整體葉盤激光沖擊強化的疲勞性能考核

鄒世坤 ， 吳俊峰 ， 曹子文 ， 閔祥祿 ， 張恭軒 ， 李朝陽

（1. 中國航空制造技術研究院，北京 10024；2. 中國航發黎陽航空發動機有限公司，沈陽 412002；3. 中國航發貴州黎陽航空動力有限公司，貴陽 550000）

0 引言

疲勞斷裂是機械零部件最主要的失效形式，尤其在航空零部件中，疲勞失效所占比例最高。通常，疲勞失效按照所受應力和循環周次可分為低周疲勞和高周疲勞。低周疲勞是指金屬材料在較高的交變應力作用下至斷裂的循環周次≤104的疲勞，高周疲勞是指金屬材料在較低的交變應力作用下至斷裂的循環周次為105～107的疲勞。S-N曲線和疲勞極限是疲勞設計的重要依據之一，其中，把金屬材料經過107循環周次而不發生斷裂的疲勞強度定義為疲勞極限。

航空發動機風扇、壓氣機在高速旋轉和氣流作用下會產生振動，葉片一階振動頻率一般在100 Hz以上，屬于高頻率小幅值的振動應力，而離心力、氣動和溫度載荷為低頻率大幅值的載荷，因此，葉片實際工作中屬于高低周復合疲勞[1-2]。在航空發動機復雜工作狀態下，整體葉盤承受離心負荷、氣動負荷、熱負荷以及振動等多變載荷，服役條件嚴苛，整體葉盤的疲勞失效往往導致比較嚴重的非包容性事故。在氣動設計參數、材料性能及結構尺寸確定情況下，加工表面質量成為影響整體葉盤疲勞壽命的重要因素。整體葉盤抗疲勞強化技術包括振動光飾、噴丸強化、激光沖擊強化、冷擠壓強化等[3]。在轉子高速旋轉及強氣流的沖刷下，風扇及壓氣機葉片容易被隨氣流進來的異物撞擊而產生破壞（Foreign Object Damage，FOD）。……