[發明專利]一種航空活塞發動機廢舊汽缸組件再制造系統及工藝

有效

• 申請號: 201710801245.8
• 申請日: 2017-09-07
• 公開（公告）號: CN107400847B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 王海斗;馬國政;何鵬飛;陳書贏;丁發軍;王譯文;劉明;王海軍;丁述宇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

本發明公開一種航空活塞發動機廢舊汽缸組件再制造系統及工藝，用于對汽缸組件的盲孔進行等離子噴涂，包括噴涂裝置，噴涂裝置包括第一動力機構、噴槍組件和第二動力機構，通過第一動力機構驅動汽缸組件在水平和豎直方向運動，并確保汽缸組件定位穩固；通過第二動力機構驅動噴槍組件繞盲孔的中心旋轉，保證所制備的涂層能夠沿盲孔內壁均勻分布；噴槍的噴嘴端伸入盲孔內，噴槍的管路端與噴槍支座滑動連接，噴槍相對于盲孔中心的位置可調節，噴槍可偏離盲孔中心，噴涂距離不再固定，以改變噴涂距離，粉末能夠充分熔化，涂層質量好，避免熱量堆積，減小汽缸組件熱變形；盲孔開口朝下與第一動力機構連接，避免粉塵在盲孔內堆積，減小粉塵污染。

技術領域

本發明涉及再制造技術領域，尤其涉及一種航空活塞發動機廢舊汽缸組件盲孔等離子噴涂再制造系統及制備工藝。

背景技術

航空活塞發動機是通航飛機的主要動力裝置，汽缸-活塞組件的摩擦磨損是飛機發動機系統的主要機械故障之一。如圖1所示，汽缸-活塞組件包括汽缸組件11、活塞12和連桿13，汽缸組件11包括汽缸筒111和汽缸頭112。汽缸筒111的部分伸入汽缸頭內與汽缸頭112配合，汽缸筒111是由價格較貴的高強合金結構鋼鍛造制成，中部有深的整體式散熱片，內表面經氮化處理并精密珩磨出特定的平頂網紋；汽缸頭112是由鋁合金鑄造而成，兼有良好的導熱性和重量輕的特點，能顯著降低發動機整機重量，結構上涵蓋了進氣搖臂、排氣搖臂、電噴嘴、進氣門1121、排氣門1122和散熱片等，因此汽缸組件11技術復雜度和產品附加值較高，具有重要的維修和再制造價值。

由于航空活塞發動機常處于間歇操作(長時停放、偶爾飛行)、全功率運轉(起飛、爬行和全速飛行等階段)和不穩定冷卻(冷卻效果與飛機前進速度有關)等苛刻工況下，特別是汽缸-活塞組件上止點位置常因潤滑油高溫燃燒形成半干摩擦或干摩擦狀態，再加上燃氣壓力、活塞12運動的速度和方向都處于急劇變化狀態，使得汽缸、活塞環易于磨損、拉傷甚至斷裂，汽缸筒111內表面上的網紋被磨損。該汽缸-活塞組件的磨損失效占航空活塞發動機摩擦磨損故障的45-65％，也直接導致了航空活塞發動機較短的大修間隔期和使用壽命。

由于航空活塞發動機汽缸筒111與汽缸頭112的裝配和拆解需采用特殊的脹縮工藝。對于廢舊的汽缸組件11，如果在翻修過程中進行拆解，從可靠性和經濟性的角度，該過程已經失去其再制造的價值和意義。因此，在不進行拆解的情況下，汽缸筒111上的孔為盲孔1111。

目前，航空活塞發動機廢舊汽缸組件11的深度維修依舊由國外較傳統的“擴缸+珩磨”式維修模式所主導，不僅要求較高的加工精度以滿足尺寸容差標準，還需選配更大尺寸的非標活塞組件，造成零件互換性破壞、可維修次數有限、舊件利用率低，不僅導致航空活塞發動機的使用維護成本較高和更大的產品附加值浪費，也會影響通航飛機和軍用無人機的使用壽命和飛行安全。

現有的內孔等離子噴涂方式主要有兩種，一種為工件旋轉(在下)、噴槍沿豎直方向作上下移動(在上)，但是因為航空活塞發動機的汽缸頭112結構復雜且不對稱(如汽缸頭112周圍各處分布著數量和大小不一的散熱片)，因此汽缸組件11整體的重心并不在盲孔的中心，其在高速旋轉過程中不穩定且易偏心，會導致所制備的涂層質量和厚度不均勻，同時，開口朝上的盲孔其內部粉塵更容易下沉堆積，很難排出，導致涂層污染，影響噴涂質量；另一種為工件固定(在下)、噴槍旋轉(在上)，噴槍位于內孔的正中心處，其噴涂距離固定并小于內孔的半徑，但是汽缸組件11上的盲孔內徑較小，較短的噴涂距離使得粉末來不及熔化，涂層中會產生大量粉體和夾雜，降低涂層質量，同時，近距離的噴涂使得汽缸組件11溫升較快，熱變形大。

因此，現有的內孔等離子噴涂方式只適合于對通孔、大孔、規則型內孔件的增材修復，而對于這種結構精密復雜、非對稱、孔徑小、盲孔和內壁材質強度較高的航空活塞發動機汽缸組件11，現有技術方案尚不能實現針對這些航空活塞發動機廢舊汽缸組件11的高質量再制造，對目前汽缸筒111內壁出現的劃傷、磨損、腐蝕等失效形式無法進行有效修復，致使舊件利用率低、零件互換3差、整機性能降低，并產生大量報廢汽缸，已造成巨大資源浪費和經濟損失。

發明內容