熱噴涂涂層是民用航空發(fā)動機封嚴間隙控制的重要手段和發(fā)展趨勢，其高科技的特點和高可靠性的期望，為民航維修企業(yè)提出了嚴格的要求。
通過創(chuàng)新實踐，Ameco以優(yōu)良的涂層質(zhì)量，樹立了自身的維修品牌。
航空科技的發(fā)展和應(yīng)用是航空業(yè)的熱點話題，降低維修和運營成本日益成為航空公司關(guān)注的焦點。熱噴涂涂層作為先進科技與航空應(yīng)用的結(jié)合，在確保航空發(fā)動機可靠性和經(jīng)濟性方面功效卓著。Ameco以多年發(fā)動機大修經(jīng)歷為依托，在熱噴涂維修方面具備相應(yīng)技術(shù)實力和質(zhì)量優(yōu)勢，尤其是在磨耗涂層維修方面積累了豐富的經(jīng)驗。
技術(shù)攻關(guān)知難而進
磨耗涂層是控制發(fā)動機轉(zhuǎn)子通道間隙的熱噴涂涂層，目的是在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中提供嚴格而穩(wěn)定的轉(zhuǎn)子通道間隙控制，提高發(fā)動機作功效率。因此，良好的磨耗涂層設(shè)計必須具備以下因素：在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)條件下，保持持續(xù)穩(wěn)定的可磨削性能和良好的耐沖擊與耐腐蝕性能，并且必須保證航空器的安全和發(fā)動機轉(zhuǎn)子的使用壽命。
目前，波音757飛機選裝的RB211-535E4發(fā)動機上的磨耗涂層應(yīng)用十分廣泛，其中RB211-535E4發(fā)動機高壓壓氣機所采用的Metco320NS涂層尤為重要。Metco320NS是Sulzer-Metco公司研制的間隙控制磨耗涂層，具有優(yōu)良的耐腐蝕和抗疲勞性能。由于RB211-535E4發(fā)動機高壓壓氣機原有的Metco313NS涂層在使用過程中出現(xiàn)時效軟化、熱應(yīng)力疲勞和電化學(xué)腐蝕等問題，造成葉尖間隙過大而導(dǎo)致的壓氣機裕度降低、起動困難和性能過早衰退等現(xiàn)象。為解決此類問題，羅·羅公司于2001年發(fā)布服務(wù)通告SB72-C903，采用Metco320NS替代Metco313NS來提高發(fā)動機的安全性和經(jīng)濟性。
Metco320NS涂層設(shè)計性能優(yōu)良，但如何將其體現(xiàn)在實際涂層質(zhì)量上，卻成為RB211-535E4發(fā)動機維修工作的難題。從世界范圍RB211-535E4機群實際使用經(jīng)驗來看，Mecto320NS涂層的裂紋和剝落為常發(fā)故障，嚴重時會導(dǎo)致發(fā)動機喘振。與RB211-535E4相關(guān)的MRO企業(yè)，包括羅·羅公司在內(nèi)，對此都極為關(guān)注，并通過持續(xù)的改進來尋找最佳涂層控制和解決方案。
以提供優(yōu)良的涂層質(zhì)量為目的，Ameco發(fā)動機大修分部和實驗室相關(guān)人員面對此種公認的技術(shù)難題知難而進，在涂層成分分析、工藝流程優(yōu)化以及質(zhì)量控制方面做了大量的工作。
工藝流程有效優(yōu)化
Metco320NS是由鋁硅、氮化硼和有機粘合劑構(gòu)成的，有機粘合劑將氮化硼和鋁硅黏合在一起，以防止氮化硼在熱噴涂火焰中過多分解。有機粘合劑是一種粉末制造工藝，在實際涂層中殘留的有機粘合劑不能增加涂層的結(jié)合力。鋁硅是涂層的金屬組分，具有保持涂層整體性和牢固性的作用。氮化硼為非金屬填料，在保證涂層整體穩(wěn)定性前提下提供涂層的可磨削性能。
Ameco技術(shù)人員通過成分分析發(fā)現(xiàn)，噴涂粒子經(jīng)熱源加熱撞擊零件基體形成涂層后，減少了涂層中殘余的有機粘合劑，保證鋁硅組分和氮化硼組分按照合理比例匹配，這是獲得理想涂層質(zhì)量的重點，也為設(shè)定正確的熱噴涂參數(shù)并保持其穩(wěn)定性提出了很高的要求。熱噴涂維修工作包括一系列施工工序:噴涂前表面制備(清洗、噴砂)，試片檢查(硬度試驗和金相檢查)，噴涂參數(shù)監(jiān)控(電流、電壓、送粉率、噴涂距離、主氣流量、次氣流量等)和噴涂后檢查。首先，確保設(shè)備良好狀態(tài)是熱噴涂工作的基礎(chǔ)，這將直接影響熱噴涂操作的正確性和穩(wěn)定性。通過對熱噴涂設(shè)備性能的掌握和與廠家的多次溝通，Ameco技術(shù)人員最終確定以監(jiān)測熱噴涂設(shè)備電壓為檢查手段，如設(shè)備電壓低于正常值3V則表明熱噴涂噴槍電極有磨損燒蝕跡象必須更換電極。其次，為確保以一致穩(wěn)定的參數(shù)獲得良好的涂層質(zhì)量，改變以往的單個零件噴涂方式，將其變?yōu)榕螄娡?將每臺RB211-535E4發(fā)動機的7個零件集中噴涂)。這減少了不同熱噴涂工藝間的干擾問題，確保了設(shè)備的穩(wěn)定性，提高了熱噴涂操作的持續(xù)性和噴涂質(zhì)量。
質(zhì)量控制至關(guān)重要
保證正確的熱噴涂參數(shù)是確保涂層質(zhì)量的基礎(chǔ)，為建立正確的熱噴涂參數(shù)，并且解決在熱噴涂過程中參數(shù)漂移導(dǎo)致的涂層質(zhì)量降低問題，相關(guān)的質(zhì)量檢驗工作非常重要。
Metco320NS的質(zhì)量控制包括硬度檢查和金相檢查。在對實際零件進行熱噴涂前需要制作熱噴涂試片，然后對試片進行硬度檢查和金相檢查。試片硬度檢查包括常規(guī)HR15Y硬度檢查和試片時效后硬度檢查，常規(guī)硬度檢查要滿足45-70HR15Y要求，失效后硬度檢查時硬度值應(yīng)大于零。在硬度檢查后要進行金相檢查，檢查項目包括界面污染、裂紋、松孔、氮化硼含量和鋁硅含量。只有上述硬度檢查和金相檢查全部通過后，才能以制作試片的熱噴涂參數(shù)來噴涂實際零件。
在對實際零件噴涂后，要對每個零件進行實際HR15Y硬度檢查，不滿足要求的零件應(yīng)重新噴涂。從整個質(zhì)量控制環(huán)節(jié)來看，氮化硼含量/鋁硅含量和實際零件HR15Y是質(zhì)量檢查的難點，氮化硼含量高則零件硬度值低，而氮化硼含量低則零件硬度值高，往往要達到兩者的合理匹配難度很大。對此，Ameco相關(guān)人員專門立項對此進行了技術(shù)攻關(guān)，以不同熱噴涂參數(shù)制作了大量的試片，并且根據(jù)每個零件尺寸制作了專門的硬度試驗工裝，最終尋找到了行之有效的熱噴涂參數(shù)并且固化了下來。
一分耕耘，一分收獲。Ameco相關(guān)人員以鍥而不舍的精神和精益求精的態(tài)度，在Metco320NS涂層熱噴涂方面取得了卓越的成績，贏得了客戶的信任和良好評價。一些客戶因Ameco優(yōu)良的Metco320NS涂層質(zhì)量，將發(fā)動機送至Ameco進行大修。