大修航空发动机涡轮叶片的检修技术详细版.docx

1、大修航空发动机涡轮叶片的检修技术详细版（解决方案范本系列）大修航空发动机涡轮叶片的检修技术详细版A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process In eludes Determi ning The ProblemObject And Influe nee Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Fin ally Impleme nting 编辑： 单位： 日期：大修航空发动机涡轮叶片的检修技术详细版提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的

2、具体措施，过 程包含 确定问题对象和影响范围，分析问题提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性 分析，最后执 行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。介绍了涡轮叶片的清洗、无损检测、叶型完整f生检测 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 贵的镇基和钻基高温合金材料以及复杂的制 造工艺，例 如，走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

3、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 回的附着杂质;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，同时积炭也掩盖了叶片表 回的损伤，不便于检测。因此，叶片在进行检测和修理前，要清除积炭。1.

4、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

5、的裂纹。13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,发展硏制了检测涡轮叶片 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2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

6、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 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。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

7、陷。22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乌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。钻基合金 抗热腐蚀性能好，是一种合适的堆焊 材料。经验表明， Renel42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M c rAIY涂层，已成功 地用于修复叶片的顶部了，涂层厚度为2.03 mm02.3热静压热静压是将叶片保持在1000-120 0C温度和10 0 2 0 OMPa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

8、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。叶片喷丸强化可提咼 抗疲劳和抗应力腐蚀性能。它是利用咼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 0.7 5 mmo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,

9、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，能弓I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

10、防护涂层进行第io页 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、MC r Al Y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

11、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。-第io页一3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 修的经济性，因此，工艺复杂的维修 技术一般只用于合金材料昂贵、制造工艺难度大的叶片。目前,在我国，航空发动机涡轮叶片的机上孔探 检查已 广泛使用，但叶片的先进的修理技术应用不多，这与我国自 己制造的发动机叶片材料并不十分昂贵有尖但随着新型 高性能的发动机研制生产，也将采用先进的涡轮叶片材料和 制造工艺，这会使涡轮叶片的造价大幅增加。因此，对于 国产航空发动机来说,涡轮叶片精确检测与先进修理技术也有着非常广阔的应 用前景。可在这里输入个人/品牌名/地点Personal / Brand Name / Location Can Be Entered Here