航空发动机AHB封严涂层高压水射流绿色去除技术研究

2020-04-12李俊辰郭双全冯云彪谢京张川

航空维修与工程 2020年10期

关键词：航空发动机

李俊辰郭双全冯云彪谢京张川

摘要：采用DOE试验方法，研究了高压水射流法去除AHB封严涂层过程中喷射距离、扫描速度、喷射角度、喷射压力等工艺参数对涂层去除效果及基体损伤的影响，经过工艺参数优化后修复的零件在航空发动机绿色维修领域获得了批量应用。

关键词：航空发动机；AHB封严涂层；高压水射流；去除

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

0 引言

航空发动机维修中，目前对AHB封严涂层的去除主要采用手动喷砂法和化学浸泡法。其中，手动喷砂法工艺可控性较差，喷砂过程中会产生大量粉尘，劳动条件较差，不符合绿色维修要求；该方法还不适用于含有梳齿结构零件的涂层去除，较薄的梳齿在砂粒的撞击下容易损伤、减薄，容易降低涂层与基体的结合强度。而采用化学法去除涂层时，由于保护不易或化学浸泡时间不易掌控，可能导致零件的过腐蚀或晶间腐蚀，产生的废液还含有毒、有害或重金属等物质，处理较为困难，容易污染环境。

高压水射流技术是20世纪70年代发展起来的一种新兴技术[1-2]，目前国外的一些航空公司已将其用于涂层的去除中，但国内在此领域还是空白。因此，有必要开展高压水射流去除AHB封严涂层的工艺研究，以增加涂层去除过程的可控性，减少对篦齿的损伤，节约修理成本，实现绿色维修，同时也为将该项技术运用于其他类型涂层的去除奠定基础。

1 试验方法及设备

高压水射流清洗设备为成都航利公司通过军民融合项目自主研发的设备，由射流喷嘴、机械手、压力泵和隔音房组成。通过Mintab软件进行试验参数设计，研究高压水射流去除AHB封严涂层过程中喷射距离、扫描速度、喷射角度、喷射压力等工艺参数对涂层去除效果及基体损伤的影响，以建立涂层去除效果与工艺参数之间的响应关系。采用激光共聚焦扫描显微镜对基体材料的损伤量进行评定和测量。

2 结果与分析

2.1 未涂覆涂層时高压水射流直接作用于基体的损伤评估

通过正交试验设计软件设计了表1所示的参数，利用表1的参数对基体材料的损伤情况进行评估。图1是基体材料损伤测试原理图。从图2可以看出，基体损伤量均随压力和循环次数的增加而增加，随线速度的增加而减小，在一定范围内，增加喷射距离会加大基体损伤。

2.2 涂层去除效果评估及工艺参数优化

由图2可知，压力越大基体损伤越大，因此在保证涂层能去除的情况下，选择的压力应越低越好。同时，增加线扫描速度不仅可以提高涂层去除效率，还能降低基体损伤。在压力、线扫描速度以及喷射距离一定的情况下，循环次数越少，基体损伤越小，涂层去除时间越快。在本试验所研究的距离范围内，喷射距离与基体损伤量表现出正相关关系。这是因为高压水从细小的喷嘴喷出后，需经过一定的加速段才能达到最大能量，但其影响较前面三个参数小（由柏拉图得知）。为此，本试验将喷射距离设定在120±5mm之间（在研究的距离范围内，其能量最大）。

基于以上分析结果，本试验采用表2所示的工艺参数，利用高压水射流去除带AHB涂层的试样（试样上涂层厚度为3.0mm），研究不同参数下涂层的去除效果。从表2的结果可知，在压力为120～130MPa，扫描速度为900～1200mm/s，循环次数2～5次的范围内，涂层均可以得到去除（图3是对应的部分试样照片）。

2.3 涂层去除效果验证

采用以上确定的参数对实际零件上的AHB涂层进行去除，效果如图4所示。可以看出，在该参数范围内，零件的AHB涂层均得到了有效去除。采用该方法的去除过程可自动控制，降低了人工成本，实现了绿色维修。目前，高压水射流去除AHB封严涂层技术已经在成都航利公司实现了批量化应用。