组合传动发电机壳体渗漏封闭技术研究

彭杰 王啸

【摘 要】某型组合传动发电机在使用过程中，发生多起壳体渗漏故障，检查发现故障现象为壳体外部出现滑油渗漏。原因是壳体材料铸造成形，可能存在一定的内部疏松、气孔等缺陷，在长期使用过程中，出现渗漏现象。随着使用时间增加，出现渗漏故障越来越多。本文将对壳体渗漏故障的解决方法进行分析。

【关键字】壳体；渗漏；封闭

中图分类号： TM31 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）32-0012-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.004

【Abstract】Several cases of leakage failure during the operation of a type of IDG. The reason is that the housing`s material is cast into shape， which may have some defects such as internal porosity and pores， and leakage occurs during long-term using. Leakage failures are increasing as use time increase. In this paper，the solution of leakage fault of housing is analyzed.

【Key words】Housing； Leakage； Post-sealing

0 概述

某型組合传动发电机在外场使用过程中，发生多起壳体外部渗漏故障，其中2013年、2014年和2015年外场使用过程中，均发生了壳体外部出现滑油渗漏故障而返厂。因壳体材料为МЛ-10镁铝合金，铸造成形，其材料和制造工艺特性决定了壳体可能存在一定的内部疏松、缩孔、气孔等缺陷，在长期使用过程中，由于高温、振动、腐蚀等原因导致壳体出现渗漏现象。一直以来无法进行排故修理而报废，因组合传动发电机价值高、国内备件较少，经济损失很大，因此，开展该型组合传动发电机渗漏故障分析，排除渗漏故障具有非常重要的现实意义。

1 故障现象

某型组合传动发电装置在部队外场使用过程中，发生壳体外部滑油渗漏故障，返厂试验检查发现：壳体有多处渗漏（见图1）。

壳体是组合传动发电机恒速传动装置的一个部件，用于安装组合泵、液压机、差动机构、活门、电磁铁、旋流器等零部件，与盖形成一组配套件（见图2），也是组合发电机姿态油箱的主体部分，工作时内腔压力0.05MPa～0.1MPa。

2 壳体渗漏故障分析

壳体材料为МЛ-10镁铝合金，采用铸造工艺成形，其材料和制造工艺的特性决定了壳体结构内部可能存在一定的疏松、缩孔、气孔等缺陷，在长期使用过程中，由于各种原因：高温、振动、腐蚀等，导致壳体出现渗漏故障。

3 壳体渗漏的封闭工艺分析

3.1 壳体补焊封闭分析

（1） 壳体制造过程中的补焊工艺分析

由于发电机价值高，为了排除壳体渗漏故障，曾向研制单位：南京机电液压工程研究中心咨询排故方法，经咨询了解，在壳体铸造和后期机械加工过程中，也有出现壳体渗漏的情况，因壳体处于初始加工阶段，所有装配尺寸都没有加工，通常采用两种排故工艺方法：一是在壳体渗漏处采用直接补焊的工艺方法，二是在壳体渗漏点制M5或M6螺纹孔，再制一螺纹相同厚度合适的螺桩，将螺桩拧入螺纹后在四周进行补焊封闭，再将凸出的螺桩打磨齐平（见图3）。

（2）МЛ-10（ZM6）镁铝合金焊接工艺性分析

——Mg的熔点低（651℃），导热快，用大电流焊接，渗漏及近渗漏区金属易产生过热和晶粒涨大。

——氧化性极强，焊接时易形成氧化镁和镁的氮化物，造成焊缝夹渣，使接头性能变坏。

——热膨胀系数大，焊接过程中易引起较大的热应力。

——Mg容易与一些合金元素（如Cu，Al，Ni等）形成低熔点共晶体，易产生热裂纹。

——易产生气孔。

（3）МЛ-10镁合金铸件补焊的缺陷

МЛ-10镁合金铸件补焊时易产生：夹渣、疏松、欠铸、冷隔、砂眼、裂纹、缩孔、气孔及机械损伤等缺陷。

（4）铸件补焊工艺对零件补焊适用性的影响

铸件补焊前需要进行预热。壳体需采用整体预热。ZM6镁合金铸件预热温度为380℃-430℃；对于补焊后不进行热处理的铸件，预热温度不应超过镁合金的时效温度。

从铸件补焊工艺可以确定，南京机电液压工程研究中心所采用的两种堵漏方法，其核心工艺就是铸件补焊，因作为成品件的壳体，由于内部有众多的配合尺寸，其形位公差要求很高，如果进行补焊，在380℃-430℃的温度下进行预热时，壳体装配尺寸的形位误差发生大的变化，严重影响壳体内部装配零件的相互位置关系，引起装配故障，存在严重的质量隐患。

通过以上分析，壳体制造过程中进行的这两种补焊工艺方法，只适用于壳体在加工初期出现的壳体渗漏故障的排除，不适用于成品件壳体的补焊修理。

3.2 518封孔剂封闭工艺分析

在通过对多种工艺方法进行分析筛选后，考虑采用518封孔剂（Q/6S 2311-2010）对壳体渗漏表面进行封孔处理。518封孔剂具有较强的渗透能力，可深入到零件微裂纹、微孔中，涂层薄、粘接力强不易脱落，并提高耐腐蚀性能，解决零件气密性问题，达到封孔目的。

3.3 壳体渗漏的封闭

（1）分解恒装部分：将壳体从恒装上拆下，并取出壳体中的电磁铁等可拆解零件。

（2）对分解后的壳体进行检查，并在壳体渗漏处用记号笔做出漏油区标志（见图2）。

（3）零件除油：将零件完全浸入清洁的航空洗涤汽油中浸泡至少5min，随后用毛刷等辅助工具清洗零件表面油污。

（4）超声波除油：在加入AM-1或DX-3金属清洗剂的水溶液中用超声波清洗零件（10～30）min。除油后将零件浸入流动冷水中彻底清洗。

（5）热风干燥：将零件先用干净的压缩空气吹干，尤其是内孔表面，然后在温度为（50～80）℃的热风槽中干燥30min以上。

（6）无水乙醇清洗、烘干：将零件封闭表面（腔体内表面）用无水乙醇擦洗一遍，自然晾干。将零件在烘箱中加温（130～150）℃，保温（1～2）h。

（7）封闭：戴耐热手套将加温的零件迅速从烘箱中取出，用毛刷蘸封孔剂在渗漏的内腔部位，立即采用518封孔剂进行封闭处理，注意控制时间，确保零件封闭完成时表面温度不低于100℃。刷涂过程用毛刷反复交叉的进行，使封孔剂均匀涂覆于零件表面，要求涂刷表面没有气泡。

（8）干燥、固化：清除多余封孔剂，室温条件下放置6h以上，然后在温度（140～160）℃下保温3h。

（9）外观质量检查：封闭层不允许有起泡、起皮、分层、剥落等故障。

（10）按照（1）～（6）进行第二遍、第三遍封闭。

（11）外观质量检查：封闭层不允许有起泡、起皮、剥落等故障。

（12）进行磨合试验，检查密封性不允许渗漏。

（13）再次分解进行内表面质量检查，不允许有起泡、起皮、剥落等故障。

4 试验验证

（1）磨合试验检查

装配试验后进行磨合试验，试验时检查恒装表面不允许有渗漏现象，分解检查，壳体封闭层应无起泡、起皮、分层、剥落等故障，通过分解检查可以有效的判断壳体封闭层的质量，试验验证封闭的有效性及产品性能是否满足产品的使用要求。

（2）动密封试验：按照工艺要求在磨合试验的同时检查转速4340r/min～8680r/min、工作液温度在70℃～140℃范围内、负载从0～30KW，壳体内压力为（0.05～0.1）MPa，工作试验8小时，在整个工作过程中，检查壳体表面无渗漏现象。

（3）静密封试验：将滑油注满整个发电机，加压力（0.15±0.01）MPa，保持这一状态10min，检查壳体不渗漏。工作压力降至0.02MPa，保持2h后，再次检查壳体无渗漏现象。

（4）产品性能试验：按照组合传动装置工艺装配并进行性能试验，产品性能应符合技术要求，壳体表面无渗漏故障。

（5）可靠性试验：性能试验合格后，将组合发电机腔内灌滿滑油，静置10昼夜，外观不允许有渗油现象。

（6）封闭效果：在首次进行壳体渗漏部位内腔封闭后，在试验验证阶段，磨合试验检查、动密封检查、静密封检查、性能检查都合格，但在可靠性检查时，将组合发电机腔内灌满滑油，静置7昼夜后，原壳体3个漏油点中出现2处渗油现象（见图4），只有一处一次性封闭合格，经研究分析，可能是МЛ-10镁铝合金在铸造成形时其内部疏松、缩孔、气孔等缺陷较大，单面封闭效果不能达到完全封闭，需在壳体外部再进行二次封闭。

（7）二次封闭：将壳体渗漏处部表面除漆、除油、清洗干净后按照第4条（7）～（11）再进行外部表面的封闭（见图5）。

（8）封闭后，按照第5条（1）～（4）试验验证，壳体不渗漏。为了验证封闭的可靠性，在组合发电机腔内灌满滑油，静置30昼夜后再观察，外观没有渗油现象，渗漏故障排除。

5 修理中的风险和难点

（1）壳体进行封闭后，其封闭层不能达到预期的封闭效果，壳体仍有渗漏的风险。

（2）壳体封闭层不耐滑油、不耐高温，引起封闭层脱落导致恒装内部产生多余物的风险。

（3）密封效果的时效性。

（4）518封孔剂用于轴类零件硬铬镀层封孔效果明显，该工艺没有在МЛ-10材料和铸造件上使用过，因铸造件零件结构疏松、内部存在着多种可能的缺陷，也没有在壳体类零件上使用，存在一定的风险。

（5）518封孔剂对于МЛ-10材料适用性。

6 应对措施

（1）用航空洗涤汽油将壳体彻底洗净，并采用超声波清洗，防止壳体表面残留油液，造成封闭层粘接不牢靠，导致封闭层脱落。

（2）严格按照518封孔剂工艺进行封闭操作，对零件进行预热处理，避免由于封闭工艺不当引起的封闭层质量问题。

（3）采用同样的壳体材料，进行耐油、耐高温试验，验证封闭剂耐油和耐温性，防止由于封孔剂本身性能不满足滑油和高温环境的质量风险。

（4）518封孔剂没有在МЛ-10材料和铸造件上使用过，存在一定的风险。为此，按照518封孔剂（Q/6S 2311-2010）规定的试验方法，首先采用试片进行工艺试验：

——使用前，按照2：1封孔剂组分A和B进行配比后混合均匀。

——将配比好的封孔剂涂在与壳体同材质的试片上，初步固化后，指压封孔剂应不粘手，完全固化后用丁酮棉球擦拭封孔剂表面20次，封孔剂应不溶解，不失光。

——耐油性检查，将涂覆封孔剂的试片完全固化后放入60℃的润滑油中，浸泡24h，取出后用纱布擦拭干净。检查封孔剂表面封孔膜无失光、起皱、鼓泡和脱落现象。

——耐温性检查：将试片放入200℃±10℃的烘箱中，保温24h，取出后冷却至室温，检查表面，不应鼓泡、起皱、龟裂、脱落。

——经试片试验合格后，再进行壳体的封闭，确保封闭效果达到满足使用要求。

（5）咨询621所关于518封孔剂对于МЛ-10材料适用性需做的实验，在后续的时间内根据621所的建议进行相关实验，以论证该518封孔剂封闭的适用性。

7 结论

综上所述，采用518封孔剂能够很好地满足壳体渗漏的封闭需要，在严格按工艺操作的情况下，封闭效果可靠。为了能够有效避免可能的质量风险，下一步需对518封孔剂对于МЛ-10材料适用性做相关实验。

8 致谢

对所有支持和帮助过我的各位领导和同仁表示忠心的感谢！

【参考文献】

[1]杨宏伟.镁合金铸件缺陷补焊技术[M].西安交通大学.2004.

[2]北京航空材料研究院.518封孔剂.Q/6S2311-2010.