組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)殼體滲漏封閉技術(shù)研究

彭杰 王嘯

【摘 要】某型組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)在使用過程中，發(fā)生多起殼體滲漏故障，檢查發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象為殼體外部出現(xiàn)滑油滲漏。原因是殼體材料鑄造成形，可能存在一定的內(nèi)部疏松、氣孔等缺陷，在長期使用過程中，出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。隨著使用時(shí)間增加，出現(xiàn)滲漏故障越來越多。本文將對(duì)殼體滲漏故障的解決方法進(jìn)行分析。

【關(guān)鍵字】殼體；滲漏；封閉

中圖分類號(hào)： TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）32-0012-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.32.004

【Abstract】Several cases of leakage failure during the operation of a type of IDG. The reason is that the housing`s material is cast into shape， which may have some defects such as internal porosity and pores， and leakage occurs during long-term using. Leakage failures are increasing as use time increase. In this paper，the solution of leakage fault of housing is analyzed.

【Key words】Housing； Leakage； Post-sealing

0 概述

某型組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)在外場使用過程中，發(fā)生多起殼體外部滲漏故障，其中2013年、2014年和2015年外場使用過程中，均發(fā)生了殼體外部出現(xiàn)滑油滲漏故障而返廠。因殼體材料為МЛ-10鎂鋁合金，鑄造成形，其材料和制造工藝特性決定了殼體可能存在一定的內(nèi)部疏松、縮孔、氣孔等缺陷，在長期使用過程中，由于高溫、振動(dòng)、腐蝕等原因?qū)е職んw出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。一直以來無法進(jìn)行排故修理而報(bào)廢，因組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)價(jià)值高、國內(nèi)備件較少，經(jīng)濟(jì)損失很大，因此，開展該型組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)滲漏故障分析，排除滲漏故障具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 故障現(xiàn)象

某型組合傳動(dòng)發(fā)電裝置在部隊(duì)外場使用過程中，發(fā)生殼體外部滑油滲漏故障，返廠試驗(yàn)檢查發(fā)現(xiàn)：殼體有多處滲漏（見圖1）。

殼體是組合傳動(dòng)發(fā)電機(jī)恒速傳動(dòng)裝置的一個(gè)部件，用于安裝組合泵、液壓機(jī)、差動(dòng)機(jī)構(gòu)、活門、電磁鐵、旋流器等零部件，與蓋形成一組配套件（見圖2），也是組合發(fā)電機(jī)姿態(tài)油箱的主體部分，工作時(shí)內(nèi)腔壓力0.05MPa～0.1MPa。

2 殼體滲漏故障分析

殼體材料為МЛ-10鎂鋁合金，采用鑄造工藝成形，其材料和制造工藝的特性決定了殼體結(jié)構(gòu)內(nèi)部可能存在一定的疏松、縮孔、氣孔等缺陷，在長期使用過程中，由于各種原因：高溫、振動(dòng)、腐蝕等，導(dǎo)致殼體出現(xiàn)滲漏故障。

3 殼體滲漏的封閉工藝分析

3.1 殼體補(bǔ)焊封閉分析

（1） 殼體制造過程中的補(bǔ)焊工藝分析

由于發(fā)電機(jī)價(jià)值高，為了排除殼體滲漏故障，曾向研制單位：南京機(jī)電液壓工程研究中心咨詢排故方法，經(jīng)咨詢了解，在殼體鑄造和后期機(jī)械加工過程中，也有出現(xiàn)殼體滲漏的情況，因殼體處于初始加工階段，所有裝配尺寸都沒有加工，通常采用兩種排故工藝方法：一是在殼體滲漏處采用直接補(bǔ)焊的工藝方法，二是在殼體滲漏點(diǎn)制M5或M6螺紋孔，再制一螺紋相同厚度合適的螺樁，將螺樁擰入螺紋后在四周進(jìn)行補(bǔ)焊封閉，再將凸出的螺樁打磨齊平（見圖3）。

（2）МЛ-10（ZM6）鎂鋁合金焊接工藝性分析

——Mg的熔點(diǎn)低（651℃），導(dǎo)熱快，用大電流焊接，滲漏及近滲漏區(qū)金屬易產(chǎn)生過熱和晶粒漲大。

——氧化性極強(qiáng)，焊接時(shí)易形成氧化鎂和鎂的氮化物，造成焊縫夾渣，使接頭性能變壞。

——熱膨脹系數(shù)大，焊接過程中易引起較大的熱應(yīng)力。

——Mg容易與一些合金元素（如Cu，Al，Ni等）形成低熔點(diǎn)共晶體，易產(chǎn)生熱裂紋。

——易產(chǎn)生氣孔。

（3）МЛ-10鎂合金鑄件補(bǔ)焊的缺陷

МЛ-10鎂合金鑄件補(bǔ)焊時(shí)易產(chǎn)生：夾渣、疏松、欠鑄、冷隔、砂眼、裂紋、縮孔、氣孔及機(jī)械損傷等缺陷。

（4）鑄件補(bǔ)焊工藝對(duì)零件補(bǔ)焊適用性的影響

鑄件補(bǔ)焊前需要進(jìn)行預(yù)熱。殼體需采用整體預(yù)熱。ZM6鎂合金鑄件預(yù)熱溫度為380℃-430℃；對(duì)于補(bǔ)焊后不進(jìn)行熱處理的鑄件，預(yù)熱溫度不應(yīng)超過鎂合金的時(shí)效溫度。

從鑄件補(bǔ)焊工藝可以確定，南京機(jī)電液壓工程研究中心所采用的兩種堵漏方法，其核心工藝就是鑄件補(bǔ)焊，因作為成品件的殼體，由于內(nèi)部有眾多的配合尺寸，其形位公差要求很高，如果進(jìn)行補(bǔ)焊，在380℃-430℃的溫度下進(jìn)行預(yù)熱時(shí)，殼體裝配尺寸的形位誤差發(fā)生大的變化，嚴(yán)重影響殼體內(nèi)部裝配零件的相互位置關(guān)系，引起裝配故障，存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。

通過以上分析，殼體制造過程中進(jìn)行的這兩種補(bǔ)焊工藝方法，只適用于殼體在加工初期出現(xiàn)的殼體滲漏故障的排除，不適用于成品件殼體的補(bǔ)焊修理。

3.2 518封孔劑封閉工藝分析

在通過對(duì)多種工藝方法進(jìn)行分析篩選后，考慮采用518封孔劑（Q/6S 2311-2010）對(duì)殼體滲漏表面進(jìn)行封孔處理。518封孔劑具有較強(qiáng)的滲透能力，可深入到零件微裂紋、微孔中，涂層薄、粘接力強(qiáng)不易脫落，并提高耐腐蝕性能，解決零件氣密性問題，達(dá)到封孔目的。

3.3 殼體滲漏的封閉

（1）分解恒裝部分：將殼體從恒裝上拆下，并取出殼體中的電磁鐵等可拆解零件。

（2）對(duì)分解后的殼體進(jìn)行檢查，并在殼體滲漏處用記號(hào)筆做出漏油區(qū)標(biāo)志（見圖2）。

（3）零件除油：將零件完全浸入清潔的航空洗滌汽油中浸泡至少5min，隨后用毛刷等輔助工具清洗零件表面油污。

（4）超聲波除油：在加入AM-1或DX-3金屬清洗劑的水溶液中用超聲波清洗零件（10～30）min。除油后將零件浸入流動(dòng)冷水中徹底清洗。

（5）熱風(fēng)干燥：將零件先用干凈的壓縮空氣吹干，尤其是內(nèi)孔表面，然后在溫度為（50～80）℃的熱風(fēng)槽中干燥30min以上。

（6）無水乙醇清洗、烘干：將零件封閉表面（腔體內(nèi)表面）用無水乙醇擦洗一遍，自然晾干。將零件在烘箱中加溫（130～150）℃，保溫（1～2）h。

（7）封閉：戴耐熱手套將加溫的零件迅速從烘箱中取出，用毛刷蘸封孔劑在滲漏的內(nèi)腔部位，立即采用518封孔劑進(jìn)行封閉處理，注意控制時(shí)間，確保零件封閉完成時(shí)表面溫度不低于100℃。刷涂過程用毛刷反復(fù)交叉的進(jìn)行，使封孔劑均勻涂覆于零件表面，要求涂刷表面沒有氣泡。

（8）干燥、固化：清除多余封孔劑，室溫條件下放置6h以上，然后在溫度（140～160）℃下保溫3h。

（9）外觀質(zhì)量檢查：封閉層不允許有起泡、起皮、分層、剝落等故障。

（10）按照（1）～（6）進(jìn)行第二遍、第三遍封閉。

（11）外觀質(zhì)量檢查：封閉層不允許有起泡、起皮、剝落等故障。

（12）進(jìn)行磨合試驗(yàn)，檢查密封性不允許滲漏。

（13）再次分解進(jìn)行內(nèi)表面質(zhì)量檢查，不允許有起泡、起皮、剝落等故障。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

（1）磨合試驗(yàn)檢查

裝配試驗(yàn)后進(jìn)行磨合試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)檢查恒裝表面不允許有滲漏現(xiàn)象，分解檢查，殼體封閉層應(yīng)無起泡、起皮、分層、剝落等故障，通過分解檢查可以有效的判斷殼體封閉層的質(zhì)量，試驗(yàn)驗(yàn)證封閉的有效性及產(chǎn)品性能是否滿足產(chǎn)品的使用要求。

（2）動(dòng)密封試驗(yàn)：按照工藝要求在磨合試驗(yàn)的同時(shí)檢查轉(zhuǎn)速4340r/min～8680r/min、工作液溫度在70℃～140℃范圍內(nèi)、負(fù)載從0～30KW，殼體內(nèi)壓力為（0.05～0.1）MPa，工作試驗(yàn)8小時(shí)，在整個(gè)工作過程中，檢查殼體表面無滲漏現(xiàn)象。

（3）靜密封試驗(yàn)：將滑油注滿整個(gè)發(fā)電機(jī)，加壓力（0.15±0.01）MPa，保持這一狀態(tài)10min，檢查殼體不滲漏。工作壓力降至0.02MPa，保持2h后，再次檢查殼體無滲漏現(xiàn)象。

（4）產(chǎn)品性能試驗(yàn)：按照組合傳動(dòng)裝置工藝裝配并進(jìn)行性能試驗(yàn)，產(chǎn)品性能應(yīng)符合技術(shù)要求，殼體表面無滲漏故障。

（5）可靠性試驗(yàn)：性能試驗(yàn)合格后，將組合發(fā)電機(jī)腔內(nèi)灌滿滑油，靜置10晝夜，外觀不允許有滲油現(xiàn)象。

（6）封閉效果：在首次進(jìn)行殼體滲漏部位內(nèi)腔封閉后，在試驗(yàn)驗(yàn)證階段，磨合試驗(yàn)檢查、動(dòng)密封檢查、靜密封檢查、性能檢查都合格，但在可靠性檢查時(shí)，將組合發(fā)電機(jī)腔內(nèi)灌滿滑油，靜置7晝夜后，原殼體3個(gè)漏油點(diǎn)中出現(xiàn)2處滲油現(xiàn)象（見圖4），只有一處一次性封閉合格，經(jīng)研究分析，可能是МЛ-10鎂鋁合金在鑄造成形時(shí)其內(nèi)部疏松、縮孔、氣孔等缺陷較大，單面封閉效果不能達(dá)到完全封閉，需在殼體外部再進(jìn)行二次封閉。

（7）二次封閉：將殼體滲漏處部表面除漆、除油、清洗干凈后按照第4條（7）～（11）再進(jìn)行外部表面的封閉（見圖5）。

（8）封閉后，按照第5條（1）～（4）試驗(yàn)驗(yàn)證，殼體不滲漏。為了驗(yàn)證封閉的可靠性，在組合發(fā)電機(jī)腔內(nèi)灌滿滑油，靜置30晝夜后再觀察，外觀沒有滲油現(xiàn)象，滲漏故障排除。

5 修理中的風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)

（1）殼體進(jìn)行封閉后，其封閉層不能達(dá)到預(yù)期的封閉效果，殼體仍有滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）殼體封閉層不耐滑油、不耐高溫，引起封閉層脫落導(dǎo)致恒裝內(nèi)部產(chǎn)生多余物的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）密封效果的時(shí)效性。

（4）518封孔劑用于軸類零件硬鉻鍍層封孔效果明顯，該工藝沒有在МЛ-10材料和鑄造件上使用過，因鑄造件零件結(jié)構(gòu)疏松、內(nèi)部存在著多種可能的缺陷，也沒有在殼體類零件上使用，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）518封孔劑對(duì)于МЛ-10材料適用性。

6 應(yīng)對(duì)措施

（1）用航空洗滌汽油將殼體徹底洗凈，并采用超聲波清洗，防止殼體表面殘留油液，造成封閉層粘接不牢靠，導(dǎo)致封閉層脫落。

（2）嚴(yán)格按照518封孔劑工藝進(jìn)行封閉操作，對(duì)零件進(jìn)行預(yù)熱處理，避免由于封閉工藝不當(dāng)引起的封閉層質(zhì)量問題。

（3）采用同樣的殼體材料，進(jìn)行耐油、耐高溫試驗(yàn)，驗(yàn)證封閉劑耐油和耐溫性，防止由于封孔劑本身性能不滿足滑油和高溫環(huán)境的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

（4）518封孔劑沒有在МЛ-10材料和鑄造件上使用過，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。為此，按照518封孔劑（Q/6S 2311-2010）規(guī)定的試驗(yàn)方法，首先采用試片進(jìn)行工藝試驗(yàn)：

——使用前，按照2：1封孔劑組分A和B進(jìn)行配比后混合均勻。

——將配比好的封孔劑涂在與殼體同材質(zhì)的試片上，初步固化后，指壓封孔劑應(yīng)不粘手，完全固化后用丁酮棉球擦拭封孔劑表面20次，封孔劑應(yīng)不溶解，不失光。

——耐油性檢查，將涂覆封孔劑的試片完全固化后放入60℃的潤滑油中，浸泡24h，取出后用紗布擦拭干凈。檢查封孔劑表面封孔膜無失光、起皺、鼓泡和脫落現(xiàn)象。

——耐溫性檢查：將試片放入200℃±10℃的烘箱中，保溫24h，取出后冷卻至室溫，檢查表面，不應(yīng)鼓泡、起皺、龜裂、脫落。

——經(jīng)試片試驗(yàn)合格后，再進(jìn)行殼體的封閉，確保封閉效果達(dá)到滿足使用要求。

（5）咨詢621所關(guān)于518封孔劑對(duì)于МЛ-10材料適用性需做的實(shí)驗(yàn)，在后續(xù)的時(shí)間內(nèi)根據(jù)621所的建議進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，以論證該518封孔劑封閉的適用性。

7 結(jié)論

綜上所述，采用518封孔劑能夠很好地滿足殼體滲漏的封閉需要，在嚴(yán)格按工藝操作的情況下，封閉效果可靠。為了能夠有效避免可能的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，下一步需對(duì)518封孔劑對(duì)于МЛ-10材料適用性做相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

8 致謝

對(duì)所有支持和幫助過我的各位領(lǐng)導(dǎo)和同仁表示忠心的感謝！

【參考文獻(xiàn)】

[1]楊宏偉.鎂合金鑄件缺陷補(bǔ)焊技術(shù)[M].西安交通大學(xué).2004.

[2]北京航空材料研究院.518封孔劑.Q/6S2311-2010.