高压压气机一、二级盘连接鼓封严齿裂纹故障分析(二)

学术论文 2018-11-09 11:08:49
    3.2 窝磨损深度
    测量了50台份大修机一二级盘连接鼓封严齿直径及一级蜂窝磨损深度,从测量结果可知,故障台封严齿平均直径偏小,磨损偏重。查询了国外相关资料,蜂窝的磨损深度在CFM56-7B和某国外资料要求的上限,甚至超过上限要求。
    3.3 蜂窝表面硬度对比
    为比较国内外蜂窝硬度差别,开展了蜂窝表面承载试验,使用布氏硬度计在蜂窝表面进行同载荷、同时间的加载试验,以比较两种蜂窝压痕大小。试验结果表明:
    ①国产件钎焊后承载能力高于钎焊前蜂窝,说明钎焊工艺使蜂窝硬度加强;②国产蜂窝表面承载能力明显高于国外件蜂窝,说明国产蜂窝较硬,更容易造成封严齿磨损。
    3.4 复查结论
    ①对故障件进行尺寸测量,一级封严齿磨损严重,其余基本合格;②故障件一级封严套两侧挂钩宽度及高度均偏大较多,变形情况严重,使封严套与静子内环块配合间隙增大,封严套松动;③故障台蜂窝磨损深度偏大;④与国外蜂窝相比,国产蜂窝磨损深度较深,蜂窝较硬,电解磨工艺造成故障台和批产机蜂窝表面有明显金属熔化物堆积现象,且钎焊料堆积现象严重,这些因素会导致发动机工作时对封严齿的磨损更严重。
    4 故障机理
    由故障件断口分析结果可知,裂纹性质为疲劳裂纹,源区处未见冶金缺陷,但源区氧化严重,存在明显的氧化颗粒特征;出现疲劳起源的封严齿顶上可见由于磨损受热导致的组织烧伤现象,且封严齿顶残留有蜂窝材质成分,因此裂纹的产生应和封严齿与蜂窝碰摩有关。
    通过理论分析表明故障部位应力及储备满足标准要求,振动应力测量结果也表明,在工作转速范围内,一、二级盘组合件连接鼓以及封严齿尖部振动应力均较低,动强度储备满足要求。但封严齿和蜂窝的实际磨损情况表明,在发动机工作过程中,封严齿与蜂窝发生碰摩,使封严齿受到了机械冲击应力、交变热应力等载荷作用,导致封严齿尖部材料烧伤,抗力下降;封严齿顶在与蜂窝摩擦过程中,蜂窝的融化物逐渐堆积在封严齿尖表面,随着不断的碰摩,逐渐产生微裂纹并扩展,形成裂纹。另一方面,国产蜂窝(包括故障件)最终加工完后,焊料堆积较严重,且蜂窝表面和侧壁附着较多金属融化物,造成蜂窝硬度偏大,当与封严齿发生碰摩时,对封严齿损伤更大,更容易造成过度碰摩,导致封严齿尖烧伤进而出现微裂纹。
    5 故障原因分析
    ①裂纹性质为疲劳裂纹,故障件封严齿与蜂窝碰摩严重是造成封严齿裂纹的直接原因;②故障台一级静子内环封严套变形,使蜂窝环固定不稳定,发动机工作时,蜂窝环与封严齿频繁碰摩,使封严齿承受频繁的冲击载荷;国产蜂窝钎焊后焊料堆积严重,采用电解磨加工方式后,蜂窝上金属融化物残留较多,使蜂窝硬度偏大,加重了封严齿磨损,是封严齿产生裂纹的主要原因;③封严齿与蜂窝径向间隙偏小,使封严齿磨损较重。
    6 排故措施
    根据故障原因分析,故障发生主要与蜂窝和封严齿碰摩相关,为了有效防止此类故障发生,提出以下几点排故措施:
    ①对高压压气机封严齿与蜂窝径向间隙进行优化调整,通过调整蜂窝直径尺寸进行间隙优化;②根据蜂窝直径调整后尺寸修改某型发动机高壓压气机蜂窝磨损标准;③优化蜂窝真空钎焊和补焊工艺,控制蜂窝焊后焊料堆积及堆积高度;④优化蜂窝电加工参数,减少金属熔化物的产生,并对电加工后的蜂窝先用钢刷再用毛刷刷除金属熔化物残留。
上一篇变压器现场装配的质量控制措施 下一篇高压压气机一、二级盘连接鼓封严..
[责任编辑:花间一壶酒]