民用航空器中HVOF技术运用分析

民用航空器中 HVOF技术运用分析

彭宇

长沙黄花国际机场机务保障部 410000

摘要：随着我国社会不断进展，交通领域也得到了较大的提升，社会各界都对民用航空器的维修加强了重视，应提升民用航空器的维修质量。而HVOF技术可以良好地应用于民用航空器的维修中，因此本文分析了HVOF技术的原理及特点，列举出当前民用航空器维修中的问题，提出了应用HVOF技术的注意事项及实践措施，希望为有关部门提供参考。

关键词：民用航空器；HVOF技术；运用措施

引言：高速氧燃气喷涂技术，也叫HVOF技术，出现至今已有多年历史，而该项技术也随着时间不断完善，至今为止已经在金属、涂层等维修养护中发挥了重要作用。为了提升民用航空器的维修质量，保障人民日常出行安全，应合理运用HVOF技术，保证民用航空器喷涂、维修与养护等工作的品质。

1. HVOF技术原理与特点

高速氧燃气喷涂技术起源于上世纪的瑞士，可以有效改善机械零件的修复及养护等工作的质量，延长各个零件的使用寿命，在印刷、纺织、航空、铁路等领域均有应用。HVOF技术可以将乙炔、丙烷等气体燃料或柴油、燃油等液体燃料结合氧气，通过喷枪而产生烈焰，设备内将材料运输到高温火焰处进行熔化与喷射，让各种材料高速喷溅于工件表面，利用火焰送粉进行粉末喷涂。

这项技术之所以能在各种热喷涂技术中脱颖而出，是因为其具有高度的焰流、高质量的涂层以及广泛的应用。在喷涂工作中，由于该技术可将焰流加速到每秒近2000米，通过高速的焰流，能大大增加喷涂工作的距离，甚至有的特殊设计的喷枪经过特殊设计可使火焰突破音速，且温度还相对较低，让材料减少被烧损的概率，提升涂层强度。另外也由于HVOF技术所用设备是通过压应力得到涂层，以此这种方法也可以用来喷涂较薄的涂层。

2. 传统民用航空器维修中的问题

传统民用航空器的维修与养护中，由于技术问题，会产生噪声、超高温等负面作用影响维修效果，或者发生一定程度的形变。很多航空器包括民用航空器在内，都对于零件的要求较高，需要零件具有较强的刚性与回弹性，但由于零件经常在塑性与喷涂等工序中存在问题，因此也降低了航空器对抗外力的能力，长此以往，其承载力也难以匹配实际需求。

传统航空器维修中，电镀硬铬技术较为广泛。这项技术已经应用了数十年之久，虽然这项技术的生产成本较低、操作相对简单，也可以让航空器表面保持光亮，但其结合强度较低，在遇到高负载时就会有涂层脱落的危险，且航空器运行中，会由于高温而造成损伤，氢脆引发的起落架断裂，严重威胁着飞机安全，已经难以满足当前飞机的实际需求。

1955年的爆炸喷涂技术也是当前广泛流传的技术，通过运用火花塞来为氧气等燃气点火，产生爆炸，通过爆炸的压力将粉末溶解并喷射于部件表面达到涂层效果，由于其喷涂沉积率较低，噪声巨大，对于细微孔洞难以施工，且成本造价高昂，已经到了被时代所淘汰的边缘。

同样在上世纪，等离子喷涂技术的问世也让人们对于高温喷涂相关技术，从想象转为了实际。等离子喷涂技术可通过喷枪内的正负极电源，通过接触引燃，与喷枪内的氮气或氩气反应生成等离子，通过压缩形成等离子弧，运送粉末经过碰撞喷涂于部件表面，达到喷涂效果。虽然等离子喷涂技术优于电镀硬铬技术与爆炸喷涂技术，但由于等离子喷涂技术在强化涂层时，通过涂层使压力均匀，难以提高涂层性能，且温度过高，因此对于部件会产生危害^[1]。

3. 民用航空器运用HVOF技术的注意事项

民用航空器在运用HVOF技术时，应充分注意一些技术上的要点，防止操作不当而造成的维修反效果。HVOF技术可以将一些粉尘通过高压喷枪进行喷射，因此对于设备的喷嘴长度、喷涂距离以及内部氧气与燃气在含量上、压力上、流量上都具有严格的要求，在实践过程中，经过研究表明，HVOF技术的实际效果如涂层质量以及材料的沉积效果等，都很容易受到焰流温度、喷涂速度等方面的影响。

1. 应注意喷涂颗粒的速度。在实践工作中，喷枪内所喷涂的颗粒物质在离开后是一个从加速到减速的过程，而HVOF技术就是通过赋予颗粒较高的初速度，因此应严格控制颗粒的加速过程，避免由于喷射颗粒速度过高使颗粒与工件产生撞击，进而产生喷溅，影响工作质量。

2. 应注意焰流温度。HVOF技术所依靠的并不是温度极高的焰流，高温的焰流确实可以让颗粒增加氧化程度，但也会增加工件的热变形效果，从而降低工件的质量与耐磨性能，而焰流的温度过低，则不容易融化颗粒，影响质量。因此在实践工作中，应让焰流处于适当温度，既可以融化颗粒，让颗粒达到重熔效果，也可以增强工作质量。

3. 应注意喷嘴与燃气。喷枪的喷嘴可以影响工艺，由于工作中，内部颗粒可以粘附在喷嘴中，造成喷枪堵塞，因此不能选用过长的喷嘴，而如果喷嘴长度过短，则难以提高焰流速度。另外燃气的流量也会直接影响焰流的速度，应通过专业人员给出的数据，合理调配氧气与燃气的含量，搭配合适的喷嘴，使焰流速度与温度适中，提升工艺效果。

4. 民用航空器运用HVOF技术的实践措施

1. HVOF替代电镀硬铬技术

电镀硬铬技术会为航空器的部件造成一定的安全隐患，而使用HVOF技术则可以有效改良这项技术的缺陷。由于HVOF喷涂的涂层具有较高的耐磨性、耐腐蚀性，并且在1996年的飞行试验中，经过HVOF技术所喷涂的飞机在两年的试飞中没有发生任何问题，效果显著，但另一架运用电镀硬铬技术的飞机却仅仅经过了八个月，就出现了不同部件的开裂情况，磨损严重。因此实验表明，合理运用HVOF技术可提高航空器部件质量，延长部件使用寿命，在轴肩直径、齿轮箱驱动、涡轮轮轴等部位合理运用HVOF可以起到比传统的电镀硬铬技术更为良好的效果。

2. HVOF替代爆炸喷涂技术

上世纪末，美国航空公司进行了HVOF技术与爆炸喷涂技术的实际测试。经各项测试验证，HVOF喷涂的喷涂质量远远优于爆炸喷涂技术所喷涂的涂层，且噪音更小，对于各部位零件的磨损也更小，特别是对于细微区域，如压气机叶片与航空器内的各项轴承套等部位中运用HVOF技术的效果完全可以赶超爆炸喷涂技术的标准，减少了部件受到摩擦与锤击的磨损，提高使用寿命以及航空器的安全性。

3. HVOF替代等离子喷涂技术

HVOF技术在实验中，表现出了更加由于等离子喷涂技术的涂层品质，其强度、密度更高。等离子喷涂由于温度过高，很容易对部件产生损坏，不能适用于过厚的涂层，具有一定的限制。但经过HVOF喷涂的涂层，由于火焰温度较低，减少了粉末消耗，降低了粉末运用的成本，沉积率也从等离子喷涂的45%转化为了75%，且具有更高的耐腐蚀性与耐震性，对于周边环境影响更低，改善了涂层的可靠性以及航空器整体的安全性^[2]。

结语：综上所述，在民用航空器中合理运用HVOF技术，相比于传统中的爆炸喷涂技术、电镀硬铬技术以及等离子喷涂技术等，具有更高的品质、更低的成本，可以大大提升航空器的安全性与稳定性，因此相关单位应加强对HVOF技术的掌握与运用，全方位为我国交通领域发展以及人民日常出行安全提供帮助。

参考文献：

[1]姬寿长,李争显,李京龙.超音速火焰喷涂碳化钨技术及应用现状[J].榆林学院学报,2021,31(06):1-10.

[2]付隔清,姚澧纯,王海艳.超音速火焰（HVOF）喷涂层耐蚀性工艺控制[J].新技术新工艺,2020(12):57-61.