一种飞机燃油电动泵铝合金滤网支架再制造修复工艺的制作方法

1.本发明涉及飞机燃油电动泵再制造技术领域，具体为一种飞机燃油电动泵铝合金滤网支架再制造修复工艺。


背景技术：

2.燃油电动泵是飞机燃油系统中用于油箱燃油输送的重要部件，其滤网支架主要用于支撑滤网，过滤系统中的杂质和污染物，避免其进入飞机发动机的作用。该支架材料为铸造铝合金，承受载荷不大，但由于本身强度不高且主要支撑部位属薄壁件，易在拆装过程中出现损伤导致支耳发生断裂，由于该零件无备件采购途径且重新制造成本高，无法修复则需对整个电动泵进行换新，因此从必要性和经济性考虑，均需对该零件开展修复。
3.为保证零件修复后的可靠，修复时考虑主要方式是在零件基体上开展增材成型，该支撑架需成型尺寸约为4mm
×
8mm
×
20mm，壁厚在(3～4)mm间。针对该损伤曾采用氩弧焊堆焊和激光熔覆的方法开展过修复，其中氩弧焊堆焊工艺热输入大，易导致零件变形且在热影响区附件产生热应力裂纹；激光熔覆工艺由于铝粉的反射性较高，导致粉末无法有效沉积，且成型后支耳内部产生大量气孔，质量较差。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提出了一种飞机燃油电动泵铝合金滤网支架再制造修复工艺。采用预埋支柱加冷喷涂成型的复合修复方法，可在较低的温度下，实现塑性较好的铝合金粉末的冷态增材成型，成型厚度大，成型孔隙率低，在避免了常规工艺修复缺陷的基础上，实现了零件的再制造修复。避免了因滤网支架无法修复而导致整个燃油电动泵重新换新的问题。
5.本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
6.一种飞机燃油电动泵铝合金滤网支架再制造修复工艺，包括以下步骤：
7.(一)打磨修整：用电动打磨头对支耳断裂部位进行修整及粗打磨，并将待成型部位制成u型坡口，后用砂纸或砂布打磨去除毛刺，保持端口光滑；
8.(二)制螺纹孔：在待成型面上中心线位置附近配钻8mm深的盲孔，并用丝锥制m2
×
0.25内螺纹；
9.(三)预埋支柱：用硬铝材料加工铝合金支柱，并在支柱一端制长度为8mmdm2
×
0.25的外螺纹，在螺纹段上涂抹j-168金属胶粘剂后拧入，室温固化24h后用砂纸打磨掉残留胶液，用洁净、干燥的压缩空气吹净待修复表面；
10.(四)防护清理：用耐高温胶带对非喷涂区域进行遮蔽防护，对零件进行超声波清洗，并用毛刷对待喷涂区域进行局部精洗，清洗后用洁净、干燥的压缩空气吹干零件表面；
11.(五)表面预处理：用60～80目棕刚玉砂对零件基体进行吹砂毛化，用80号的碳化硅砂纸对铝合金支柱进行打磨毛化，要求待喷涂表面粗糙均匀，无金属光泽和暗斑；
12.(六)喷涂前预热：预处理后2h内，在干燥箱中对零件进行干燥；
13.(七)零件喷涂：采用冷喷涂按照设定好的工艺参数进行喷涂；
14.(八)涂层加工：根据要求对涂层进行打磨及修整至过渡平滑，无棱角，粗糙度不劣于ra1.6μm；
15.(九)验装验证：将零件装配至产品中，检查叶轮、扩散器与滤网之间的间隙是否处于0.3～0.7mm之间，若不处于，则重复步骤(八)直至处于为止；
16.(十)去应力处理：打磨完成后24h内，进行低温回火消除应力处理；
17.(十一)着色探伤：刷涂色渗透剂以及喷涂显像剂，并在自然光或在白光灯下进行痕迹观察，观察是否出现缺陷痕迹，若出现，则返工重复执行步骤(一)至(十)，直至不出现缺陷痕迹为止；
18.(十二)性能试验：按燃油电动泵修理工艺进行强度试验和磨合试验。
19.优选地，步骤(三)中j-168金属胶粘剂的具体配置工艺为：环氧树脂、200#聚酰胺、固化剂703、石棉按100：20：12：5的比例进行混合，搅拌5min。
20.优选地，步骤(六)中预热温度为50～60℃。
21.优选地，步骤(七)中冷喷涂工艺参数具体为：喷涂粉末为2024铝合金与氧化铝混合粉末，粉末粒度范围5～45μm，氧化铝占比20～30％，喷涂气体为氮气，喷涂温度为475～525℃，喷涂压力为160～190psi，喷涂角度为80
±
10
°
，喷枪距离15～25mm，送粉量10～20g/min。
22.优选地，步骤(七)冷喷涂具体过程：
23.(a)控制喷枪移动速度保持涂层单层厚度在0.05～0.1mm之间；
24.(b)喷涂2～3层后停枪1～min，用压缩空气对零件进行冷却；
25.(c)零件冷却至50～60℃时重新进行喷涂，反复执行多遍至所需涂层厚度时停止喷涂。
26.优选地，步骤(八)中涂层加工的具体过程为：根据图样中零件的尺寸和精度要求，采用电动打磨头将涂层高点打磨平整，再用钳工修整至图样要求的尺寸精度。
27.优选地，步骤(十)中热处理工艺参数为：温度为140
±
10℃，时间为4h。
28.优选地，步骤(十一)中着色探伤的具体过程为：
29.(a)用毛笔或毛刷蘸取着色渗透剂刷涂在被检表面，刷涂后等待2～3min，重复刷涂3～4次；
30.(b)渗透时间至少20min后，喷涂施加显像剂，并在10～30min内，在充足的自然光或在白光灯下进行痕迹观察；
31.(c)察是否出现缺陷痕迹，若出现，则返工重复执行步骤(一)至(十)，直至不出现缺陷痕迹为止。
32.优选地，步骤(十二)中强度试验的具体过程为：
33.(1)工作环境温度为20
±
10℃，相对湿度20～80％的环境下装配电动泵；
34.(2)将进油管嘴接入燃油试验台，堵住出油管嘴，按1.5倍最高设计工作压力供压，保持压力3min；
35.(3)观察是否有渗漏油现象，试验后支架是否出现永久变形。
36.优选地，步骤(十二)中磨合试验的具体过程为：
37.(s1)将电动泵接入试验台；
38.(s2)分别在零流量和满流量下运转5min和10min，反复连续运行2h；
39.(s3)观察是否运行平稳，泵出口压力是否合格，试验后主要运动部件和支架表面是否有异常磨损和其他故障现象。
40.本发明的有益效果是：
41.本发明有效地避免了传统修复方法热输入大，易导致零件变形、热裂纹倾向严重，成型体气孔缺陷多等问题，解决了燃油电动泵铝合金滤网支架的修理问题，实现了零件的再制造，避免了因滤网支架损伤而导致整个燃油电动泵重新换新的问题；可显著地提升该类损伤的修复率和修复效果，减少零件报废。
附图说明
42.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
43.图1为本发明的流程图；
44.图2为飞机燃油电动泵铝合金滤网支架的结构示意图；
45.图3为焊接和冷喷涂修复组织的对比图。
46.图中：1、滤网支架主体；2、支耳；3、冷喷涂成型支耳；4、预埋支柱。
具体实施方式
47.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及实施例对本发明进一步阐述。
48.如图2所示，为飞机上一种燃油电动泵铝合金滤网支架的结构示意图，包括滤网支架本体1、支耳2、冷喷涂成型支耳3、预埋支柱4。所述支耳2用于支撑滤网，支耳2在滤网支架本体1设有三个，呈120
°
分布，支耳2为薄壁件，厚度3mm，在拆装时易发生断裂。
49.如图1所示，一种飞机燃油电动泵铝合金滤网支架再制造修复工艺，包括以下步骤：
50.(一)打磨修整：用电动打磨头对支耳断裂部位进行修整及粗打磨，打磨以完全去除支架的断裂源区为原则进行控制，打磨后在待成型部位制成u型坡口，并用不小于180号的砂纸或砂布打磨去除边缘毛刺，保持端口光滑。
51.(二)制螺纹孔：在待成型面上中心线位置附近配钻深度为8mm左右的盲孔，并在盲孔内丝锥制m2
×
0.25内螺纹。
52.(三)预埋支柱：用硬铝材料(ly12)加工铝合金支柱，并在支柱一端制长度为8mm左右的m2
×
0.25外螺纹，螺纹段上涂抹j-168金属胶粘剂后拧入盲孔内，室温固化24h后用80号砂纸打磨掉残留胶液，用洁净、干燥的压缩空气吹净待修复表面，并确保无打磨、加工后残留碎屑。
53.进一步地，j-168金属胶粘剂配置方法为：环氧树脂、200#聚酰胺、固化剂703、石棉按100：20：12：5的比例进行混合，搅拌5min混合均匀后立即使用。
54.(四)防护：用耐高温胶带对非喷涂区域进行遮蔽防护。
55.(五)清理：对零件进行超声波清洗，并用毛刷对待喷涂区域进行局部精洗，清洗后用洁净、干燥的压缩空气吹干零件表面。
56.(六)表面预处理：用60～80目棕刚玉砂对零件基体进行吹砂毛化，用80号的碳化
硅砂纸对铝合金支柱进行打磨毛化，表面预处理后要求待喷涂表面粗糙均匀，无金属光泽和暗斑，预处理后应在2小时内进行喷涂。
57.(七)喷涂前预热：为提升涂层结合性能，对零件进行干燥及预热处理，预热在干燥箱中进行，温度50～60℃，预热过程中须用干净的无绒布手套或其它避免污染表面的方法拾取、触碰待冷喷涂的零件，禁止直接用手触碰零件待喷涂表面。
58.(八)零件喷涂：采用冷喷涂进行增材成型。主要工艺参数如下：
59.粉末规格：2024铝合金与氧化铝混合粉末，其中粉末粒度范围5～45μm，氧化铝占比20％～30％。喷涂工艺气体：氮气；喷涂工艺温度：475～525℃；喷涂工艺压力：160～190psi；喷涂角度：80
±
10
°
；喷枪距离：15～25mm；送粉量：10～20g/min。
60.喷涂过程中为防止零件超温，通过控制喷枪移动速度保证涂层单层厚度在(0.05～0.1mm之间，喷涂2～3层后停枪1～2min用压缩空气对工件进行冷却，待基体冷却至50～60℃时重新进行喷涂，反复执行多遍至所需涂层厚度时停止喷涂。
61.(九)涂层加工：根据图样中零件的尺寸和精度要求，先采用电动打磨头将涂层高点打磨平整，再用钳工修整至图样要求的尺寸精度，打磨后要求涂层过渡平滑，无棱角，粗糙度不劣于ra1.6μm。
62.(十)验装验证：按燃油电动泵的装配要求，将滤网装配至产品中并对滤网进行固定，固定后检查叶轮、扩散器等主要运动部件与滤网间的间隙，要求间隙0.3～0.7mm间，若不合格，则通过重复步骤(九)中手工打磨支臂尺寸进行局部间隙调整。
63.(十一)去应力处理：打磨完成后24h内，进行低温回火消除应力处理，热处理制度为：140
±
10℃温度下，保温4h。
64.(十二)着色探伤：去应力处理后，用毛笔或毛刷蘸取着色渗透剂刷涂在被检表面，等待2～3min后，重复刷涂3～4遍以保证被检面被完全覆盖，渗透至少20min后，喷涂施加显像剂，并在10～30min内在充足的自然光或在白光灯下进行痕迹观察，不允许出现缺陷痕迹显示，否则返工重复执行步骤(一)～(十一)，直至合格。
65.(十三)性能试验：按燃油电动泵修理工艺开展以下性能试验：
66.强度试验：电动泵装配后，在工作环境温度20
±
10℃，相对湿度20～80％条件下，将进油管嘴接入燃油试验台，堵住出油管嘴，按1.5倍最高设计工作压力供压，保持压力3min，试验中不应有渗漏油等现象，试验后支架不允许出现永久变形。
67.磨合试验：将电动泵接入试验台，分别在零流量和满流量下运转5min和10min，反复连续运行2h，要求运行平稳，泵出口压力合格，试验后分解检查主要运动部件和的支架表面质量，不允许有异常磨损和其它故障现象。
68.通过上述技术方案，与现有技术相比，如图3所示，图3中(a)为现有采用焊接修复，在修复层组织内部会出现大量孔洞和微裂纹，该类缺陷均可能导致零件在使用过程中发生扩展，并最终导致零件失效；而图3中(b)为采用冷喷涂修复，可见修复层组织状态良好，通过在涂层粉末中添加氧化铝，可使涂层组织更加致密，测算后涂层孔隙率仅0.2％左右。
69.因此采用了本发明中预埋支撑加冷喷涂成型的修复方法，可解决燃油电动泵铝合金滤网支架的修理问题，实现了零件的再制造，避免了因滤网支架损伤而导致整个燃油电动泵重新换新的问题，可显著提升该类损伤的修复率和修复效果，减少零件报废。
70.本发明通过预埋支柱加冷喷涂成型的复合方法，可在较低的温度下，实现塑性较
好的铝合金粉末的冷态增材成型，实现了损伤零件的再制造。利用冷喷涂内应力小的优势，通过采用冷喷涂代替焊接进行增材成型恢复零件断裂支臂。
71.进一步地采用了预埋铝合金支柱加冷喷涂成型，保证了增材支臂的结构强度。
72.进一步地采用了在支柱螺纹端涂抹j-168金属胶粘剂固定，并对金属胶粘剂的配比进行了陈述，保证了铝合金支柱与零件的结合效果。
73.进一步地喷涂采用了2024铝合金与氧化铝混合粉末，制备了孔隙率0.2％的冷喷涂涂层，并对喷涂工艺参数进行了优化，保证了喷涂层性能。
74.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。