[发明专利]一种航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造系统及工艺

说明书

本发明公开一种航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造系统及工艺，用于对汽缸组件的盲孔进行等离子喷涂，包括喷涂装置，喷涂装置包括第一动力机构、喷枪组件和第二动力机构，通过第一动力机构驱动汽缸组件在水平和竖直方向运动，并确保汽缸组件定位稳固；通过第二动力机构驱动喷枪组件绕盲孔的中心旋转，保证所制备的涂层能够沿盲孔内壁均匀分布；喷枪的喷嘴端伸入盲孔内，喷枪的管路端与喷枪支座滑动连接，喷枪相对于盲孔中心的位置可调节，喷枪可偏离盲孔中心，喷涂距离不再固定，以改变喷涂距离，粉末能够充分熔化，涂层质量好，避免热量堆积，减小汽缸组件热变形；盲孔开口朝下与第一动力机构连接，避免粉尘在盲孔内堆积，减小粉尘污染。

技术领域

本发明涉及再制造技术领域，尤其涉及一种航空活塞发动机废旧汽缸组件盲孔等离子喷涂再制造系统及制备工艺。

背景技术

航空活塞发动机是通航飞机的主要动力装置，汽缸-活塞组件的摩擦磨损是飞机发动机系统的主要机械故障之一。如图1所示，汽缸-活塞组件包括汽缸组件11、活塞12和连杆13，汽缸组件11包括汽缸筒111和汽缸头112。汽缸筒111的部分伸入汽缸头内与汽缸头112配合，汽缸筒111是由价格较贵的高强合金结构钢锻造制成，中部有深的整体式散热片，内表面经氮化处理并精密珩磨出特定的平顶网纹；汽缸头112是由铝合金铸造而成，兼有良好的导热性和重量轻的特点，能显著降低发动机整机重量，结构上涵盖了进气摇臂、排气摇臂、电喷嘴、进气门1121、排气门1122和散热片等，因此汽缸组件11技术复杂度和产品附加值较高，具有重要的维修和再制造价值。

由于航空活塞发动机常处于间歇操作(长时停放、偶尔飞行)、全功率运转(起飞、爬行和全速飞行等阶段)和不稳定冷却(冷却效果与飞机前进速度有关)等苛刻工况下，特别是汽缸-活塞组件上止点位置常因润滑油高温燃烧形成半干摩擦或干摩擦状态，再加上燃气压力、活塞12运动的速度和方向都处于急剧变化状态，使得汽缸、活塞环易于磨损、拉伤甚至断裂，汽缸筒111内表面上的网纹被磨损。该汽缸-活塞组件的磨损失效占航空活塞发动机摩擦磨损故障的45-65％，也直接导致了航空活塞发动机较短的大修间隔期和使用寿命。

由于航空活塞发动机汽缸筒111与汽缸头112的装配和拆解需采用特殊的胀缩工艺。对于废旧的汽缸组件11，如果在翻修过程中进行拆解，从可靠性和经济性的角度，该过程已经失去其再制造的价值和意义。因此，在不进行拆解的情况下，汽缸筒111上的孔为盲孔1111。

目前，航空活塞发动机废旧汽缸组件11的深度维修依旧由国外较传统的“扩缸+珩磨”式维修模式所主导，不仅要求较高的加工精度以满足尺寸容差标准，还需选配更大尺寸的非标活塞组件，造成零件互换性破坏、可维修次数有限、旧件利用率低，不仅导致航空活塞发动机的使用维护成本较高和更大的产品附加值浪费，也会影响通航飞机和军用无人机的使用寿命和飞行安全。

现有的内孔等离子喷涂方式主要有两种，一种为工件旋转(在下)、喷枪沿竖直方向作上下移动(在上)，但是因为航空活塞发动机的汽缸头112结构复杂且不对称(如汽缸头112周围各处分布着数量和大小不一的散热片)，因此汽缸组件11整体的重心并不在盲孔的中心，其在高速旋转过程中不稳定且易偏心，会导致所制备的涂层质量和厚度不均匀，同时，开口朝上的盲孔其内部粉尘更容易下沉堆积，很难排出，导致涂层污染，影响喷涂质量；另一种为工件固定(在下)、喷枪旋转(在上)，喷枪位于内孔的正中心处，其喷涂距离固定并小于内孔的半径，但是汽缸组件11上的盲孔内径较小，较短的喷涂距离使得粉末来不及熔化，涂层中会产生大量粉体和夹杂，降低涂层质量，同时，近距离的喷涂使得汽缸组件11温升较快，热变形大。

因此，现有的内孔等离子喷涂方式只适合于对通孔、大孔、规则型内孔件的增材修复，而对于这种结构精密复杂、非对称、孔径小、盲孔和内壁材质强度较高的航空活塞发动机汽缸组件11，现有技术方案尚不能实现针对这些航空活塞发动机废旧汽缸组件11的高质量再制造，对目前汽缸筒111内壁出现的划伤、磨损、腐蚀等失效形式无法进行有效修复，致使旧件利用率低、零件互换3差、整机性能降低，并产生大量报废汽缸，已造成巨大资源浪费和经济损失。

发明内容