等離子體噴涂技術(shù)屬于表面工程中的熱噴涂加工技術(shù),其主要特點是以等離子焰流為噴涂加工的熱源。以高溫、能量集中、噴涂工藝氣氛對各種難熔材料而言,具有較好的熱源,且煙流中粉末材料飛速高,因此為獲得結(jié)合良好、結(jié)構(gòu)致密的噴涂加工涂層提供了條件。
一、等離子噴涂加工工藝特點。
(1)基體受熱小,零件不變形,不改變熱處理狀態(tài)。
(2)噴涂加工的材料很多,涂層類型也很多。
(3)工藝穩(wěn)定,涂層質(zhì)量好。
二、等離子噴涂加工技術(shù)的應(yīng)用。
由于航空發(fā)動機朝著高性能、高翻修壽命、高可靠性、低燃油消耗、低成本的方向發(fā)展,熱噴涂加工技術(shù)也得到了快速發(fā)展。一種新型的發(fā)動機有3000多個零件,其表面需要采用熱噴涂加工工藝來處理,可見,熱噴涂加工技術(shù)已在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。在這些優(yōu)點中,由于等離子噴涂加工具有成本低、效率高、操作簡單、涂層質(zhì)量好、適于大規(guī)模、大規(guī)模生產(chǎn)等諸多優(yōu)點,已占航空發(fā)動機噴加工零件的80%以上。
飛機發(fā)動機熱噴涂加工涂層主要包括耐磨涂層、熱障涂層、密封涂層和高溫保護涂層。
1、耐磨涂料。
飛機發(fā)動機部件的工作條件非常惡劣(高溫、高轉(zhuǎn)速、振動、高負荷),又會受到粘著、磨粒、腐蝕、疲勞等多種磨損形式,從而影響著發(fā)動機的性能和使用壽命。
2、封口涂層。
飛機燃氣輪機都有較為完整的氣路封閉系統(tǒng)。該系統(tǒng)由軸、葉尖、葉尖、壓氣機、渦輪等各個層次之間的40~60個密封圈組成,其優(yōu)劣直接影響到發(fā)動機的功率、推力和效率。例如渦輪外環(huán)(即葉尖徑向間隙)封口,根據(jù)設(shè)計要求,葉尖間隙與葉片長度之比每增加1%,渦輪效率損失就增加1%~3%。顯然,氣路封嚴(yán)是提高氣路密封效率和性能的重要途徑。因此,在設(shè)計中經(jīng)常采用可磨損封嚴(yán)涂層,以實現(xiàn)氣路封閉
熱噴工藝封閉涂層主要有兩類,即主動研磨涂層和可磨損涂層(被動)。
(1)主動磨削涂層(研磨材料)一般為堅硬的抗磨損灰色氧化鋁涂層,噴涂加工在封封篦齒上。當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時,就像砂輪一樣磨出相應(yīng)的金屬蜂窩密封塊,并且盡可能地避免自身的磨損。這些都要求涂層的結(jié)合強度高、硬度高、保溫性能好。
(2)可磨損涂料要求涂層柔軟易磨,并且具有潤澤“性能”、抗沖擊、抗熱振動、與基體結(jié)合良好。
綜上所述,隨著等離子噴涂加工技術(shù)和配套系統(tǒng)的進一步發(fā)展,等離子噴涂加工技術(shù)將在航空發(fā)動機涂層產(chǎn)品中得到更加廣泛的應(yīng)用。