某型航空发动机过热金属屑信号器涂层修复工艺改进研究
时间：2023-04-16 15:30:04 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
张露西，杨 浩，谢 笑，屈 君，曾宪艺
（成都航利<集团>实业有限公司 四川 成都 611936）
某型航空发动机过热金属屑信号器安装在涡轮后支点的滑油回油泵的回油管路和从涡轮后支点向辅助滑油箱和放油接管嘴放滑油的管路上。过热金属屑信号器的电路与滑油金属屑信号器电路并联。其主要由永久磁铁、围绕磁铁配置的磁极组成，在磁铁和磁极之间的间隙中配置有可熔片。当检测到滑油中金属微粒积聚超标[1]，或在可熔片熔化滑油温度超过227 ℃时，过热金属屑信号器导通，传输转速急降信号“CO”[2]。
过热金属屑信号器浸入滑油中的工作表面涂层为环氧树脂[3-4]，其功能是对信号器工作部位进行保护及绝缘。该涂层在外场工作及返修时经常出现裂纹、掉块等现象，必须进行修复[5]，即去除老旧涂层，涂抹新涂层。在修复过程中，旧涂层的去除、新涂层的固化、打磨修整一直都是棘手的问题。
随着环氧树脂涂层修复技术[6-7]的快速发展，传统的涂层修复技术已经不能满足其性能指标的要求。传统的环氧树脂涂层修复方法是全流程使用较为落后的工具进行人工修复。因此，该方法存在除胶及打磨效率低、修复后的涂层不均匀、修复涂层质量不高等问题。
针对上述问题，本文对过热金属屑信号器环氧树脂涂层修复技术进行改进研究，设计了砂轮打磨吸尘一体机，在提高打磨效率的同时提高打磨质量，减少粉尘污染。同时设计了砂轮机打磨工装，用于过热金属屑信号器打磨时的固定，并能旋转以保证打磨的均匀性，进行限位以避免损伤过热金属屑信号器。为提高涂层修复质量，设计了涂层固化定型自动翻转机，实现涂层固化时的自动匀速翻转，避免人工翻转导致的不均匀、凸瘤等现象。
过热金属屑信号器主要由永久磁铁、电磁极和壳体组成，如图1所示。永久磁铁和电磁极的上部大间隙和下部小间隙中装满了绝缘材料和可熔片，可熔片不构成永久磁铁和电磁极间的接触；
绝缘套筒使磁极和磁铁与壳体隔开。
图1 过热金属屑信号器结构示意图
从涡轮后支点收油池中由涡轮后滑油回油泵抽回的滑油、放至辅助滑油箱或机外的滑油流过热金属屑信号器顶端并转90°弯时，金属屑沉积并被磁铁吸住，永久磁铁和电磁极之间的颗粒桥使电路接通，会发出“CO”报警；
滑油温度超过227 ℃时，可熔片熔化，永久磁铁和电磁极间的电路接通，也会发出“CO”报警信号。
过热金属屑信号器工作时，环氧树脂涂层浸泡在滑油中，且滑油温度不断升高。因此，环氧树脂涂层需要承受高温和滑油侵蚀，从而导致环氧树脂涂层裂纹、掉块现象。
过热金属屑信号器环氧树脂涂层修复的传统方法，在修复的全过程中，使用较为落后的工具，且过于依赖人的经验，已不能满足新形势下生产需求。环氧树脂涂层修复分为三个环节，即除胶环节、涂胶环节、打磨环节。
除胶环节采用机械方法，使用刮刀或者锉刀除去涂层，耗费人力和大量时间，工作效率较低，影响生产，且打磨时产生的环氧树脂粉尘极大影响人身安全。
涂胶环节采用非模具定型固化，因胶液具有流动性，涂于产品表面后，胶液在重力作用下向下流动，从而造成产品涂层不均匀，形成凸瘤，影响涂层质量；
采用模具定型固化，涂层固化后，涂层表面易存在大量气泡和沙眼，且产品与模具分离过程中涂层易随模具脱落，同样影响涂层质量。采用这两种涂层固化方法涂层质量较低，极易导致产品返工修复，造成成本损失。
涂层胶液固化后，为保证产品外观质量及后续安装，要使用锉刀或者刮刀对涂层打磨修复，过程与除胶环节一样，同样耗费人力和大量的时间。
为此，需要研究一种涂层修复质量高、修复效率高的涂层修复工艺[8]。
3.1 设计原理
砂轮打磨吸尘一体机主要由砂轮、电动机、吸尘管路、打磨工装组成，模型图如图2所示。设计思路为利用电动机带动砂轮，砂轮机打磨工装用于过热金属屑信号器打磨时的固定，并能自动匀速旋转式地打磨环氧树脂涂层，以保证打磨的均匀性，同时进行限位以避免损伤信号器，吸尘管路将打磨掉的粉尘进行收集，减小环境污染。涂层胶液固化后，为保证产品外观质量及后续安装，需对涂层再次打磨修复。因此，可以使用砂轮打磨吸尘一体机完成涂层固化后的打磨修复。
图2 砂轮打磨吸尘一体机模型图
3.2 试验验证
传统的环氧树脂涂层打磨方法采用手工锉刀打磨除胶，每个产品除胶需耗时20分钟，费时费力。同时打磨掉的粉尘对修理环境造成一定的污染，吸入人体有一定的危害。现按砂轮打磨一体机设计原理制造实物，采用砂轮打磨吸尘一体机，节约人力时间，70%的粉尘被收集，环境污染减小，每个产品除胶仅耗时2分钟。采用传统的打磨方法与砂轮打磨吸尘一体机去除涂层后的对比，如图3所示。
图3 对比图
4.1 设计原理
涂层固化定型自动翻转机利用环氧树脂胶液的流动性，敷涂胶液后将产品固定在底板上，并进行自动匀速翻转以保证涂层的均匀性。涂层固化定型自动翻转机主要由电机组件、联轴器、立板、底板、底座组成，模型图如图4所示。
图4 涂层固化定型自动翻转机模型图
4.2 试验验证
按设计原理，在底板设计了两圈固定产品的螺桩，内圈可固定8个产品，外圈可固定12个产品，涂层固化定型自动翻转机设计图如图5所示。将重新敷涂环氧树脂胶液后的过热金属屑信号器固定在底板上，给整个涂层固化定型自动翻转机装置通电后，按“启动”按钮，底板开始匀速旋转，利用环氧树脂胶液的流动性，能够保证过热金属屑信号器在重力和匀速旋转的作用下环氧树脂涂层均匀，无凸瘤现象。涂层固化定型自动翻转机装置工作过程中，可以根据实际情况需求，进而控制底板旋转的速度；
若出现突发情况，可按“暂停”或“停止”按钮，使之停止旋转。
图5 涂层固化定型自动翻转机设计图
传统的涂层固化方法是人工翻转。胶液涂抹后，在重力的作用下滴落，需要人工每10分钟翻转一次以保证其均匀性，固化效率低，且易出现涂层不均匀的现象，如图6所示。而涂层固化定型自动翻转机则可以一次操作完成20个产品涂层固化，大大提高了修复效率，并有效避免了人工翻转导致的不均匀现象，解放人力同时提高涂胶质量。
图6 传统的涂层固化方法
过热金属屑信号器环氧树脂涂层有裂纹、掉块或其他明显损伤时，需通过除胶、涂胶、打磨等工序进行涂层修复。涂层修复流程如图7所示。
图7 涂层修复流程图
5.1 除胶工序
将过热金属屑信号器固定在砂轮机打磨工装上，自动匀速旋转，利用电动机带动砂轮匀速旋转，即可进行打磨除胶。
5.2 涂胶工序
除胶后，清洗产品上的残余物，以保证与过热金属屑信号器敷涂面结合紧密。按标准比例配置环氧树脂胶液，均匀涂抹在原涂胶部位。而后将其固定在涂层固化定型自动翻转机的底板上，匀速翻转直至涂层固化。
5.3 打磨工序
涂层完全固化后，为保证产品能够顺利安装在滤网孔中，因此再次使用砂轮打磨吸尘一体机对涂层打磨修理，打磨过程与除胶工序一致。砂轮机打磨工装具备限位功能，涂层打磨至合格的位置。
为了验证采用环氧树脂涂层修复改进技术后产品的可靠性，进行了以下试验及验证工作，如表1所示。
表1 涂层修复后的过热金属屑信号器性能试验
通过试验验证，经涂层修复技术改进后，过热金属屑信号器修理合格。
本文开展了过热金属屑信号器环氧树脂涂层修复技术改进研究，通过设计砂轮打磨吸尘一体机、涂层固化定型自动翻转机，解决了传统环氧树脂涂层方法的不足问题。通过试验验证，结果表明，提高了产品涂层质量，提高了涂层修复效率；
同时，极大缩短了产品修复周期，并将修复人员数量从过去的3人缩减到1人，涂层修复时间由原来的40分钟减少到4分钟，修复周期缩短90%，粉尘70%被收集。该修复方法具有较强的实用性，可推广至具有类似结构的电气类产品涂层修复。
