等离子体喷涂技术属于表面工程中的热喷涂加工技术,其主要特点是以等离子焰流为喷涂加工的热源。以高温、能量集中、喷涂工艺气氛对各种难熔材料而言,具有较好的热源,且烟流中粉末材料飞速高,因此为获得结合良好、结构致密的喷涂加工涂层提供了条件。
一、等离子喷涂加工工艺特点。
(1)基体受热小,零件不变形,不改变热处理状态。
(2)喷涂加工的材料很多,涂层类型也很多。
(3)工艺稳定,涂层质量好。
二、等离子喷涂加工技术的应用。
由于航空发动机朝着高性能、高翻修寿命、高可靠性、低燃油消耗、低成本的方向发展,热喷涂加工技术也得到了快速发展。一种新型的发动机有3000多个零件,其表面需要采用热喷涂加工工艺来处理,可见,热喷涂加工技术已在航空工业中得到广泛应用。在这些优点中,由于等离子喷涂加工具有成本低、效率高、操作简单、涂层质量好、适于大规模、大规模生产等诸多优点,已占航空发动机喷加工零件的80%以上。
飞机发动机热喷涂加工涂层主要包括耐磨涂层、热障涂层、密封涂层和高温保护涂层。
1、耐磨涂料。
飞机发动机部件的工作条件非常恶劣(高温、高转速、振动、高负荷),又会受到粘着、磨粒、腐蚀、疲劳等多种磨损形式,从而影响着发动机的性能和使用寿命。
2、封口涂层。
飞机燃气轮机都有较为完整的气路封闭系统。该系统由轴、叶尖、叶尖、压气机、涡轮等各个层次之间的40~60个密封圈组成,其优劣直接影响到发动机的功率、推力和效率。例如涡轮外环(即叶尖径向间隙)封口,根据设计要求,叶尖间隙与叶片长度之比每增加1%,涡轮效率损失就增加1%~3%。显然,气路封严是提高气路密封效率和性能的重要途径。因此,在设计中经常采用可磨损封严涂层,以实现气路封闭
热喷工艺封闭涂层主要有两类,即主动研磨涂层和可磨损涂层(被动)。
(1)主动磨削涂层(研磨材料)一般为坚硬的抗磨损灰色氧化铝涂层,喷涂加工在封封篦齿上。当转子高速旋转时,就像砂轮一样磨出相应的金属蜂窝密封块,并且尽可能地避免自身的磨损。这些都要求涂层的结合强度高、硬度高、保温性能好。
(2)可磨损涂料要求涂层柔软易磨,并且具有润泽“性能”、抗冲击、抗热振动、与基体结合良好。
综上所述,随着等离子喷涂加工技术和配套系统的进一步发展,等离子喷涂加工技术将在航空发动机涂层产品中得到更加广泛的应用。