某型發(fā)動機(jī)高壓渦輪葉片進(jìn)排氣邊積炭去除工藝研究

肖雪萍 韓云利

摘要：某型發(fā)動機(jī)高壓渦輪葉片進(jìn)排氣邊需要進(jìn)行著色探傷，以檢查葉片有無裂紋，但進(jìn)排氣邊的磚紅色附著物直接影響著色探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此在對現(xiàn)有除積炭工藝方法調(diào)研分析的基礎(chǔ)上，提出采用果核吹砂法去除葉片進(jìn)排氣邊的積炭，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了此方法的有效性和可靠性。

關(guān)鍵詞：渦輪葉片;積炭;果核吹砂;去除

0引言

某型發(fā)動機(jī)高壓渦輪葉片經(jīng)過長時(shí)間高溫使用后，表面形成大量的積炭附著物。該型發(fā)動機(jī)在進(jìn)行返廠大修時(shí)，根據(jù)零件的排故要求，需對葉片的進(jìn)排氣邊進(jìn)行著色探傷檢查，但渦輪葉片表面的積炭附著物嚴(yán)重影響探傷靈敏度。

按照GJB 2367A-2005《滲透檢驗(yàn)》對被檢件要求：零件的待檢表面應(yīng)清潔、干燥，對于妨礙滲透劑進(jìn)入零件的不連續(xù)性內(nèi)，影響染料性能或產(chǎn)生不良本底的表面附著物，如油污、油脂、涂層、腐蝕產(chǎn)物、氧化物、金屬污物、焊接劑、化學(xué)殘留物等均應(yīng)去除。因此，在既不損壞葉片滲鋁層，又能保證外觀質(zhì)量符合故檢要求的前提下，采取合適的方法去除某型發(fā)動機(jī)渦輪葉片進(jìn)排氣邊磚紅色附著物是本項(xiàng)目研究的主要目的。

1主要研究內(nèi)容

1.1著色探傷試驗(yàn)

選定一臺發(fā)動機(jī)的葉片進(jìn)行分解，然后執(zhí)行除積炭工序。用手觸摸完成積炭去除后的葉片表面，有明顯凸凹感。按工藝步驟和要求進(jìn)行著色檢測，經(jīng)預(yù)清洗、烘干、滲透、清洗、干燥、顯像等工步后，葉片顯示的效果不好，背景對比性差，達(dá)不到著色檢測的預(yù)期效果。探傷前后對比圖如圖1所示。

1.2選用清洗劑除積炭試驗(yàn)

選取4片表面積炭附著物嚴(yán)重的葉片進(jìn)行試驗(yàn)，采用HS-150清洗劑進(jìn)行清洗，工藝參數(shù)為溫度90℃、時(shí)間2h，其他工序按照通用工藝執(zhí)行。葉片清洗前后的對比圖如圖2所示。

從圖2對比可以看出，采用HS-150清洗劑可以很好地去除渦輪葉片榫頭和葉身處的積炭附著物，但葉片進(jìn)排氣邊仍然有大量磚紅色附著物殘留。

1.3燜火除積炭試驗(yàn)

選取4片表面積炭附著物嚴(yán)重的葉片進(jìn)行試驗(yàn)，采用燜火除積炭，其工藝參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，其他工序按照通用工藝執(zhí)行。

圖3是完成燜火試驗(yàn)的渦輪葉片前后對比圖，可以看出，采用燜火試驗(yàn)可以很好地去除渦輪葉片榫頭和葉身處的積炭附著物，但是葉片進(jìn)排氣邊仍大量殘留磚紅色附著物。

1.4果核吹砂除積炭

選取4片經(jīng)過HS-150清洗劑清洗后但進(jìn)排氣邊仍有大量磚紅色附著物的渦輪葉片，采用果核吹砂法去除剩余的表面的積炭附著物，其工藝參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

完成果核吹砂的渦輪葉片前后對比圖如圖4所示。經(jīng)目視檢查，果核吹砂法可以很好地去除進(jìn)、排氣邊處的磚紅色附著物，效果明顯。

2果核吹砂對葉片滲鋁層影響論證分析

2.1滲鋁層厚度與表面光潔度影響

選用6件葉片，進(jìn)行滲鋁層厚度檢查，在相同壓力下采用不同吹砂時(shí)間進(jìn)行果核吹砂，再進(jìn)行滲鋁層厚度檢查，其檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，當(dāng)果核吹砂壓力控制在0.4MPa，時(shí)間控制在1mm內(nèi)，果核吹砂后滲鋁層厚度變化控制在1μm。因此采用果核吹砂法除進(jìn)、排氣邊積炭時(shí)，若工藝參數(shù)控制合理，對葉片表面的滲鋁層厚度基本無影響。

在體式顯微鏡下觀察果核吹砂后葉片的滲鋁層，其表面光潔度受影響，測量果核吹砂前后滲鋁層表面粗糙度的差異如表4所示。

2.2果核吹砂對滲鋁層脆性傾向影響分析

選取對葉身和榫頭全部滲鋁、滲鋁層深度在34～38μm的渦輪葉片3片，對榫頭滲鋁層進(jìn)行顯微硬度檢測，并用化學(xué)熱處理通用滲層脆性檢測方法（維氏硬度）對滲鋁層脆性進(jìn)行評級。進(jìn)行果核吹砂，再進(jìn)行著色探傷，體視顯微鏡觀察表面形貌，分析表面裂紋傾向。從檢測報(bào)告的數(shù)據(jù)得出：K403合金表面滲鋁層硬度明顯高于基體，達(dá)到HRC50～54，無明顯脆性開裂傾向。經(jīng)果核吹砂處理后，葉片表面無裂紋、剝落現(xiàn)象，采用果核吹砂工藝處理渦輪葉片具有可行性。

3渦輪葉片通氣孔防護(hù)研究

分別采用鋁箔190-10S遮蔽帶、壓敏膠帶保護(hù)葉冠端面，同時(shí)為提高生產(chǎn)效率，設(shè)計(jì)制造榫頭安裝板，一排可安裝20片葉片。保護(hù)用夾具示意圖如圖5所示。

圖6和圖7是吹砂前后鋁箔190-10S遮蔽帶和壓敏膠帶的對比圖，從圖6和圖7可知，鋁箔190 -10S遮蔽帶可以用于保護(hù)葉冠端面。

綜上所述，某型發(fā)動機(jī)渦輪葉片進(jìn)排氣邊附著物能使用果核吹砂進(jìn)行去除。

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