大修航空发动机涡轮叶片的检修技术
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摘要摘要本论文着重论述了涡轮叶片的故障分析。
首先引见了涡轮叶片的一些根本常识;对涡轮叶片的结构特点和工作特点进行了详尽的论述,为进一步分析涡轮叶片故障做铺垫。
接着对涡轮叶片的系统故障与故障形式作了阐明,涡轮叶片的故障形式主要分为裂纹故障和折断两大类,通过图表的形式来阐述观点和得出结论;然后罗列出了一些实例(某型发动机和涡轮工作叶片裂纹故障、涡轮工作叶片折断故障)对叶片的故障作了详细剖析。
最后通过分析和研究,举出了一些对故障的预防措施和排除故障的方法。
关键词:涡轮叶片论述,涡轮叶片故障及其故障类型,故障现象,故障原因,排除方法ABSTRACTABSTRACTThis paper emphatically discusses the failure analysis of turbine blade.First introduced some basic knowledge of turbine blades;The structure characteristics and working characteristics of turbine blade were described in she wants,for the further analysis of turbine blade failure Then the failure and failure mode of turbine blades;Turbine blade failure form mainly divided into two major categories of crack fault and broken,Through the graph form to illustrate ideas and draw conclusions ;Then lists some examples(WJ5 swine and turbine engine blade crack fault,turbine blade folding section)has made the detailed analysis of the blade.Through the analysis and research,finally give the preventive measures for faults and troubleshooting methods.Key words: The turbine blades is discussed,turbine blade fault and failure type,The fault phenomenon,fault caus,Elimination method目录目录第1章涡轮叶片及其故障模式 (1)1.1涡轮叶片的简述 (1)1.1.1涡轮的工作叶片 (1)1.1.2导向叶片 (2)1.2涡轮叶片的故障类型 (3)1.2.1涡轮叶片常见故障 (3)第2章某型发动机以及涡轮工作叶片折断故障 (5)2.1故障现象 (5)2.2故障原因分析 (5)2.2.1发动机分解检查 (5)2.2.2理化分析 (6)2.2.3台架动应力测试 (8)2.2.4结构应力计算分析 (8)2.3故障分析结论 (9)2.4防止涡轮叶片断裂的措施 (9)2.4.1发动机设计制造方面防止涡轮叶片折断的措施 (10)2.4.2飞行使用中防止涡轮叶片断裂的措施 (10)第3章涡轮工作叶片裂纹故障 (13)3.1故障现象 (13)3.2故障原因分析 (13)3.2.1叶片叶尖裂纹状态 (14)ABSTRACT3.2.2裂纹形成及发展特征 (17)3.3故障分析结论 (20)3.4叶片纵向裂纹故障的修理方法 (20)3.5排故措施与效果 (26)第4章结束语 (28)参考文献 (29)谢辞 (30)附录 (31)外文文献 (33)第1章涡轮叶片及其故障模式第1章涡轮叶片及其故障模式1.1涡轮叶片的简述一般将转子叶片称作工作叶片,将静子叶片称作导向叶片。
航空发动机涡轮叶片损伤分析与优化航空发动机是飞机最基本的动力设备,而涡轮叶片则是发动机的关键部件之一。
它们负责将高温高压的气体转化为动力,为飞机提供推力。
但由于受到高温高压的磨损、疲劳等因素的影响,涡轮叶片容易出现损伤和磨损,降低了发动机的性能和寿命,甚至可能导致事故的发生。
因此,航空发动机涡轮叶片的损伤分析与优化是极为重要的。
一、涡轮叶片损伤形式涡轮叶片主要有以下几种损伤形式:1. 疲劳裂纹:叶片由于在高温高压环境中不断的膨胀和收缩,会导致疲劳裂纹的产生,长时间的使用容易形成大面积的疲劳损伤,严重影响发动机的性能和安全。
2. 磨损:叶轮进行高速旋转时,空气颗粒与叶片的碰撞和磨擦会导致叶片表面的磨损,造成叶片表面清平不良,影响涡轮叶片的气动性能。
磨损导致的叶片几何变形还会影响整个涡轮机的性能。
3. 烧蚀:热腐蚀主要是由于冷却不良引起的。
由于设计和加工因素影响,涡轮叶片冷却过程不良会导致结构内部高温区域产生严重的氧化和腐蚀现象,使叶片的热稳定性和寿命受到影响。
4. 叶片断裂:涡轮叶片由于在高速旋转过程中受到高温高压气流的冲击、振动和疲劳,易发生断裂,出现这种情况,需要及时更换叶片,否则可能导致严重的事故发生。
二、损伤分析针对涡轮叶片存在的各种损伤形式,需要对其进行详尽的分析和评估,以便找出问题的瓶颈并做出相应的建议,为涡轮叶片的使用和保养提供参考。
1. 损伤分析方法涡轮叶片的损伤分析方法主要有以下几种:①直接观察:利用肉眼和显微镜对涡轮叶片进行观察,得到表面和内部的损伤情况。
②无损检测:采用无损检测技术对涡轮叶片进行检测,如超声波、X射线、光学等方法,可检测出叶片内部的裂纹、缺陷等问题。
③仿真分析:利用计算机辅助工程软件对涡轮叶片进行流场仿真,可以模拟出各种工况下的应力分布和变形情况,得到叶片的结构强度和性能等参数。
2. 损伤评估标准对于涡轮叶片的损伤评估,一般需要参考以下标准:①疲劳裂纹的长度和分布情况。
航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术研究航空发动机是飞行器的重要组成部分,其性能直接影响飞行器的安全和使用效益。
涡轮叶片作为航空发动机中重要的部分,能够转换燃气能为动能和推进能,起到关键的作用。
然而,由于受到不断变化的高温、高压、高速等多种环境因素的影响,航空发动机涡轮叶片失效率逐年增加,给飞行器的安全带来威胁。
对于航空发动机涡轮叶片失效的分析与诊断技术研究,既是保证飞行器安全的必然要求,也是提高发动机可靠性和使用寿命的重要手段。
一、航空发动机涡轮叶片失效类型航空发动机涡轮叶片失效主要分为疲劳失效、腐蚀、磨损、脆性破裂和热疲劳等几种类型。
疲劳失效是航空发动机涡轮叶片最常见的失效类型,主要是因为叶片经过长时间的高速低周循环载荷作用后会出现很小的裂纹,随着时间的推移,裂纹逐渐扩大,最终导致断裂。
腐蚀和磨损是航空发动机涡轮叶片容易出现的化学腐蚀和机械磨损现象,对叶片材料的腐蚀和磨损也会导致其性能与寿命下降。
脆性破裂是指叶片在高温环境下易出现应力集中和高温膨胀变形,导致叶片断裂。
热疲劳则是叶片在高温下经历多次工作循环后出现变形和材料的微结构变化,最终导致其失效。
二、航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术航空发动机涡轮叶片失效分析与诊断技术是保证飞行器安全和提高发动机可靠性的重要手段,一般可分为两个步骤:失效分析和诊断技术。
失效分析是为了了解叶片失效原因和机制,可通过材料学分析、应力学分析和力学验证等方法进行。
对失效样本的微观及宏观结构特征的分析与表征是支撑失效分析的重要方法。
诊断技术是为了对航空发动机涡轮叶片的状态进行实时监测和无损检测,识别叶片的微裂纹、疲劳损伤、变形等异常状态,及时预警和预防叶片失效。
1、失效分析(1)材料学分析。
材料学分析是指对叶片材料及其热处理工艺进行分析,对样本进行化学成分分析、金相组织分析、晶体学分析等,主要是为了了解叶片材料的基本性能和材料处理过程中是否存在缺陷或过热过程等。
航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析1. 引言1.1 研究背景航空发动机是飞机的心脏,而航空发动机涡轮叶片作为发动机的关键部件,对发动机的性能和效率起着至关重要的作用。
随着航空业的快速发展和飞行器对性能要求的不断提高,涡轮叶片的精密成形技术也日益受到重视。
传统涡轮叶片成形技术存在着一些问题,如成形周期长、成形精度低、材料利用率低等,难以满足现代航空发动机对涡轮叶片性能的要求。
研究和探索先进的涡轮叶片精密成形技术成为当前的热点之一。
通过采用先进的数控加工技术、材料工程技术以及仿真分析技术,可以有效提高涡轮叶片的成形精度和生产效率,从而满足航空发动机对涡轮叶片的高性能要求。
在这样一个背景下,本文旨在对航空发动机涡轮叶片精密成形技术进行深入分析,探讨其作用和重要性,比较传统成形技术和先进成形技术的优缺点,展示精密成形技术在航空发动机涡轮叶片中的应用以及影响成形精度的因素。
通过研究,为航空发动机涡轮叶片的精密成形提供技术支持,并为未来的研究方向提供参考。
1.2 研究目的研究目的是通过分析航空发动机涡轮叶片精密成形技术,探讨其在航空发动机性能提升中的作用和价值。
具体包括了对传统涡轮叶片成形技术和先进涡轮叶片精密成形技术的比较分析,以及精密成形技术在航空发动机涡轮叶片制造中的应用现状和发展趋势。
研究旨在揭示精密成形技术对提高航空发动机涡轮叶片成形精度和性能的影响,以及探讨成形精度的影响因素,为提高航空发动机燃烧效率、降低燃油消耗、延长涡轮叶片使用寿命等方面提供参考和借鉴。
通过深入研究航空发动机涡轮叶片的精密成形技术,旨在促进我国航空发动机产业的发展,并为全球航空工业的进步提供技术支持和保障。
1.3 研究意义航空发动机涡轮叶片精密成形技术的研究意义是非常重要的。
航空发动机是飞机的“心脏”,涡轮叶片是航空发动机的核心部件之一,直接影响着发动机的性能和效率。
提高涡轮叶片的制造工艺和精度可以大大提升航空发动机的整体性能。
毕业论文:涡轮叶片常见故障分析与修理技术
毕业论文题目:涡轮叶片常见故障分析与修理技术
摘要:涡轮叶片作为涡轮机械的关键组成部分,其运行状态直接影响着整个机械系统的效率和稳定性。
然而,由于涡轮叶片长期处于高温、高速和高压的工作环境下,常常会出现各种故障。
本论文针对涡轮叶片常见的故障现象进行了分析,并提出了相应的修理技术,以提高叶片的寿命和性能。
首先,本文介绍了涡轮叶片的基本结构和工作原理,以及涡轮机械的应用领域。
然后,分析了涡轮叶片常见的故障现象,包括磨损、腐蚀、疲劳和裂纹等。
针对这些故障,本文提出了相应的修理技术,包括表面处理、热处理、焊接修复和更换等方法。
接着,本文详细介绍了每种修理技术的操作步骤和注意事项,并对修理后的叶片进行了性能测试和评估。
通过对多种不同故障的叶片进行修理,本文验证了修理技术的有效性和可行性。
此外,还分析了不同修理技术的优缺点,并提出了改进和发展的建议。
最后,本文总结了涡轮叶片常见故障分析与修理技术的研究成果,并展望了未来的研究方向。
希望本文的研究成果能够为涡轮叶片的维修和维护提供参考和借鉴,提高涡轮机械的性能和可靠性。
关键词:涡轮叶片;常见故障;修理技术;表面处理;热处理;焊接修复;更换技术;性能评估。
涡轮叶片常见故障分析与修理技术【摘要】本论文主要阐述了WP-5发动机涡轮叶片的常见故障及其修理技术,并适当介绍其它发动机修理技术。
涡轮叶片是航空发动机的主要部件,它的使用环境苛刻,数量多,几何形状复杂,材料化学成分和组织状态要求严格。
因此,制造工序多,工艺复杂;在使用过程中出现的故障直接影响到发动机的使用寿命和飞行安全。
是航空发动机检查和维修的工作重点。
关键词:涡轮叶片,常见故障,修理技术,使用寿命,飞行安全Abstract: This paper mainly expounds the common fault of WP-5 turbine blades and repair technology, and appropriate to introduce other engine repair technology. Turbine blades are the main component of aviation engine, its use in harsh environment, quantity, complex geometry, material chemical composition and microstructure of strict. Therefore, manufacturing process, complex process; fault appearing in the use process directly affect the service life of the engine and flight safety. The aircraft engine is the focus of the work of inspection and repair. Key words:Turbine blade, common failure, repair technology, the service life, flight safet y目录1 XXXX.................................................................................................................... 错误!未定义书签。
【航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的关键技术研究】在航空工业中,航空发动机的安全性和可靠性一直是备受关注的焦点。
而其中,发动机的涡轮叶片作为关键部件之一,其质量和性能的稳定性对发动机的运行和飞行安全至关重要。
对于涡轮叶片的缺陷检测技术研究显得尤为重要。
在航空发动机涡轮叶片缺陷检测中,有两个关键技术研究方向:一是检测技术的灵敏度和精度,二是检测技术的实时性和可靠性。
这两个方向的研究,将直接影响到涡轮叶片缺陷检测的效果和实际应用。
就技术的灵敏度和精度而言,这是涡轮叶片缺陷检测中最为关键的一环。
由于涡轮叶片的特殊材料和结构,以及其内外复杂的形态和尺寸,使得传统的检测方法难以满足其对检测精度和灵敏度的要求。
需要研发出更加精准、高效的检测技术,如超声波检测技术、磁粉探伤技术等,以实现对涡轮叶片内部和外部缺陷的全面覆盖和高精度检测。
在技术的实时性和可靠性方面,研究的焦点则主要集中在检测方法的自动化和智能化程度上。
在飞机维修保障中,能够快速准确地识别涡轮叶片缺陷,并及时采取措施修复或更换,对于保障飞机安全和延长发动机寿命至关重要。
研究人员不断探索利用机器学习、人工智能等先进技术,提高涡轮叶片缺陷检测的自动化程度和智能化水平,以确保其实时性和可靠性。
在我看来,航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的技术研究,是一个兼具挑战和机遇的领域。
随着科技的不断进步和创新,相信在不久的将来,我们将能够研发出更加先进、高效的涡轮叶片缺陷检测技术,为航空工业的发展和飞行安全保驾护航。
航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的关键技术研究至关重要,而其在技术精度、实时性和智能化方面的不断突破与革新,将为航空工业的可持续发展和飞行安全提供有力支持。
在未来,希望不仅能够加大对该领域的研究力度,也能够促进涡轮叶片缺陷检测技术的广泛应用和推广,为航空事业的繁荣与进步做出更大的贡献。
随着航空工业的快速发展,飞机数量的增加和航空运输的规模不断扩大,航空发动机涡轮叶片的安全性和可靠性要求也变得越来越高。
航空发动机涡轮叶片失效分析与评估航空发动机的涡轮叶片是关键的组成部分,其质量和可靠性直接影响飞机的性能和安全。
因此,对涡轮叶片失效进行分析与评估至关重要。
本文将从失效原因、失效分析方法以及评估措施等方面进行探讨。
一、失效原因涡轮叶片失效可以由多种原因引起,下面列举了一些常见的失效原因:1. 疲劳断裂:由于长期受到循环载荷的作用,涡轮叶片会发生疲劳断裂,导致叶片失效。
2. 热腐蚀:高温环境下,涡轮叶片会受到氧化和腐蚀的影响,逐渐失去材料的强度和形状稳定性。
3. 过热变形:在高温运行条件下,涡轮叶片可能会由于过渡区域温度过高,导致叶片变形或扭曲失效。
4. 引气失效:由于引气部件的故障或设计不当,空气流动异常,造成叶片受到不正常的载荷,导致失效。
5. 疲劳腐蚀裂纹:在高温、高腐蚀环境下,涡轮叶片可能同时受到疲劳和腐蚀的作用,导致裂纹的生成和扩展。
二、失效分析方法为了准确分析涡轮叶片失效的原因,通常采用以下方法进行研究:1. 金相分析:通过金相分析,可以观察到叶片内部的组织结构、晶界和缺陷,判断是否存在材料缺陷或应力集中等问题。
2. 热分析:利用热分析技术,如差热分析(DSC)和热重分析(TGA),可以研究涡轮叶片在高温环境下的热稳定性和热腐蚀性能。
3. 腐蚀分析:通过化学腐蚀试验和电化学测试,可以评估涡轮叶片在腐蚀环境下的耐蚀性和腐蚀速率。
4. 超声波检测:利用超声波检测技术,可以对叶片内部存在的裂纹、夹杂物和松动部分进行无损检测,确定可能存在的缺陷。
5. 仿真模拟:采用有限元分析和流体动力学模拟等数值模拟方法,对涡轮叶片在实际工作条件下的应力、温度分布进行模拟分析,预测叶片的寿命和失效形式。
三、评估措施针对涡轮叶片失效的原因和分析结果,可以采取以下评估措施:1. 材料选择与优化:针对不同工作条件和失效类型,选择合适的高温合金材料,并通过优化材料结构和热处理工艺等方式,提高叶片的抗疲劳和抗腐蚀能力。
2. 检测与监测:建立完善的涡轮叶片检测和监测系统,及时发现叶片的缺陷和异常情况,进行预防性维修和更换。
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术范文摘要:航空发动机是飞机的心脏,其正常运行对飞机的安全至关重要。
其中,涡轮叶片作为发动机的重要组成部分,直接影响发动机的性能和效率。
因此,对涡轮叶片进行定期检修和维护是保障航空发动机正常运转的重要环节。
本文将详细介绍大修航空发动机涡轮叶片的检修技术。
关键词:航空发动机;涡轮叶片;检修技术;大修一、引言航空发动机是飞机的关键部件,其负责产生推力以推动飞机前进。
而涡轮叶片作为发动机的热部件,负责将燃气能转化为机械能,是发动机工作的关键组成部分。
由于涡轮叶片的工作环境恶劣,容易受到高温、高压等因素的影响,因此需要定期进行检修和维护,以保证发动机的正常运行。
本文将介绍大修航空发动机涡轮叶片的检修技术。
二、涡轮叶片的检修流程1. 检修前的准备工作在进行涡轮叶片的检修之前,需要进行一系列的准备工作。
首先,需要对发动机进行停机检查,确保发动机处于安全状态。
然后,需要准备相关的检修工具和设备,包括检测仪器、夹具等。
此外,还需要准备涡轮叶片的相关技术资料和检修手册,以便参考和操作。
2. 涡轮叶片的拆卸与检测涡轮叶片的拆卸是检修的重要环节之一。
在进行拆卸前,需要对拆卸区域进行清洁和防护处理,以保持环境的清洁和安全。
然后,使用相应的工具和夹具对涡轮叶片进行拆卸,确保拆卸过程中不会对叶片造成任何损伤。
拆卸完成后,需要对涡轮叶片进行清洗和除锈处理,以便更好地进行后续的检测工作。
涡轮叶片的检测是检修的关键环节,可以通过以下几种方式进行:(1) 目视检查:通过肉眼观察叶片的表面和结构,检查是否存在明显的损伤和磨损。
并对叶片进行清洁和除锈处理,以便更好地进行后续的检测工作。
(2) X射线检测:使用X射线设备对涡轮叶片进行透射检测,以发现叶片内部的裂纹和缺陷。
通过将叶片放置在X射线设备下,并观察显像结果,可以清楚地了解叶片的内部结构和缺陷情况。
(3) 磁粉检测:将涡轮叶片涂抹上磁粉颗粒,然后对叶片进行磁化处理,通过观察磁粉在叶片表面的分布情况,可以发现叶片表面的裂纹和缺陷。
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术范文在航空器维修中,涡轮发动机是一个关键的部件,其维护和检修对于保证飞行安全和发动机性能的可靠性至关重要。
其中,涡轮叶片作为发动机的核心部分之一,对发动机的性能和稳定性具有重要影响。
因此,在大修过程中,对涡轮叶片的检修技术需要严谨和高效。
一、涡轮叶片的检修流程1. 拆卸和清洁:首先,需要将涡轮叶片从发动机中拆卸出来。
拆卸时应注意使用专用工具,并按照规范操作,以防止叶片受损。
拆卸完毕后,将叶片进行清洁,确保表面无尘垢和污渍,以方便后续的检测和修复。
2. 叶片检测:对涡轮叶片进行全面的检测是关键的一步。
检测方法包括目视检查、超声波检测、涡流检测和渗透检测等。
目视检查适用于对叶片的表面缺陷进行初步检测,超声波检测可以检测到叶片内部的裂纹和缺陷,涡流检测用于检测叶片表面的疲劳和腐蚀情况,渗透检测用于检测叶片的裂纹及其延伸程度。
通过这些检测方法的有机组合,可以全面了解叶片的受损情况和维修需求。
3. 缺陷修复:在检测完毕后,对于有缺陷的叶片需要进行修复。
修复方法包括焊接、填充和喷涂等。
对于小型缺陷,可以采用焊接或填充的方法进行修复,对于大型和严重的缺陷,需要采取更为复杂的修复措施,例如更换叶片部分或全部进行喷涂修复。
4. 叶片涂层:涂层是涡轮叶片的重要保护层,可以提高抗疲劳和抗腐蚀性能。
在大修过程中,需要对涡轮叶片进行重新涂层。
涂层的选择和施工需要根据叶片材料、使用环境和技术要求进行合理的选择。
一般来说,采用高温耐磨涂层和防腐蚀涂层的叶片可以提高叶片的使用寿命和性能稳定性。
5. 组装和回装:在经过检测、修复和涂层之后,将叶片进行组装,并根据发动机的要求和规定进行回装。
组装时应注意对叶片进行校核和调整,以确保其与其他发动机部件的匹配和协调。
二、涡轮叶片检修过程中的注意事项1. 操作规范:在进行涡轮叶片的拆卸、清洁、检测和修复等步骤时,操作人员必须按照相关的操作规范进行操作。
这些操作规范包括使用合适的工具、采取正确的操作方法,以及对操作结果进行记录和汇报等。
航空发动机涡扇叶片故障检测与诊断随着航空业的快速发展,航空发动机作为飞行器的主要动力装置,其性能和质量也越来越受重视。
而在航空发动机中,涡扇叶片是扇盘发动机的主要构成部分之一,其性能的稳定和可靠性对于航班的安全运行至关重要。
然而,由于涡扇叶片处于高温、高压、高速等恶劣的工况环境下运行,很容易导致叶片的疲劳、腐蚀、裂纹等故障,因此航空业对于涡扇叶片故障的检测和诊断也越来越重视。
本文将从航空发动机涡扇叶片的结构、故障类型和检测方法等方面进行分析,探讨如何有效地检测和诊断涡扇叶片的故障。
一、涡扇叶片的结构与工作原理涡扇叶片是扇盘发动机的重要组成部分之一,通常由根部、翼型、平台、翼角、前缘、后缘和腹板等组成。
涡扇叶片的作用是将气流加速,并将气流转化为飞行器的推进力。
其最大特点是其具有高耐久性、热稳定性等特点,能够在极端高温高压环境下稳定运行。
二、涡扇叶片故障的类型涡扇叶片的故障类型主要包括疲劳、腐蚀、裂纹等。
其中,疲劳是由于长期的循环载荷和变形下产生的裂纹。
而腐蚀则是由于高温、振动和腐蚀性物质等因素导致叶片表面产生腐蚀、粘连和剥落等现象。
其次,裂纹则是由于载荷作用下,长时间的裂纹扩展使叶片的使用寿命缩短。
三、涡扇叶片故障检测的方法1、无损检测法无损检测法是目前广泛应用的一种检测方法,主要是通过扫描、X光检测、超声波检测、涡流检测等技术,对叶片表面和内部进行检测。
其中,超声波检测技术是应用最普遍的方法,其原理是利用超声波在固体材料中的传播来对材料进行检测。
2、摄像机检测法此检测法主要是通过高清摄像机来检测叶片表面的裂痕、腐蚀以及其他疑似故障。
此检测方法不需要拆卸整个发动机,可以通过透过发动机盖进行检测,也可在特定地方安装专用摄像机进行检测。
3、血液检测法血液检测法是目前比较先进的涡扇叶片故障检测方法之一。
此方法通过收集叶片表面的微小颗粒,类似于血液固定的原理,这些颗粒包含故障部位的微小物质和裂纹片段的特定标志物。
航空发动机涡轮叶片的检测技术发布时间:2021-12-28T03:02:22.296Z 来源:《中国科技人才》2021年第25期作者:周位洲[导读] 涡轮叶片作为航空发动机的重要零部件之一,非常贵重,不同于一般的造质材料,成本很高。
涡轮叶片的存在环境长期受到高温和强大动力的牵拉,容易出现叶片受损的情况。
出于经济考虑,我们通常优先选择维修而不是更换。
湖南南方通用航空发动机有限公司湖南省株洲市 412000摘要:涡轮叶片作为航空发动机的重要零部件之一,非常贵重,不同于一般的造质材料,成本很高。
涡轮叶片的存在环境长期受到高温和强大动力的牵拉,容易出现叶片受损的情况。
出于经济考虑,我们通常优先选择维修而不是更换。
本文通过通过介绍涡轮叶片上的机上孔探检查、精确检查、清洗处理、叶型和结构完整性等检测方法并提出建议,以供相关部门参考。
关键词:航空发动机;涡轮叶片;检测技术;创新性发展引言:涡轮叶片的工作区间环境恶劣,在飞机一次的航程中,为了提高推重比和单位推力的效能,涡轮叶片一直处在高速旋转运行的状态,前端表皮温度越来越高,由于整个发动机内部空间透气性差,涡轮叶片往往会受到高温燃气的腐蚀,磨损和氧化,导致它的性能逐渐下降。
因此,加强对涡轮叶片的状态监控和故障诊断十分重要,一经发现,能够快速的作出相应调整处理,可以及时对损伤的叶片进行维修,延长其使用寿命,尽量不更换新叶片,减少支出。
1 有关涡轮叶片涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件,包括导向叶片和工作叶片,是将燃气的动能转换为机械动能的重要热端部件。
它的材料组成不同于一般材质,涡轮叶片大多数使用的是高温合金材料进行锻造,这是为了能够在高温高压的极端环境下保证稳定长时间的工作。
航空发动机涡轮入口温度的不断提高,对涡轮叶片的材料与结构提出了挑战,目前涡轮叶片主要采用以空气为冷却介质的冷却方式,但是冷却气体的引入又降低了涡轮的热能效率,因此如何提高冷却气体的冷却效率是涡轮叶片结构设计的重要内容。
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性检测等预处理,以及包括表面损伤修理、叶顶修复、热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技术。
涡轮叶片的工作条件非常恶劣,因此,在性能先进的航空发动机上,涡轮叶片都采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制造工艺,例如,定向凝固叶片和单晶叶片。
在维修车间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复,延长其使用寿命,减少更换叶片,可获得可观的经济收益。
为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性,涡轮叶片先进的修理技术日益受到发动机用户和修理单位的重视,并获得了广泛的应用。
1.修理前的处理与检测涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测,以清除其表面的附着杂质;对叶片损伤形式和损伤程度做出评估,从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。
1.1清洗由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层,一般统称为积炭。
积炭致使涡轮效率下降,热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果,同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤,不便于检测。
因此,叶片在进行检测和修理前,要清除积炭。
1.2无损检测在修理前,使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构进行检测,以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情况,从而指导叶片的具体修理工艺。
目前,CT已经成为适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹的主要方法。
一台CT机由X辐射源和专用计算机组成。
检测时,辐射源以扇形释放光子,通过被检叶片后被探测器采集。
其光子量和密度被综合后,产生一幅二维层析X光照片,即物体的截面图,从中分析叶片内部组织结构,得出裂纹的准确位置及尺度。
连续拍摄物体的二维扫描,可生成数字化三维扫描图,用于检测整个叶片的缺陷,还可检测空心叶片冷却通道的情况。
CT可探测到10-2mm级的裂纹。
1.3叶型的精确检测目前,在坐标测量机(CMM)的基础上,编制微机控制自动检测所用的应用软件,发展研制了检测涡轮叶片的叶身几何形状的坐标测量系统(CMMS),可自动检测叶身的几何形状,并与标准叶型比较;自动给出偏差检测结果,来判断叶片的可用度和所需采用的修理手段。
航空发动机涡轮叶片表面缺陷的涡流检测技术关键词:涡流检测技术;航空发动机;涡轮叶片;表面缺陷;检查效率;检查准确性;检查范围一、引言随着航空工业的不息进步,航空发动机作为飞行器的重要组成部分,其安全性和可靠性越来越受到关注。
而涡流检测技术是一种常用的非破坏性检测技术,以其高效、精准、安全、环保等特点,在航空发动机涡轮叶片表面缺陷检测中得到广泛应用。
涡流检测技术能够检测出各种缺陷,如裂纹、孔洞、疲惫等,且对被检测物体没有任何毁伤。
本文主要介绍了,包括原理、检测系统的组成和检查效率、检查准确性、检查范围等方面的评估和分析,并对该技术进行了进一步的改进方向的探讨。
二、涡流检测技术原理涡流检测技术是一种利用涡流感应法进行缺陷检测的技术。
该技术是基于法拉第电磁感应定律和涡流感应定律的,即导体内部的磁场随时间变化会产生感应电流,从而产生磁场,形成涡流环。
当涡流环遇到缺陷时,由于缺陷产生了不规则的磁场分布,涡流感应的结果就会发生变化,即信号大小或相位产生变化。
因此,通过检测这种变化可以得知被测材料是否存在缺陷。
在检测过程中,将涡流探头靠拢被测部位,并产生变化的信号被传输到检测系统中进行数据处理和分析,从而得出检测结果。
三、检测系统的组成涡流检测技术主要由涡流探头和检测系统构成。
涡流探头是毗连涡流检测系统和被检测部件的一个重要组成部分,通常由芯片和线圈组成。
插入线圈中的芯片会产生变化的信号,这些信号会被线圈捕获并传输到检测系统中进行处理和分析。
检测系统由信号源、放大器、机器人控制器和计算机组成。
信号源产生涡流探头的驱动信号,并将返复书号传输到放大器中放大处理。
机器人控制器用于控制涡流探头完成沿表面的扫描,计算机则负责数据的采集、存储、分析和显示等工作。
四、评估和分析1. 检查效率由于涡流探头可以快速的沿着被测表面进行扫描,因此整个检测过程分外快速,这也是其在航空发动机涡轮叶片表面缺陷检测领域得到广泛应用的主要原因之一。
大修航空发动机涡轮叶片的检修技术介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性检测等预处理, 以及包括表面损伤修理、叶顶修复、热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技术。
涡轮叶片的工作条件非常恶劣, 因此, 在性能先进的航空发动机上, 涡轮叶片都采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制造工艺, 例如, 定向凝固叶片和单晶叶片。
在维修车间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复, 延长其使用寿命, 减少更换叶片, 可获得可观的经济收益。
为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性, 涡轮叶片先进的修理技术日益受到发动机用户和修理单位的重视, 并获得了广泛的应用。
1.修理前的处理与检测涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测, 以清除其表面的附着杂质;对叶片损伤形式和损伤程度做出评估, 从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。
1.1清洗由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层, 一般统称为积炭。
积炭致使涡轮效率下降, 热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果, 同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤, 不便于检测。
因此, 叶片在进行检测和修理前, 要清除积炭。
1.2无损检测在修理前, 使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构进行检测, 以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情况, 从而指导叶片的具体修理工艺。
目前, CT已经成为适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹的主要方法。
一台CT机由x辐射源和专用计算机组成。
检测时, 辐射源以扇形释放光子, 通过被检叶片后被探测器采集。
其光子量和密度被综合后, 产生一幅二维层析x光照片, 即物体的截面图, 从中分析叶片内部组织结构, 得出裂纹的准确位置及尺度。
连续拍摄物体的二维扫描, 可生成数字化三维扫描图, 用于检测整个叶片的缺陷, 还可检测空心叶片冷却通道的情况。
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大修航空发动机涡轮叶片
的检修技术
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文件编号:KG-AO-4381-88 大修航空发动机涡轮叶片的检修技
术
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介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整性检测等预处理,以及包括表面损伤修理、叶顶修复、热静压、喷丸强化及涂层修复等在内的先进修理技术。
涡轮叶片的工作条件非常恶劣,因此,在性能先进的航空发动机上,涡轮叶片都采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制造工艺,例如,定向凝固叶片和单晶叶片。
在维修车间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复,延长其使用寿命,减少更换叶片,可获得可观的经济收益。
为了有效提高航空发动机的工作可靠性和经济性,涡轮叶片先进的修理技术日益受到发动机用户和修理单位的重视,并获得了广泛的应用。
1.修理前的处理与检测
涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测,以清除其表面的附着杂质;对叶片损伤形式和损伤程度做出评估,从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。
1.1清洗
由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层,一般统称为积炭。
积炭致使涡轮效率下降,热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果,同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤,不便于检测。
因此,叶片在进行检测和修理前,要清除积炭。
1.2无损检测
在修理前,使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构进行检测,以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情况,从而指导叶片的具体修理工艺。
目前,CT已经成为适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹的主要方法。
一台CT机由X辐射源和专用计算
机组成。
检测时,辐射源以扇形释放光子,通过被检叶片后被探测器采集。
其光子量和密度被综合后,产生一幅二维层析X光照片,即物体的截面图,从中分析叶片内部组织结构,得出裂纹的准确位置及尺度。
连续拍摄物体的二维扫描,可生成数字化三维扫描图,用于检测整个叶片的缺陷,还可检测空心叶片冷却通道的情况。
CT可探测到10-2mm级的裂纹。
1.3叶型的精确检测
目前,在坐标测量机(CMM)的基础上,编制微机控制自动检测所用的应用软件,发展研制了检测涡轮叶片的叶身几何形状的坐标测量系统(CMMS),可自动检测叶身的几何形状,并与标准叶型比较;自动给出偏差检测结果,来判断叶片的可用度和所需采用的修理手段。
不同CMMS制造商所采用的测量方法有所不同,但都有以下共同点:自动化程度高;检测速度快,通常一个叶片在1分钟内检测完毕;检测结果精度高;软件扩充性好,只要修改标准叶型数据库就可以适用不
同型号的叶片的检测。
2.叶片修理技术
采用先进的叶片修理技术,修复叶片表面以及内部的缺陷,恢复甚至增强其原有的性能等,这都将大大降低发动机的寿命周期费用,有效提高其经济性。
目前国内外在涡轮叶片修理中所应用的工艺和技术主要有以下几种。
2.1表面损伤的修理
如果经检验,叶片表面的微小裂纹或者由烧蚀、腐蚀所导致的缺陷尺度在允许修理范围内,则对其进行修补。
目前先进的修补方法有以下几种。
一是活化扩散愈合法。
其原理及工艺特点是借助低熔点焊接合金把高温合金粉末"注入"裂纹中,通过液相烧结使焊接合金同时向高温合金粉末和基体金属中扩散,从而使裂纹得到愈合。
另外一种方法是激光熔覆,是利用一定功率密度的激光束照射(扫描)覆于裂纹、缺陷处的合金粉末,使之完全融化,而基材金属表层微熔,冷凝后在基材
表面形成一个低稀释度的包覆层,从而弥合裂纹及缺陷。
2.2叶顶的修复
对于叶片受损(主要是磨损、腐蚀和硫化)的顶部,可用等离子电弧焊及钨极惰性气体保护焊来修复,即先堆焊上合适的材料,再磨削到所要求的叶片高度。
钴基合金抗热腐蚀性能好,是一种合适的堆焊材料。
经验表明,René142合金结合此工艺修复的叶片具有良好的结构完整性。
除焊修外,低压等离子喷涂McrAlY涂层,已成功地用于修复叶片的顶部了,涂层厚度为2.03mm。
2.3热静压
热静压是将叶片保持在1000~1200℃温度和100~200MPa压力的热等压条件下,可用于以下目的修复:
①消除焊后存在于金属中的内应力;
②冶金成分退化修复,涡轮叶片在工作过程中会沿晶界出现脆生相,将降低叶片的塑性和强度,热静
压固溶处理可有效恢复叶片结构的退化情况;
③低循环疲劳的修复;
④蠕变损坏的修复。
热静压可恢复叶片原有的强度极限和延伸率,延长蠕变断裂寿命。
2.4喷丸强化
喷丸是以高速弹丸流撞击受喷工件表面,在受喷材料的再结晶温度下进行的一种冷加工方法。
叶片喷丸强化可提高抗疲劳和抗应力腐蚀性能。
它是利用高速弹丸在撞击叶片时,叶片表面迅速伸长,从而引起表层材料在一定深度范围内的塑性流动塑性变形。
变形层的深度取决于弹丸撞击程度和工件材料的力学性能,通常变形层深度可达0.12mm~0.75mm。
改变喷丸参数,也可以得到合适的变层深度。
当喷丸引起叶片表层材料塑性变形时,与表层相邻的次表层材料也将由于表层变形而变形。
但与表层相比较,次表层的变形程度较小,未达到该材料屈服点而保持弹性变形状态,因此,表层与次表层的这种不均
匀塑性变形,能引起材料受喷后的残余应力场(即应力分布)的改变。
试验表明,喷丸后表层呈现残余压缩应力,而在一定深度的次表层则为拉伸应力。
表层的残余压缩应力可比次表层的拉伸应力高达数倍。
这种残余应力分步模式很有利于疲劳强度和抗应力腐蚀性能的提高。
2.5涂层修复
许多性能先进的航空发动机涡轮叶片已应用涂层技术提高其抗氧化、抗腐蚀、耐磨、耐高温性能以及涡轮的气动效率,但叶片在使用过程中涂层会不同程度地缺损,因此,在叶片修理时都要对防护涂层进行修复,一般都要将原涂层剥落,重新涂覆新的涂层。
另外,原没有涂层的涡轮叶片,也可以在叶片基体表面涂覆防护涂层,以提高叶片的工作可靠性和使用寿命。
目前,涡轮叶片所应用的涂层种类主要有抗氧化耐腐蚀涂层、MCrAlY金属基陶瓷热障涂层、耐磨涂层主要用于叶冠和叶根、封严涂层等,所采用的涂层制备工艺主要有以下几种。
①扩散渗金属法:将某种防腐蚀金属的化学成分在高温下从填充物中释放,转移到部件上并扩散到里面,形成部件防腐的致密层。
②热喷涂工艺:采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧作热源,将金属、合金、金属陶瓷、氧化物、碳化物等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态,通过高速气流使其雾化、喷射沉积到工件表面而形成附着牢固的表层的方法。
③物理沉积工艺及化学相沉积工艺:通过金属或化学成分的蒸气相迁移到基体金属表面。
此工艺受到工装设备的限制,应用较少。
由于涡轮叶片工作环境恶劣、合金材料价格贵,其机械状态检测和修理受到航空动力界更多的重视。
多年的实践表明,先进的修理技术在航空发动机涡轮叶片的维修中的广泛应用,在很大程度上有效提高了发动机的航线工作可靠性,降低了全寿命费用。
当然,采用何种检测技术及修理工艺,也要充分考虑维修的。