某機(jī)前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物控制研究

高 瑾 陳金平 劉興宇

（1.空裝西安局某軍事代表室，西安 710021；2.西安航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)有限公司，西安 710021）

航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子部件和靜子部件之間的氣流密封，常采取蜂窩結(jié)構(gòu)密封[1]。蜂窩在加工和清洗過程中必定會產(chǎn)生多余物進(jìn)入蜂窩晶格。當(dāng)晶格較小、深度較大時，進(jìn)一步增大了清洗難度。某型發(fā)動機(jī)燃燒室中的重要部件前封嚴(yán)環(huán)包含4 層蜂窩，蜂窩晶格小（邊距尺寸為0.8 mm），蜂窩深約35 mm。本文重點研究如何有效對蜂窩晶格多余物進(jìn)行控制和清理。

1 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩簡介

前封嚴(yán)環(huán)屬于燃燒室中的重要部件，起氣封作用，確保發(fā)動機(jī)效率和冷卻效果。所以，設(shè)計上在其內(nèi)孔通過電子束焊焊接了4 層蜂窩，再利用電火花磨削，將內(nèi)徑方向加工至設(shè)計圖尺寸，以保證其與轉(zhuǎn)子的間隙要求。前封嚴(yán)環(huán)結(jié)構(gòu)實物，見圖1。在加工過程中，要將零件整體放置在容易產(chǎn)生殘留物的溶液中。加工完成后，需清理蜂窩。蜂窩為小晶格結(jié)構(gòu)，蜂窩材料為GH536，蜂窩晶格邊距為0.8 mm，蜂窩壁厚為0.5 mm，蜂窩深約為35 mm。蜂窩結(jié)構(gòu)見圖2。

2 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩清理難點

2.1 蜂窩晶格尺寸小

前封嚴(yán)環(huán)包含4 層蜂窩，蜂窩為小晶格結(jié)構(gòu)，蜂窩材料為GH536，蜂窩晶格邊距為0.8 mm，蜂窩壁厚為0.5 mm，蜂窩深約為35 mm。因蜂窩層數(shù)多，晶格邊距小，手工鉗工去除的方式效率低。然而，蜂窩壁厚僅為0.5 mm，采用振動光飾等高效去除方式極易導(dǎo)致蜂窩壁變形坍塌，故不可取[2-10]。

2.2 多余物成分多樣性

前封嚴(yán)環(huán)加工工藝過程長，蜂窩內(nèi)的多余物可能是在電火花蜂窩處產(chǎn)生，也可能是在磨蜂窩前的機(jī)械加工處產(chǎn)生，還可能是在后續(xù)的清洗工序清洗液殘留處產(chǎn)生[11]。因此，需要知道蜂窩多余物的成分，以便采取合適的方式去除多余物和規(guī)避多余物的產(chǎn)生。

3 前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物控制

3.1 磨蜂窩加工過程分析

磨蜂窩前的所有機(jī)械加工工序中，用防護(hù)膠帶防護(hù)蜂窩，防止機(jī)械加工過程中多余物進(jìn)入蜂窩。用電火花磨加工代替正常磨加工，可減少磨加工過程中多余物的產(chǎn)生。磨加工后安排一道清理工序和兩道清洗工序，減少多余物的產(chǎn)生，其中清理工序為鉗工去除電火花加工中的黑斑。第一道清洗工序為蜂窩雜質(zhì)及殘留物。第二道清洗工序為超聲波清洗，主要作用是將第一道清洗工序的清洗劑清洗干凈[12-14]。

具體主要工藝過程如下：機(jī)械加工（對蜂窩防護(hù)）→磨蜂窩→鉗工清理蜂窩→清洗蜂窩雜質(zhì)及殘留物→超聲波清洗→檢查蜂窩→檢驗→清洗、油封、入庫。

3.2 蜂窩多余物成分確定

為找到殘留物產(chǎn)生的原因，先從殘留物的成分出發(fā)，利用pH 試紙檢查殘留物殘渣溶液，發(fā)現(xiàn)殘留物為弱堿性。從前封嚴(yán)環(huán)的加工工藝入手，逐個分析工序，特別是使用堿性溶液或者堿性輔助材料的工序，以期找到殘留物產(chǎn)生的工序及原因，便于從工序入手進(jìn)行殘留物的控制及清除工作[15-24]。

通過pH 試紙試驗后分析，蜂窩表面白色或黃褐色物體殘留應(yīng)為堿性清洗劑殘留。堿性清洗劑殘留在某個使用堿性清洗劑或者堿性輔助材料工序完成后，以液體形式存在于蜂窩的各個地方，特別是倒角處。隨著自然干燥，在經(jīng)過一定時間后，堿性清洗劑析出變成固體殘留粘在零件表面。綜上所述，堿性清洗劑或者堿性輔助材料的使用，導(dǎo)致零件蜂窩表面有堿性殘留物的存在。

經(jīng)過分析該零件的加工工藝，該零件在加工過程中沒有使用到堿性輔助材料，如堿性的清洗劑等。可見，堿性殘留物的發(fā)生只能是在工序的清洗過程中產(chǎn)生的。

對兩道清洗工序進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)磨蜂窩清理后的第一道清洗工序使用的清洗液成分為堿性清洗劑。該工序清洗的主要作用是將蜂窩內(nèi)部的殘留物清洗干凈。第二道清洗工序為超聲波清洗，主要作用是將第一道清洗工序的清洗劑清洗干凈。超聲波清洗使用的液體為中性，故多余物主要為第一道清洗工序的堿性清洗劑殘留。

3.3 蜂窩多余物清洗控制方案

經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，該殘留物在80 ～150 ℃時析出，變成沒有黏性的粉末。因此，通過增加加溫爐烘烤的方式可以將零件蜂窩內(nèi)部的殘留堿性清洗劑烘干，從而消除殘留堿性清洗劑析出到蜂窩表面的問題[25-29]。

按照試驗流程，先確定前封嚴(yán)環(huán)是否可以承受80 ～150 ℃而不會造成零件的損傷，發(fā)現(xiàn)該零件在中轉(zhuǎn)熱處理進(jìn)行20 工序真空時效時，溫度在600 ～775 ℃?？梢姡婵镜臏囟?0 ～150 ℃不會對零件產(chǎn)生任何影響。此外，通過正交對比試驗[6]，確定具體的溫度范圍及烘烤的時間。如表1 所示，其中溫度范圍按照車間現(xiàn)有加熱爐的溫度范圍分為80 ～100 ℃、100 ～140 ℃和140 ～150 ℃。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，編號為7 的參數(shù)清除效果最好，執(zhí)行起來最經(jīng)濟(jì)，故選定此參數(shù)。

4 改進(jìn)效果及應(yīng)用推廣

經(jīng)過跟蹤統(tǒng)計改進(jìn)實施后的加工及入庫情況可知，自改進(jìn)至今共入庫600 余件，均未發(fā)生有蜂窩多余物問題。該技術(shù)已推廣應(yīng)用于其他系列機(jī)型的前封嚴(yán)環(huán)蜂窩，均未出現(xiàn)蜂窩多余物問題。

5 結(jié)語

通過在磨蜂窩前對蜂窩進(jìn)行防護(hù)，可防止機(jī)械加工過程中多余物進(jìn)入蜂窩。用電火花磨加工代替正常磨加工，可減少磨加工過程中多余物的產(chǎn)生。磨加工后，建議安排一道清理工序和兩道清洗工序。最終，采取加溫爐烘烤的方式，可杜絕前封嚴(yán)環(huán)蜂窩多余物問題的發(fā)生。