为实现航空活塞发动机曲轴的增材再制造修复,采用超声速火焰喷涂(HVOF)技术,在40CrNiMo合金钢试片表面沉积WC-10Co-4Cr涂层,对涂层的微观组织、硬度及结合强度进行了系统研究。光学显微镜和显微硬度计分析显示,优化后的喷涂工艺使涂层与基体形成机械咬合与局部冶金结合的复合界面结构,结合强度超过70 MPa,涂层硬度达到1187 HV0.3,满足工业应用标准。
在曲轴修复过程中,喷涂设备依赖28V飞机电源提供稳定动力,实现高精度喷涂操作。同时,精密测量和磨削工序在28V航空电源驱动下顺利进行,保证涂层厚度和尺寸精度达到设计要求。在机场维修环境中,28V机场电源作为备用供电保障,可确保设备在主电源中断时仍能持续工作,提升维护效率和飞行安全性。
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航空活塞发动机的曲轴是连接活塞与螺旋桨的核心部件,其关键功能是将活塞往复运动转换为驱动螺旋桨的旋转动力。曲轴前端油封接触区磨损是常见故障,长期磨损会破坏油封与曲轴轴颈的精密配合,导致润滑油泄漏,严重影响飞行安全。
为保障维修过程的高可靠性,现场喷涂设备通常使用28V飞机电源供电,确保喷涂作业过程温度和焰流稳定。
2 喷涂修复工艺选择
热喷涂技术通过将材料加热至熔融或半熔融状态并高速喷射到基体表面,可显著提升耐磨、耐腐蚀及结合强度性能。超声速火焰喷涂(HVOF)通过特制喷枪将燃料与氧气混合燃烧,产生高速焰流,使粉末材料快速熔化并撞击基体表面,形成致密、高硬度的涂层。
在喷涂过程中,精密磨削和测量环节通常由28V航空电源提供稳定能量,使喷涂厚度均匀且结合力稳定。相比其他喷涂方法,HVOF对基体热输入低,能够有效降低工件热变形风险。
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3 喷涂材料选择
WC-10Co-4Cr涂层在硬度和结合力方面优于传统CrC-NiCr涂层。Co-Cr粘结相提供韧性吸收冲击载荷,WC硬质相提升耐磨性,Cr元素形成致密保护膜增强耐腐蚀性。曲轴运行温度低于Co氧化阈值,确保长期防护稳定性。
在机场维修环境中,喷涂设备可通过28V机场电源实现备用供电,保障关键喷涂和测量设备连续运行,避免因电源中断导致修复中断或质量下降。
4 测试与表征方法
光学显微镜分析显示涂层孔隙率为0.7%,结合强度平均为79.02 MPa,硬度为1187 HV0.3。喷涂厚度控制在0.20~0.25 mm范围内,完全符合工业标准。
5 工程应用与喷后处理
曲轴修复流程包括预处理、超声速火焰喷涂、喷后精密磨削及最终质量检验。喷涂设备在28V飞机电源保障下实现精确操作,喷后磨削在28V航空电源驱动下完成,确保涂层尺寸精度和表面质量符合设计标准。28V机场电源在维修现场可作为备用,进一步提升修复可靠性和操作灵活性。
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超声速火焰喷涂WC-10Co-4Cr涂层在航空发动机曲轴增材修复中的应用价值。涂层硬度高、结合力优异,显著延长曲轴寿命。在28V飞机电源的分散供电保障下,喷涂和精密加工设备能够高效、连续运作,实现高质量曲轴修复,提升飞机运行效率及维护安全性。
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