渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法及其防護夾具的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法及其防護夾具，該方法包括組裝機匣測定標準尺寸、噴涂涂層、分解步驟。采用該方法噴涂后得到的機匣的總變形量小于0.05mm。
【專利說明】渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法及其防護夾具
【技術領域】
[0001]本發明涉及航空發動機壓氣機機匣領域，特別地，涉及一種渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法，本發明的另一方面還提供了一種該噴涂方法中用到的防護夾具。
【背景技術】
[0002]航空發動機中常用到渦軸發動機，渦軸發動機的壓氣機機匣由兩個半圓機匣組成。機匣體積小、剛度差、深徑長。為了控制轉子與靜子間的間隙，提高發動機氣密性，機匣內常需封嚴厚度大于等于Imm的涂層。現有噴涂手段為將機匣一分為二分別噴涂后再組合加工。但該機匣體積小，剛性差，采用這種方法噴涂時變形難控制。為了提高機匣封嚴性時，常需要增加涂層厚度。過厚的涂層殘余應力加大，使得機匣易在噴涂封嚴涂層過程中變形加劇，外徑變形量可達I?3_。
【發明內容】
[0003]本發明目的在于提供一種渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法及其防護夾具，以解決現有技術中渦軸發動機的機匣噴涂封嚴涂層厚度> Imm時機匣易變形的技術問題。
[0004]為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法，機匣包括具有組裝關系的第一機匣和第二機匣，包括以下步驟:
[0005]I)測定標準尺寸:測定第一機匣和第二機匣的尺寸得到標準尺寸，組裝第一機匣和第二機匣得到機匣；
[0006]2)噴涂涂層:分多次用深孔噴槍將機匣內壁噴涂上厚度為I?2.5mm的涂層得到涂層機匣；每次噴涂涂層厚度小于0.05mm,每次噴涂涂層后得到噴涂機匣，測定噴涂機匣的尺寸得到第2尺寸，計算標準尺寸相對第2尺寸的第一變形量；
[0007]SI:當第一變形量大于0.03?0.04mm時，將噴涂機匣溫度冷卻至100°C以下，再繼續在噴涂機匣的內壁噴涂涂層；
[0008]S2:當第一變形量小于0.03?0.04mm時,直接在噴涂機匣內壁繼續噴涂涂層；
[0009]3)分解:分解涂層機匣。
[0010]進一步地，還包括以下步驟:測定所述涂層機匣的尺寸得到第3尺寸，計算第3尺寸相對標準尺寸的變形量得到第二變形量；當第二變形量大于0.05mm時，對涂層機匣進行熱處理，得到熱處理機匣。
[0011]進一步地，還包括以下步驟:當熱處理機匣尺寸相對標準尺寸的變形量大于
0.05mm時,對熱處理機匣進行噴丸處理。
[0012]進一步地，第一機匣和第二機匣的內壁分別對應設有多級第一葉片槽和多級第二葉片槽，第一葉片槽和第二葉片槽分別對應插設第一防護夾具和第二防護夾具。
[0013]進一步地，第一機匣和第二機匣的相接面上安裝隔板，隔板厚度為2mm。
[0014]進一步地，熱處理的溫度為450°C。
[0015]進一步地，測定標準尺寸步驟前還包括對第一機匣和第二機匣進行清洗、組裝、預退火、拆分、清洗油脂步驟。
[0016]進一步地，深孔噴槍兩相對外側壁上安裝第一冷卻風刀和第二冷卻風刀。
[0017]本發明的另一方面還提供了一種用于上述方法的防護夾具，防護夾具包括第一防護夾具和第二防護夾具，第一防護夾具與第二防護夾具結構相同，第一防護夾具包括環形本體，環形本體為槽型并與第一葉片槽的槽面貼合，環形本體與第一葉片槽的兩端平齊。
[0018]本發明具有以下有益效果:
[0019]本發明提供的噴涂方法噴涂預組合的半機匣，使噴涂過程中的變形在已組合的機匣內部得到分解，避免噴涂后再組合時對機匣變形的加劇。同時結合預熱處理消除未組裝機匣本身自帶的應力、組合后熱處理消除過多的殘余應力等手段，進一步將機匣的總變形量小于0.05mm。
[0020]本發明還提供了適用于上述噴涂方法的防護夾具，防止機匣內表面的葉片槽受到涂層的污染。該防護夾具結構與葉片槽配合，便于插入脫出，使用方便。
[0021]除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0023]圖1是本發明工藝流程示意圖；
[0024]圖2是本發明優選實施例的噴涂狀態示圖；
[0025]圖3是本發明優選實施例的主視剖示圖；
[0026]圖4是本發明優選實施例的防護夾具立體視圖；
[0027]圖5是本發明優選實施例的俯視示意圖；以及
[0028]圖6是本發明優選實施例的隔板示意圖。
[0029]圖例說明:
[0030]1、第一機匣；2、第二機匣；5、深孔噴槍；3、第二葉片槽；11、第一葉片槽；31、第一級葉片槽；32、第二級葉片槽；33、第三級葉片槽；110、第一防護夾具；310、第二防護夾具；312、環形本體；311、第一級防護夾具；321、第二級防護夾具；331、第三級防護夾具；4、隔板；410、螺釘；510、第一冷卻風刀；520、第二冷卻風刀。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0032]本發明提供的渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法將第一機匣I和第二機匣2組合后進行噴涂。第一機匣I和第二機匣2組合后噴涂造成的變形量會消化在機匣內部，并結合熱處理、噴丸等工藝將機匣噴涂涂層后的變形量控制在0.05mm內。
[0033]參見圖1，該方法包括以下步驟:
[0034]I)測定標準尺寸:測定第一機匣I和第二機匣2的尺寸得到標準尺寸。第一機匣I和第二機匣2按照常規方法組合。顯然的，在此步驟前可以對第一機匣I和第二機匣2進行清洗減少機匣表面雜質對噴涂涂層性能的影響。組裝后噴涂前還可進行預退火處理，以消除組裝后機匣本身存在的應力，防止在后續噴涂過程中機匣進一步變形。預熱處理后還可趁熱對機匣進行清洗，除去多余的油脂，提高涂層的粘附力和膜面性能。
[0035]前述預處理步驟不改變機匣本身的尺寸。測定機匣的尺寸作為標準尺寸，該機匣可以是經過或者未經預處理。組裝第一機匣I和第二機匣2得到機匣。噴涂機匣內壁。機匣的變形量為經過處理的機匣尺寸與標準尺寸的差值。根據變形量的大小決定所需采取的措施。
[0036]2)噴涂涂層:分多次用深孔噴槍5在機匣內壁噴涂上厚度為I?2.5mm的涂層得到涂層機匣，每次噴涂涂層厚度為0.05mm，每次噴涂涂層后得到噴涂機匣，測定噴涂機匣的尺寸得到第2尺寸，計算所述標準尺寸相對第2尺寸的第一變形量；
[0037]S1:當第一變形量大于0.03?0.04mm時，將噴涂機匣溫度冷卻至100°C以下，再繼續在噴涂機匣的內壁噴涂涂層；
[0038]S2:當第一變形量小于0.03?0.04mm時,在噴涂機匣內壁繼續噴涂涂層。
[0039]參見圖2，機匣包括第一機匣I和第二機匣2。機匣內壁分別設有貫通第一機匣I和第二機匣2內壁的第一級葉片槽31、第二級葉片槽32和第三級葉片槽33。
[0040]參見圖3，第一機匣I內壁設置三級第一葉片槽11，第二機匣2內壁對應設置第二葉片槽3。機匣組裝后第一葉片槽11的兩端分別與第二葉片槽3的兩端對齊固定。機匣內壁葉片槽無需噴涂涂層，因而在噴涂前需要將其遮蔽。顯然的，此處采用常規方法遮蔽即可。當然為了減少變形量，本發明提供了一種防護夾具，防護夾具包括形狀完全相同的第一防護夾具110和第二防護夾具310。二者分別對應插入第一葉片槽11和第二葉片槽3中。以第一防護夾具110為例進行說明。結構參見圖4。第一防護夾具110包括環形本體312。環形本體312為槽型能完全貼合第一葉片槽11表面并遮蔽第一葉片槽11的表面。環形本體312的兩端與第一葉片槽11的兩端平齊。第一防護夾具110由第一葉片槽11的一端插入。每級葉片槽上均需設置遮擋物，優選設置第一級防護夾具311、第二級防護夾具321和第三級防護夾具331。
[0041]在噴涂涂層時，機匣內壁相連，所噴涂層也會相連，此時涂層內部的應力會在涂層中傳道，導致機匣變形量加大。參見圖5，為了防止第一機匣I和第二機匣2內壁涂層相連，在二者中間安裝隔板4。顯然此處只要是能阻斷第一機匣I和第二機匣2相連的方法均可，并不限于設置隔板4。隔板4可以為任意常用金屬，優選為鋁板，厚度為2_。隔板4通過設置于隔板4兩端的多個螺釘410緊固件固定在第一機匣I和第二機匣2之間。既阻斷了第一機匣I和第二機匣2上涂層相連，又能使每次噴涂僅對一測機匣進行噴涂。
[0042]噴涂組合后的機匣，能避免分開單獨噴涂機匣導致的第一機匣I和第二機匣2變形量不一致，導致組裝后機匣變形量進一步擴大。而且噴涂組裝后的機匣，所產生的應力沿組裝機匣內傳導，并均勻分散于機匣內。避免機匣局部過度變形，加大后續縮小變形量的難度。整個噴涂過程中，機匣均處于風冷中，此時風壓為3bar。為便于操作，參見圖2，在深孔噴槍5的兩相對側設置第一冷卻風刀510和第二冷卻風刀520，可邊噴涂邊冷卻機匣，控制變形量。當第一變形量大于0.03?0.04_之間的某個數值時，為了控制機匣總變形量不超過0.05mm，需待機匣溫度降低至100°C以下，再繼續噴涂涂層。當機匣溫度下降，由于噴涂導致的變形會部分回縮。由于機匣為組裝后的結果，變形量的回縮能在第一機匣I和第二機匣2中同步進行，使得回縮量均勻分散，避免局部過度變形。此時加大冷卻風刀的風壓至IJ4?5bar，以加速降低機匣溫度，機匣溫度降低后，變形量減少。當機匣溫度降低至100°C以下后，第一變形量小于0.03?0.04mm。
[0043]如果第一變形量為0.05?0.25mm時,可以米用加壓風冷,將機匣溫度降低。由于采用風冷，降溫過程中機匣的形變會逐漸回縮，應力隨著溫度的降低而逐漸減小，使得最終機匣的變形量減小，而且應力消除。如果第一變形量大于0.25mm時，可采用常規噴丸處理，將機匣變形量一次回縮至0.03mm以下，之后再進行后續處理步驟。
[0044]3)分解:分解涂層機匣。
[0045]按照上述步驟將第一機匣I和第二機匣2的內壁噴涂完后，分解機匣。將設置于第一機匣I和第二機匣2之間的隔板4拆除，再將安裝于第一葉片槽11和第二葉片槽3表面上的多級第一防護夾具110和第二防護夾具310抽出。
[0046]測定第一機匣I和第二機匣2的尺寸得到第3尺寸。對比第3尺寸和標準尺寸，得到第二變形量。當第二變形量大于0.05mm時，對機匣進行熱處理，以減小第二變形量。此處熱處理溫度優選為450°C。熱處理可以進行多次。每次進行熱處理前均測定機匣尺寸，并與標準尺寸對比，當變形量小于0.05mm時，停止熱處理。優選熱處理次數為2?3次。熱處理也可以由噴丸替代。如果多次熱處理后，機匣變形量還是大于0.05mm，可以再次對機匣進行噴丸處理。
[0047]采用本發明提供的方法得到的壓氣機機匣，組裝在航空發動機上進行臺架試驗，發動機穩定運轉時長累計超過300小時。說明采用上述方法噴涂得到的機匣變形量小，可滿足航空發動機長時間高強度高穩定性運轉的要求。
[0048]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種渦軸發動機壓氣機機匣噴涂方法，所述機匣包括具有組裝關系的第一機匣(I)和第二機匣(2)，其特征在于，包括以下步驟: 1)測定標準尺寸:測定第一機匣(I)和第二機匣(2)的尺寸得到標準尺寸，組裝所述第一機匣(I)和第二機匣(2)得到所述機匣； 2)噴涂涂層:分多次用深孔噴槍(5)將所述機匣內壁噴涂上厚度為I?2.5mm的涂層得到涂層機匣；每次噴涂涂層厚度小于0.05mm,每次噴涂涂層后得到噴涂機匣，測定所述噴涂機匣的尺寸得到第2尺寸，計算所述標準尺寸相對所述第2尺寸的第一變形量； 51:當所述第一變形量大于0.03?0.04mm時，將所述噴涂機匣溫度冷卻至100°C以下，再繼續在所述噴涂機匣的內壁噴涂涂層； 52:當所述第一變形量小于0.03?0.04mm時,直接在所述噴涂機匣內壁繼續噴涂涂層； 3)分解:分解所述涂層機匣。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:測定所述涂層機匣的尺寸得到第3尺寸，計算所述第3尺寸相對所述標準尺寸的變形量得到第二變形量；當所述第二變形量大于0.05mm時，對所述涂層機匣進行熱處理，得到熱處理機匣。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟:當所述熱處理機匣尺寸相對標準尺寸的變形量大于0.05mm時，對所述熱處理機匣進行噴丸處理。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一機匣(I)和所述第二機匣(2)的內壁分別對應設有多級第一葉片槽(11)和多級第二葉片槽(3)，所述第一葉片槽(11)和第二葉片槽(3)分別對應插設第一防護夾具(110)和第二防護夾具(310)。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一機匣(I)和所述第二機匣(2)的相接面上安裝隔板(4)，所述隔板(4)厚度為2mm。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述熱處理的溫度為450°C。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的方法，其特征在于，所述測定標準尺寸步驟前還包括對所述第一機匣(I)和所述第二機匣(2)進行清洗、組裝、預退火、拆分、清洗油脂步驟。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述深孔噴槍(5)兩相對外側壁上安裝第一冷卻風刀(510)和第二冷卻風刀(520)。
9.一種用于權利要求4所述的方法的防護夾具，其特征在于，所述防護夾具包括第一防護夾具(110)和第二防護夾具(310)，所述第一防護夾具(110)與所述第二防護夾具(310)結構相同，所述第一防護夾具(110)包括環形本體(312)，所述環形本體(312)為槽型并與所述第一葉片槽(11)的槽面貼合，所述環形本體(312)與所述第一葉片槽(11)的兩端平齊。
【文檔編號】B05C11/02GK103623975SQ201310594440
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2013年11月21日
【發明者】郭志宏, 胡祥松, 周偉祥, 許輝, 汪云程, 馬永清 申請人:中國南方航空工業(集團)有限公司