某型發動機鋁合金密封面劃痕修復研究

唐景凡 陸海 楊健偉

摘要：基于某型發動機鋁合金隧道管密封面損傷情況，分析了隧道管的材料、損傷原因及損傷形式，制定出隧道管不同損傷程度的劃痕修復措施。若劃痕深度小于0.1mm，采用打磨的方式消除劃痕；若劃痕深度大于0.1mm，采用涂抹膠粘劑的方式修復劃痕。對修復后的隧道管進行充分的試驗驗證，試驗結果滿足隧道管技術指標和使用要求。本文結論可為鋁合金或其他金屬材料的劃痕修復提供參考。

關鍵詞：鋁合金；密封面；劃痕深度；劃痕修復

Keywords：aluminum alloy；sealing surface；scratch depth；scratch repair

0 引言

鋁及鋁合金因具有密度小、比強度高、耐蝕性強、塑性好等一系列優點[1-3]，廣泛應用于航空航天、交通運輸、機械裝備、核電等領域。由于鋁合金質軟不耐磨，在生產、制造、服役及維修過程中不可避免會造成結構損傷，其中鋁合金劃痕損傷是最常見的故障之一，若劃痕處于密封件配合面，將引起密封件的失效如漏油、漏氣等，嚴重影響使用性能。目前，國內外針對鋁合金劃痕修理手段的研究一般為打磨圓滑過渡[4]，而對其他修理技術研究較少。打磨修復的方法存在一定局限性，如劃痕較深、損傷面積較寬，打磨修理后會引起尺寸超差、陽極化層大面積破壞等。因此，探索鋁合金劃痕修復措施十分必要，可確保其使用壽命、安全性及功能滿足特定的服役要求。

本文詳細介紹了某型發動機鋁合金隧道管密封面劃痕損傷修復方法，根據損傷程度和范圍確定了不同的修理方法。鋁合金劃痕成功修復的經驗可為今后產品設計和使用維修等提供參考，也為后續劃痕損傷修復的工程實際應用提供借鑒。

1 劃痕損傷分析

1.1 設計缺陷

某型發動機隧道管材料為5A05防銹鋁合金，表面處理為鉻酸陽極化，硬度較低、耐磨性差。隧道管后端與供油調節器通過卡槽對接（見圖1），供油調節器端口處為不銹鋼材質，表面硬度和耐磨性能遠遠高于鋁合金。此外，由于隧道管與供油調節器之間的間隙極小且凹槽邊緣鋒利，隧道管與供油調節器在分解和裝配轉動過程中極易刮傷隧道管與供油調節器密封的配合面（見圖2），引起滲油現象。

1.2 密封膠圈老化

供油調節器端口與隧道管密封配合面接觸位置雖然有兩道密封膠圈，但隨著貯存時間的延長，密封膠圈老化，失去原有的彈性，隧道管與供油調節器在分解、裝配過程中也會劃傷隧道管內壁。若隧道管劃痕處于密封膠圈內，將嚴重影響密封效果。

2 修理過程

2.1 修復工藝設計

開展鋁合金隧道管劃痕修復，需對劃痕損傷程度進行判定，選擇合適的修理方法，詳細的修理工藝流程如圖3所示。

采用劃痕深度測量儀對不同損傷深度的隧道管樣件進行測量，當劃痕深度小于0.1mm時，在不影響尺寸配合的情況下可采用打磨的方法進行局部圓滑過渡。若劃痕深度超過0.1mm，打磨的方法會造成隧道管配合面尺寸超差，且對鋁合金陽極化層造成較大面積的破壞，故需采用填補高性能膠黏劑（DG-4）的方式對劃痕進行修復，再將多余的膠黏劑打磨去除，并對修復后的隧道管進行效果驗證。

2.2 修復過程

選取兩組不同深度的隧道管劃痕進行修復（見圖4），分別采取打磨和涂膠黏劑兩種修理方法。圖4中較淺劃痕的劃痕深度為0.08mm，僅用金相砂紙進行打磨即可消除，并圓滑過渡。圖4中較深劃痕的劃痕深度為0.23mm，先對其涂抹高性能的DG-4膠黏劑，待膠黏劑固化（室溫固化48h）在劃痕中后，再將多余的膠黏劑用砂紙打磨光滑。

2.3 修復效果驗證

對兩件修復后的隧道管損傷面進行試驗驗證，需滿足工藝及性能的要求。

1）對修復后的損傷面進行尺寸和表面粗糙度測量，測量結果見表1，均符合隧道管技術要求（Φ56+00.045mm，粗糙度不大于1.4μm）。

2）采用涂膠的方法修復劃痕。由于膠層較薄，需對修復后的2#隧道管與供油調節器進行裝配和分解，試驗過程中檢查膠層是否脫落。經反復5次裝配和分解試驗，膠層均未脫落。

3）隧道管與供油調節器連接處的服役環境處于低壓靜密封狀態，周圍環境油壓為0.04MPa。分別對兩件修復后的隧道管進行壓力液壓試驗，選取0.04MPa、0.2MPa、0.4MPa三種試驗壓力分別保壓48h、24h、12h，試驗結果如表2所示。從表2可以看出，修復后的隧道管在三種試驗壓力下保壓不同時間后均未出現漏油現象，證明其密封性能良好。

針對隧道管劃痕損傷故障，采用打磨或填補膠黏劑修復，經充分試驗驗證，證明該修復方法可滿足隧道管的技術工藝及服役條件要求。

3 結論

本文對鋁合金隧道管密封面劃痕產生的原因進行了詳細分析，并完成了兩組不同深度的隧道管劃痕修復及修復效果驗證。主要結論如下：

1）通過對鋁合金隧道管密封面損傷程度進行分析研究，制定兩種不同的修理措施。從修復過程及試驗驗證結果可以看出，采用打磨和填補膠黏劑的方法進行修復是可行的，已取得了良好的效果，滿足工藝及使用要求。

2）可將該修復方法應用到其他金屬材料密封面或連接靜密封面的劃痕損傷修復工作中。

參考文獻

[1] 周芝凱，宋丹，王國威. 鋁合金陽極化的研究進展[J].熱加工工藝，2020，49（18）：8-16.

[2] 田宏偉，陳添翼，盧亞平，等.鋁合金熱處理的研究進展[J].熱加工工藝，2020，49（16）：28-36.

[3] 劉兵，彭超群，王日初. 大飛機用鋁合金的研究現狀及展望[J].中國有色金屬學報，2010，29（9）：1705-1715.

[4] 羅裕富.小型飛機鋁合金結構修理簡析[J].科技創新導報，2013（18）：50-52.