学仪器,致力于表面化学研究. ... 需要诸如涂层或等离子体处理的表...

[摘 要]基于飞机在服役过程中，起落架经常出现镀层故障、尺寸超差、漏油、漏气、冒汗等故障，创新性提出针对性表面处理的解决方案，通过阐述起落架常见的故障模式，渗油冒汗的机理，结合防渗技术的现状和发展趋势，提出起落架修理过程中采用针对性表面处理的方式，建立起一套适用的表面处理流程，通过合理选择处理方式，可以解决起落架尺寸超差、镀层不完整、密封性差等实际问题，提高起落架的服役寿命，满足质量要求。

[关键词]起落架；镀铬；防渗技术；针对性表面处理

中图分类号：G126 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0028-01

0 引言

飞机起落架一般采用超高强度钢制成，该类材料对氢脆、应力集中、应力腐蚀极为敏感，而且在服役过程中需要承受冲击载荷、周期性载荷、静载荷及腐蚀性环境，所以在维护过程中应制定科学的、规范的、严格的工艺流程，采取针对性表面处理，确保飞机起落架服役寿命不受影响

1.起落架材料特点

1.1 材料强度高

为了使起落架具有更高的使用寿命，确保飞行安全，满足飞机起降需要，起落架材料一般选用超高强度钢制成，强度接近2000MPa，通过淬火+低温回火的热处理工艺，获得较高的强度和韧性配合，充分发挥材料的潜力。

1.2 对应力敏感

材料的强度极限越高，有效应力集中因数越大，越容易发生应力集中，对应力集中也越敏感。为了提高超高强度钢的疲劳性能，充分发挥其强度潜力，必须采取一定的措施来减小应力集中敏感性，改善表面完整性。一般采用喷丸强化工艺，引起材料表面残余应力场的变化，提高表面粗糙度和表面残余压应力，可以提高零件表面完整性和疲劳寿命

1.3 对氢脆敏感

氢脆是在拉应力和过量的氢共同作用下，使金属材料塑性、任性下降的一种现象，超高强度钢吸收极少量的氢，就有可能发生氢脆，钢的强度等级越高，对氢脆越敏感。

起落架电镀过程中，伴随着金属析出的同时，也会产生一定量的氢，从而增加了材料发生氢脆的风险，而且，电镀会降低材料的疲劳寿命和疲劳极限。所以，对于起落架零件应严格控制电镀次数，严格执行镀前消除应力和镀后除氢工艺，并保证时间间隔和保温时间，确保零件处于有效加热区内。

鉴于起落架材料的这些特点，在表面处理过程中必须制定严格的工艺流程，避免应力、腐蚀环境共同作用，减少氢脆的危害，确保其寿命不受影响。

2.针对性表面处理流程

2.1 镀层故障

起落架对零件的密封性能、耐磨性能要求严，所以一般镀铬的表面处理工艺。由于起落架零件在使用过程中会受到冲击、摩擦、腐蚀等综合性载荷的共同作用，其镀层会发生腐蚀、脱落、磨损、尺寸超差等故障，一旦出现此类故障，需要对其进行重新镀铬处理。

确定其处理流程为：消除应力—退除旧镀层—磨削加工—消除应力—手工除油—上专用工装—预热—反拔活化—电镀铬—除氢。

其中消除应力温度，要根据材料的种类和状态设置不同的温度。40CrNi2Si2MoVA（300M）喷丸前消除应力的温度为260℃，为了避免减弱喷丸强化的效果，喷丸后消除应力的温度，应该降低。其它超高强度钢消除应力的温度，一般设置为190℃。

2.2 密封性能

由于起落架密封性能要求严格，零件表面有镀铬层，镀铬层表面存在很多细小的微裂纹，这些微裂纹之间由于相互交联而导通，最终成为不密封的原因，出现渗油、漏气及冒汗等故障。

目前来看，镀铬层表面的微裂纹不可消除，而且零件表面镀层的微裂纹有利于除氢过程中氢的逸出。所以，很多科研院所也在研究镀铬层表面的防渗技术，主要方向为减少镀铬层表面微裂纹的深度，增加单位面积内裂纹的数量，减少裂纹导通的几率；另一方面，研究在镀铬层的微裂纹中填充相应的物质，从而使镀铬层密封，满足使用要求。

2.3 微裂纹处理技术

利用镀层受热后，热胀冷缩的原理，受热后，微裂纹张开，在微裂纹处填充其它物质，冷却后，微裂纹收缩，填充的物质被封闭在微裂纹内，阻断了镀铬层表面的微裂纹，使液压油、气体等无法渗出，从而达到了密封效果，解决了起落架装置密封系统的渗油、漏气、冒汗等故障。

2.3.1 浸油技术

将起落架放入油液介质中，加热到190℃，保温4小时，利用热胀冷缩的原理，使零件表面镀铬层的微裂纹在受热状态下扩张，同时，油液在高温下流动性较好，渗入微裂纹中，当零件冷却到室温的过程中，微裂纹收缩，将油液封闭在微裂纹中，由于有油液的存在，一定程度上堵塞了渗油的通道，可以提高密封性。但是，随着时间的延长，微裂纹中的油液会会发，从而使密封性能下降，但是，由于加热可以消除残余应力，改善性能，該工艺在工程实践中具有一定的使用价值。

2.3.2 涂蜡技术

将零件放入熔融的石蜡中，在一定压力和温度下保温4小时，使石蜡进入镀铬层的微裂纹，冷却使石蜡封闭在镀铬层的微裂纹中，从而达到了密封效果，解决起落架渗油、漏气故障。

2.3.3 封孔剂技术

针对电镀铬层耐蚀性不足，容易产生渗油、漏气等问题，有单位专门研制了类树脂的封孔剂，利用产品超强的渗透能力，渗透到镀层的微裂纹中，凝固后，填充微裂纹，达到封孔的目的，大幅度提高了镀层的耐腐蚀性能，解决了起落架的气密性问题。

2.3.4 金刚石碾压技术

在镀铬或封闭之后，用金刚石对镀铬层进行碾压，碾压过程是一种能引起表面镀层发生显著塑性变形，但又无金属切削的一种表面强化方法，通过碾压强化，使镀铬层发生微观塑性变形，引起镀铬层表面微裂纹闭合或者深度变浅，而且通过表面挤压，使镀层表面存在压应力，可以改善镀层状态，提高表面质量，促进零件耐腐蚀性能、耐疲劳性能和耐应力腐蚀性能提高。工程实践表明，镀铬层经过封孔剂处理后进行金刚石碾压，可以解决起落架的密封问题。

2.4 防渗技术趋势及展望

挤压、填充等方法都无法从根本上解决渗油问题，伴随着新工艺和科学技术的进步，出现了超音速火焰喷涂工艺，可以制备多种耐腐蚀、耐磨损的防护涂层，而且该工艺环保、无氢脆、涂层对材料基体无影响，在超高强度钢表面形成致密度高、结合强度高的涂层，成为替代电镀铬层的最佳工艺。

3.结论

（1）通过开展针对性表面处理研究，可以提高起落架密封性能，提高耐腐蚀性和耐磨性，不影响产品的疲劳寿命，满足其服役要求。

（2）对起落架零件采取镀铬后，采用专用封孔剂与金刚石碾压的复合防渗技术，可以很好地解决起落架密封性差的问题。

（3）针对不同状态的起落架，采取不同的流程和工艺，能够避免降低疲劳寿命和增加氢脆敏感性，满足起落架质量和使用要求。

参考文献

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作者简介

张正波，男，工程硕士，从事航空零件热处理和表面处理工艺研究。