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零件表麵鏽蝕防護方案

更新时间:2019-10-31 17:54人气:3737
  中國鋼管信息港小編以為:在管坯穿孔端端麵上定心 然後送往加熱爐加熱 在穿孔機上穿孔 在穿孔同時不斷旋轉和前進, 在軋輥和頂頭的感化下, 管坯內部逐步形成空腔稱毛管, 再送至主動軋管機上繼續軋製最後經均整機均整壁厚, 經定徑機定徑, 達到規格要求, 利用連續式軋管機組生產熱軋小口徑鋼管是較先進的方法, 若欲獲得尺寸更小和質量更好的小口徑鋼管, 必須采用冷軋 冷拔或者兩者聯合的方法冷軋通常在二輥式軋機上進行,小口徑鋼管在變斷麵圓孔槽和不動的錐形頂頭所構成的環形孔型中軋製, 冷拔通常在單鏈式或雙鏈式冷拔機上進行 擠壓法即將加熱好的管坯放在密閉的擠壓圓筒內穿孔棒與擠壓杆一起活動, 使擠壓件從較小的模孔中擠出, 此法可生產直徑較小的鋼管。
  
  由於衝壓渦輪無潤滑係統,而裝配時采用的潤滑油脂在高速旋轉產生的離心力感化下甩出,起不到長期潤滑防護感化。之前經500h/5年飛行後返廠的渦輪葉片安裝座、軸承等部件鏽蝕嚴重,隻能全部報廢、更換,根本無法保證安全飛行1000h/10年的使用要求。是以,為確保此類衝壓渦輪延壽工作的順利進行,必須進步葉片安裝座(含滾珠及軸承內外環)等部件的表麵防護能力。
  
  1.零件結構特點及防護方案
  
  由於葉片安裝座、軸承滾子、滾珠及軸承內、外環本身的工作麵(見附圖)表麵粗糙度值低於Ra=0.2μm ,尺寸精度和零件間配合尺寸的要求都很高,防護層不許可有厚度;且軸承零件分別由組織不穩定的GCr15材料及表麵滲碳的18Cr2Ni4WA材料加工而成,處理溫度必須小於150℃ 。是以,我分廠有關技術職員經過充分調研和討論,初步擬定以下3套備選方案 ,建議經可行性論證及試車考核後,擇優選用。
  
  葉片安裝座
  
  軸承內環
  
  (1)零件表麵離子注進防護、耐磨材料
  
  離子注進技術是近年才發展起來的一項先進表麵處理技術,首要作為進步零件的表麵防護和耐磨性能。由於該技術是在常溫真空條件下 ,對需處理零件的表麵以離子態注進氮化鉻(CrN)等物質 ,不會造成零件變形,不影響零件的尺寸精度,零件表麵硬度高,耐磨性好,可以大幅進步零件的使用壽命,不存在我們所擔心的塗鍍層結協力和氫脆題目。該技術可在複雜零件表麵整體或局部均勻進行離子注進,因不需要改變零件設計尺寸,零件也不需要進行滲碳處理。
  
  中國鋼管信息港小編以為:經離子注進的零件表麵防護性能優越,可以確保葉片安裝座及其軸承內、外環等零件在較惡劣條件下長期使用。缺點是該技術的使用本錢較高,估計處理一套軸承的本錢約1000~2000元,但由於可以省往滲碳工序,本錢增加未幾,且技術成熟,航空係統已有多家應用。
  
  (2)零件表麵進行化學鍍鎳保護
  
  該方案可選鍍薄鎳和厚鎳,薄鎳是在零件表麵鍍鎳0.5~1.0mm以保護基體,不進行二次加工,但零件仍需要進行滲碳處理 ,鍍層與滲透麵的結協力有一定影響 ,防護效果和耐磨性略差,優點是工藝尺寸可以不進行改動 ,相對本錢增加較少。厚鎳是在需防護、耐磨的零件表麵鍍一層數十微米以上的化學鎳,在250℃以上進行熱處理,然後進行精加工,軸承內、外環及葉片安裝座材料(18Cr2Ni4WA)可以進行250℃熱處理,因存在顯微應力變形題目,對要求很高的軸承內、外環需要二次精加工。
  
  但軸承滾珠因材料(GCr15)組織的不穩定性,不能進行高溫熱處理,相對硬度低些,耐磨性略有影響,厚鎳相對本錢較高,首要是加工周期長。優點是化學鍍鎳層致密,結協力好 ,防護性能優越,鍍厚鎳零件部需要進行滲碳處理,但要求工藝預留鍍層尺寸。
  
  (3)鍍犧牲性陽極進行電化學保護
  
  在零件非工作麵進行鍍鋅處理,對零件進行陽極保護,會有一定的效果 ,但難以保證渦輪10年翻修壽命,由於此方案本錢低廉、可操縱性強,對改善現狀是有一定的意義。
  
  綜合以上3種表麵防護工藝的優缺點,離子注進是目前行之有效的首選方案。
  
  2.離子注進技術
  
  目前 ,世界上直升機製造技術比較先進的首要有美國、意大利、俄羅斯、法國、英國、日本 、德國等發達國家。其中在直升機傳動係統的軸承領域中,代表當今製造技術水平的典型機種有RAH-66(科曼奇)、V-22(魚鷹)、卡-50 、米-28、“虎”、A129、NH90等。這些國家為了進步航空軸承的耐腐蝕、抗磨損性能和無油潤滑運轉能力,在傳動係統的軸承上均采用特殊工藝做了表麵處理。以美國海軍實驗室為例,早在1979年就開始研究用Cr離子注進技術對軸承進行表麵改性,以此來進步軸承的耐腐蝕和抗磨損性能 。他們利用離子注進改性過的軸承,已用於飛機發動機和齒輪箱的軸承上。英國也早在70年代就開始利用離子注進技術進步軸承的壽命。
  
  1995年,位於英國的NSK-RHP歐洲軸承研究中間也發表了他們的研究成果。在模擬飛機騰飛時燃氣輪發動機主軸軸承的工作條件下,用Cr離子注進使發動機主軸軸承(M50鋼)的防腐性能有很大改善 。
  
  國內不少高等學校、研究院所和有關企業,也都曾用離子注進技術對軸承鋼材料進行了有關改善摩擦磨損和耐腐蝕等性能方麵的研究,在軸承使用壽命方麵也取得了很好的效果 。
  
  3. 技術要求
  
  為了滿足零件的安全使用需求,保證零件原本的工作性能,進步零件的耐腐蝕性能,離子注進必須滿足以下技術指標:
  
  ①離子注進層能承受的工作溫度為-45℃~150℃。
  
  ②不改變零件的狀況和幾何尺寸。
  
  ③離子注進層與基體的結協力好,工作不剝落。④離子注進層的均勻性≥85%,不改變表麵粗糙度。
  
  ⑤離子注進層的表麵顯微硬度大於1000HK。
  
  ⑥經離子注進試樣的防腐性能較未進行離子注進(現狀)的進步15倍以上;軸承經台架磨合試驗後,較未進行離子注進的軸承進步5倍以上(按GB5938-1986或GB/T10125進行鹽霧腐蝕試驗)。
  
  4. 技術措施及方法
  
  在用離子注進技術改善葉片安裝座、軸承的耐腐蝕性能方麵,我廠與高校、院所合作 ,對相關材料的試片分別注進Ta、TaN、Cr和CrN等,並利用鹽霧試驗對離子注進試片進行防護性能檢測。根據試片防護性能檢測情況,選擇在零件表麵分別注進Ta、TaN、Cr和CrN等元素進行磨合,並對注進零件進行鹽霧試驗防護性能檢測,綜合比較,擇優選用。
  
  (1)鹽霧試驗條件
  
  溫度35℃,(5%±1%)NaCl溶液,鹽溶液pH值為6.5~7.2,鹽霧沉降率為1.0~2.0ml/80cm2·h。
  
  (2)試驗周期
  
  連續噴霧8h,靜置16h作為一周期。
  
  (3)評級標準
  
  根據GB/T6461-2002《金屬基體上金屬和其他無機覆蓋層經腐蝕試驗後的試樣和試件評級》進行評級 。
  
  (4)試驗結果
  
  試片防護性能檢測結果顯示:①相關材料的試片經以離子態注進Ta,通過鹽霧試驗檢測,防護性能進步近15倍。②相關材料的試片經以離子態注進Ta和TaN,通過鹽霧試驗檢測,防護性能分別進步近15倍和10倍。③相關材料的試片經以離子態注進CrN,通過鹽霧試驗檢測,防護性能進步近20倍。
  
  零件防護性能檢測結果表明:注進Ta、TaN、Cr和CrN都能使葉片安裝座及軸承的耐腐蝕性能進步10倍以上。其中CrN除了能大幅進步耐腐蝕性能以外,其表麵顯微硬度和抗磨性能也得到明顯進步。這對於既需要耐蝕,又要求耐磨的葉片安裝座、航空軸承來說是很首要。
  
  5.結語
  
  (1)渦輪零件相關材料的試片經離子注進CrN,防護性能進步近20倍,明顯優於注進其他元素。
  
  (2)渦輪相關零件經離子注進CrN防護性能進步近12倍,明顯優於注進其他元素。
  
  (3)同種材料,經相同的處理,試片的防護性能優於零件的防護性能,啟事是零件結構複雜,表麵易沉積溶液 ,導致零件表麵孔蝕加劇,腐蝕加快。同時,由於零件的結構複雜,為使零件注進麵均勻,需不停的旋轉零件,這導致在相同的注進時間內零件注進麵厚度要比試片薄,使零件的防護性能相對較低。
  
  (4)衝壓渦輪葉片安裝座、軸承等零件離子注進CrN後,大幅度進步了耐腐蝕性能,同時其表麵顯微硬度和抗磨性能也得到明顯進步,能夠滿足飛行1000h/10年的使用要求。中國鋼管信息港小編以為

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