某型航空發動機過熱金屬屑信號器涂層修復工藝改進研究

張露西，楊 浩，謝 笑，屈 君，曾憲藝

（成都航利<集團>實業有限公司 四川 成都 611936）

0 引言

某型航空發動機過熱金屬屑信號器安裝在渦輪后支點的滑油回油泵的回油管路和從渦輪后支點向輔助滑油箱和放油接管嘴放滑油的管路上。過熱金屬屑信號器的電路與滑油金屬屑信號器電路并聯。其主要由永久磁鐵、圍繞磁鐵配置的磁極組成，在磁鐵和磁極之間的間隙中配置有可熔片。當檢測到滑油中金屬微粒積聚超標[1]，或在可熔片熔化滑油溫度超過227 ℃時，過熱金屬屑信號器導通，傳輸轉速急降信號“CO”[2]。

過熱金屬屑信號器浸入滑油中的工作表面涂層為環氧樹脂[3-4]，其功能是對信號器工作部位進行保護及絕緣。該涂層在外場工作及返修時經常出現裂紋、掉塊等現象，必須進行修復[5]，即去除老舊涂層，涂抹新涂層。在修復過程中，舊涂層的去除、新涂層的固化、打磨修整一直都是棘手的問題。

隨著環氧樹脂涂層修復技術[6-7]的快速發展，傳統的涂層修復技術已經不能滿足其性能指標的要求。傳統的環氧樹脂涂層修復方法是全流程使用較為落后的工具進行人工修復。因此，該方法存在除膠及打磨效率低、修復后的涂層不均勻、修復涂層質量不高等問題。

針對上述問題，本文對過熱金屬屑信號器環氧樹脂涂層修復技術進行改進研究，設計了砂輪打磨吸塵一體機，在提高打磨效率的同時提高打磨質量，減少粉塵污染。同時設計了砂輪機打磨工裝，用于過熱金屬屑信號器打磨時的固定，并能旋轉以保證打磨的均勻性，進行限位以避免損傷過熱金屬屑信號器。為提高涂層修復質量，設計了涂層固化定型自動翻轉機，實現涂層固化時的自動勻速翻轉，避免人工翻轉導致的不均勻、凸瘤等現象。

1 機理分析

過熱金屬屑信號器主要由永久磁鐵、電磁極和殼體組成，如圖1所示。永久磁鐵和電磁極的上部大間隙和下部小間隙中裝滿了絕緣材料和可熔片，可熔片不構成永久磁鐵和電磁極間的接觸；絕緣套筒使磁極和磁鐵與殼體隔開。

圖1 過熱金屬屑信號器結構示意圖

從渦輪后支點收油池中由渦輪后滑油回油泵抽回的滑油、放至輔助滑油箱或機外的滑油流過熱金屬屑信號器頂端并轉90°彎時，金屬屑沉積并被磁鐵吸住，永久磁鐵和電磁極之間的顆粒橋使電路接通，會發出“CO”報警；滑油溫度超過227 ℃時，可熔片熔化，永久磁鐵和電磁極間的電路接通，也會發出“CO”報警信號。

過熱金屬屑信號器工作時，環氧樹脂涂層浸泡在滑油中，且滑油溫度不斷升高。因此，環氧樹脂涂層需要承受高溫和滑油侵蝕，從而導致環氧樹脂涂層裂紋、掉塊現象。

2 傳統環氧樹脂涂層修復方法

過熱金屬屑信號器環氧樹脂涂層修復的傳統方法，在修復的全過程中，使用較為落后的工具，且過于依賴人的經驗，已不能滿足新形勢下生產需求。環氧樹脂涂層修復分為三個環節，即除膠環節、涂膠環節、打磨環節。

除膠環節采用機械方法，使用刮刀或者銼刀除去涂層，耗費人力和大量時間，工作效率較低，影響生產，且打磨時產生的環氧樹脂粉塵極大影響人身安全。

涂膠環節采用非模具定型固化，因膠液具有流動性，涂于產品表面后，膠液在重力作用下向下流動，從而造成產品涂層不均勻，形成凸瘤，影響涂層質量；采用模具定型固化，涂層固化后，涂層表面易存在大量氣泡和沙眼，且產品與模具分離過程中涂層易隨模具脫落，同樣影響涂層質量。采用這兩種涂層固化方法涂層質量較低，極易導致產品返工修復，造成成本損失。

涂層膠液固化后，為保證產品外觀質量及后續安裝，要使用銼刀或者刮刀對涂層打磨修復，過程與除膠環節一樣，同樣耗費人力和大量的時間。

為此，需要研究一種涂層修復質量高、修復效率高的涂層修復工藝[8]。

3 砂輪打磨吸塵一體機

3.1 設計原理

砂輪打磨吸塵一體機主要由砂輪、電動機、吸塵管路、打磨工裝組成，模型圖如圖2所示。設計思路為利用電動機帶動砂輪，砂輪機打磨工裝用于過熱金屬屑信號器打磨時的固定，并能自動勻速旋轉式地打磨環氧樹脂涂層，以保證打磨的均勻性，同時進行限位以避免損傷信號器，吸塵管路將打磨掉的粉塵進行收集，減小環境污染。涂層膠液固化后，為保證產品外觀質量及后續安裝，需對涂層再次打磨修復。因此，可以使用砂輪打磨吸塵一體機完成涂層固化后的打磨修復。

圖2 砂輪打磨吸塵一體機模型圖

3.2 試驗驗證

傳統的環氧樹脂涂層打磨方法采用手工銼刀打磨除膠，每個產品除膠需耗時20分鐘，費時費力。同時打磨掉的粉塵對修理環境造成一定的污染，吸入人體有一定的危害。現按砂輪打磨一體機設計原理制造實物，采用砂輪打磨吸塵一體機，節約人力時間，70%的粉塵被收集，環境污染減小，每個產品除膠僅耗時2分鐘。采用傳統的打磨方法與砂輪打磨吸塵一體機去除涂層后的對比，如圖3所示。

圖3 對比圖

4 涂層固化定型自動翻轉機

4.1 設計原理

涂層固化定型自動翻轉機利用環氧樹脂膠液的流動性，敷涂膠液后將產品固定在底板上，并進行自動勻速翻轉以保證涂層的均勻性。涂層固化定型自動翻轉機主要由電機組件、聯軸器、立板、底板、底座組成，模型圖如圖4所示。

圖4 涂層固化定型自動翻轉機模型圖

4.2 試驗驗證

按設計原理，在底板設計了兩圈固定產品的螺樁，內圈可固定8個產品，外圈可固定12個產品，涂層固化定型自動翻轉機設計圖如圖5所示。將重新敷涂環氧樹脂膠液后的過熱金屬屑信號器固定在底板上，給整個涂層固化定型自動翻轉機裝置通電后，按“啟動”按鈕，底板開始勻速旋轉，利用環氧樹脂膠液的流動性，能夠保證過熱金屬屑信號器在重力和勻速旋轉的作用下環氧樹脂涂層均勻，無凸瘤現象。涂層固化定型自動翻轉機裝置工作過程中，可以根據實際情況需求，進而控制底板旋轉的速度；若出現突發情況，可按“暫停”或“停止”按鈕，使之停止旋轉。

圖5 涂層固化定型自動翻轉機設計圖

傳統的涂層固化方法是人工翻轉。膠液涂抹后，在重力的作用下滴落，需要人工每10分鐘翻轉一次以保證其均勻性，固化效率低，且易出現涂層不均勻的現象，如圖6所示。而涂層固化定型自動翻轉機則可以一次操作完成20個產品涂層固化，大大提高了修復效率，并有效避免了人工翻轉導致的不均勻現象，解放人力同時提高涂膠質量。

圖6 傳統的涂層固化方法

5 涂層修復過程

過熱金屬屑信號器環氧樹脂涂層有裂紋、掉塊或其他明顯損傷時，需通過除膠、涂膠、打磨等工序進行涂層修復。涂層修復流程如圖7所示。

圖7 涂層修復流程圖

5.1 除膠工序

將過熱金屬屑信號器固定在砂輪機打磨工裝上，自動勻速旋轉，利用電動機帶動砂輪勻速旋轉，即可進行打磨除膠。

5.2 涂膠工序

除膠后，清洗產品上的殘余物，以保證與過熱金屬屑信號器敷涂面結合緊密。按標準比例配置環氧樹脂膠液，均勻涂抹在原涂膠部位。而后將其固定在涂層固化定型自動翻轉機的底板上，勻速翻轉直至涂層固化。

5.3 打磨工序

涂層完全固化后，為保證產品能夠順利安裝在濾網孔中，因此再次使用砂輪打磨吸塵一體機對涂層打磨修理，打磨過程與除膠工序一致。砂輪機打磨工裝具備限位功能，涂層打磨至合格的位置。

6 試驗及論證

為了驗證采用環氧樹脂涂層修復改進技術后產品的可靠性，進行了以下試驗及驗證工作，如表1所示。

表1 涂層修復后的過熱金屬屑信號器性能試驗

通過試驗驗證，經涂層修復技術改進后，過熱金屬屑信號器修理合格。

7 結論

本文開展了過熱金屬屑信號器環氧樹脂涂層修復技術改進研究，通過設計砂輪打磨吸塵一體機、涂層固化定型自動翻轉機，解決了傳統環氧樹脂涂層方法的不足問題。通過試驗驗證，結果表明，提高了產品涂層質量，提高了涂層修復效率；同時，極大縮短了產品修復周期，并將修復人員數量從過去的3人縮減到1人，涂層修復時間由原來的40分鐘減少到4分鐘，修復周期縮短90%，粉塵70%被收集。該修復方法具有較強的實用性，可推廣至具有類似結構的電氣類產品涂層修復。