直升机传动系统用铝青铜-聚苯酯涂层磨损性能研究

直升机行星传动系统由于结构紧凑、传递功率高、承载能力高、抗冲击和振动能力强及传动平稳等优点,在航空航天领域中得到了广泛应用。为了提高行星传动系统的轮系减速结构中行星齿轮的均载性,避免单个行星轮过载断齿失效,通常将其设计为以支承环浮动支承的太阳齿轮。然而,这种设计导致支承环与太阳齿轮之间的接触部位在工作时可能产生严重的微动磨损。因此,在支承环表面制备铝青铜-聚苯酯涂层,以提升其抗微动磨损性能。采用等离子喷涂工艺,将通过机械混匀的铝青铜和质量分数约5%的聚苯酯混合粉末(KF-1301)喷涂在以30Ni4CrMoA钢为基体的支承环表面。喷涂前试样表面需经刚玉砂喷砂处理,以提高表面粗糙度。通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜,对制备的涂层进行微观形貌和孔隙率分析。结果表明,涂层的孔隙率约为31.8%,表面洛氏硬度平均值为79.9 HR15Y,结合强度平均值为42.6 MPa。通过SRV-4微动摩擦磨损试验机,测试涂层的抗微动磨损性能。结果表明,涂层的摩擦系数平均值约为0.169,具有较好的减摩性能,磨损机制主要为磨粒磨损,同时伴有粘着磨损。对喷涂铝青铜-聚苯酯涂层的支承环进行零件级摩擦磨损试验,发现涂层无开裂、剥离、剥落和严重磨损等异常情况。对试验前后相同位置涂层的厚度进行测量,结果显示涂层的磨损量非常小。铝青铜-聚苯酯涂层具有较高的硬度、结合强度及较低的摩擦系数,可满足抗微动磨损涂层应用的技术要求,在模拟工作状态下其表现出优异的抗磨损性能,未出现明显的异常磨损现象,说明该涂层可有效地提高直升机传动系统的耐磨性和使用寿命。