨線速度的增加而減小，在一定范圍內(nèi)噴射距離的增加會加重基體損傷，但其不是主要影響因素。

2）通過AHB涂層去除試驗獲得的較優(yōu)工藝參數(shù)范圍是：壓力120～130MPa，噴射距離120±5mm，高壓水掃描線速度900～1200mm/s。在獲取的涂層去除工藝參數(shù)范圍內(nèi)，基體材料不會發(fā)生損傷，同時零件的篦齒也不會發(fā)生損傷。

參考文獻

[1]曲威. 高壓水射流清洗技術(shù)運用[J]. 化工技術(shù)與開發(fā). 2012，41（8）： 1-4.

[2]王磊，王旭永. 高壓水射流去毛刺技術(shù)的特征及應用[J]. 機械制造，2001（7）.