发动机质量与失效分析的关系

发动机质量与失效分析的关系 维普资讯 ////0>. ? 发动机质量与失效分析的关系 新艺机械厂 型生堡 ‘一, 本文主要介绍正确运用失教分析的方法,对发动机的断裂失效事故进行分析, 从中 获得重要的质量信息,将这些信息反馈到设计、冶叠、材料、工艺、使用等 各部门,以 改进发动机,提高其可靠性并延长寿命。 关键词雌 垫 叁塾坌堑 兰竺墨茎 . . , , .: 从年代起,失效分析就受到工程界的广泛 研究时,必须进行综合分析,主要 侧重以下几个 方面: 重视,并得到迅速发展,许多发达国家已设立专 .设计因素 结构强度,应力集中,形状 门机构从事这方面的研究,这对提高产品质量和 可靠性起了积极的推动作用。 尺寸,安全系数 动态和静态下的 ,圆精过 航空航天系统是我国开展失效分析工作最早 渡,装配等。 和最有成绩的部门之一。从 年代起,航空系 .材料因素 化学成分,有害元 素,热处 统的企业、院校和研究所密切配合,对飞行事故 理状态,金相组织,力学性能,对环境介质的敏 进行失效分析,曾多次召开经验交流会,举办讲 感性,冶金缺陷等。 座,编写专著,制定了有关的 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 、培训和 .工艺因素 加工方法,表面完整性,表 考核 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 ,使航空装备失效分析工作走上制度化 面处理,焊接质量,表面操作,表面缺陷,氧化 脱碳,元素贫化等。 和规范化的道路。 航空发动机结构复杂,工作环境恶劣,一旦 .使用维护 载荷性质,超温超转,环境 失效,危害极大。本文将着重讨论失效分析与提 介质,工作温度,使用不当,维护不良等. 高发动机质量的关系。 由图 可知,航空发动机的使用过程是综合 考核发动机实际质量的过程,只有通过长时间的 一 、 失效分析是管理的重要组成部分 使用,才能对设计、材料和工艺等方面的问题进 航空产品失效是产品质量控制系统发生偏差 行充分的 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 。失效分析既是质量管理的归宿, 的反映,是航空企业工作质量 工程质量和产品 又是质量管理的出发点,是 全面质量管理的重要 质量失控的表现。失效分析的目的就是通过对具 组成部分。 体失效件的分析,弄清与失效件有关的征候及环 圭导 境条件等各种因素,以便找到引起失效的直接和 间接的原因,提出防止再次失效的补救和预防措 施,并以此反馈到设计、制造、使用和管理部 证 门,以便从根本上提高产品的质量和可靠性。 航空发动机的质量和可靠性取决于设计、材 料、工艺和使用四者之间的有机结合。设计是主 监护 导,材料是基础,工艺是保证,使用是监护 图 。因此,当我们对航空发动机的失效事故进行 图 航空发动机系统工程的关系图 ? ? 航空刺遗工程 ?? 维普资讯 ////. 号一般在 %左右,形成改进??使用??分 析??总结??再改进的良性循环。如, 一 系列发动机中央传动从动齿轮曾发生 次断裂事 故,后来通过振动试验发现,在转速 %一%时,齿轮有两节径行波共振,振动应力水 平为 ;在 %附近时,有三节径行 波共振,振动应力水平为 。由此得出: 节径型行波共振是齿轮断裂失效的主要原因。通 过改变齿轮辐板的厚度,可改变齿轮的共振频 率,从而彻底排除齿轮断裂失效的故障,提高了 可靠性。 又如, 发动机一级压气机转子叶片, 图 航空发动机质量闭环控制框周 年间共发生 起断裂事故。初始的失效分析 二、失效分析是提高质量的重要手段 结论是砂粒打伤和盐雾腐蚀的共同作用形成了点 随着科学技术的发展,机械失效学得到迅速 蚀坑,造成振动疲劳断裂,这个错误结论又造成 发展,促进了航空产品质量的提高。可以这样 断裂故障的多次重复。后来经过颤振试验发现, 说,近代材料科学和工程力学对失效模式和失效 叶片颤振裕度不太,当叶片处于颤振状态时,振 机理的研究,为机械失效学奠定了理论基础;现 动应力突然增大,最大动应力达到 以 代大型精密仪器,如扫描电镜,透射电镜,电子 上,使叶片产生疲劳断裂。这个结论为提高发动 探针等的相继问世,使 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 和断口分析技术不断 机质量提供了依据。为防止失速颤振,改用低弦 提高,为机械失效学奠定了技术基础;数理统计 比的叶片,弦长增加 ?,叶片数由 学、模糊数学和可靠性工程的发展,以及电子计 片减至 片,并增加叶片的调频措施,使颤振 算机在工程上的应用,为机械失效学提供了新的 边界有显著改善,扩大了压气机的稳定工作范 方法和途径。以上三方面的融会贯通,使机械失 围,避免了一级压气机叶片断裂失效,该叶片获 效学形成相对独立的 完整的体系,从而促使失 国家银质奖。 效分析工作的结论更加正确,提出的补救措施针 再如, 发动机二级压气机转子叶片, 对性更强。 使用过程中曾多次发生叶尖 掉块 现象。开始也 在发达国家中,失效分析已成为十分活跃的 认为是腐蚀坑引起的疲劳断裂,后来发现没有腐 科学领域,许多产品都是借助于失效分析来提高 蚀坑的叶片也在相同的位置 掉块 。这一。反常 质量的。如,英国罗罗公司早期设计的 达得 发 现象使我们发现该叶片存在一个的 二 动机,原寿命只有小时,由于该公司十分重 扭角振 ,为此,通过加宽加厚叶片型面,改变 视失效分析工作,对发动机外场使用情况和出现 叶片自振频率,使叶片 掉块 失效得以避免。 的失效都能到现场调查分析,甚至花钱把残骸买 据统计,经过多次失效分析并组织技术攻 回来进行分析,寻找失效的原因 他们对原型机 关,共实现 多项改进改型,取得较大科技成 中多处作了重大改进,包括设计、选材、工 果近百项,使发动机的性能和可靠性都有明显的 艺等,最后使 达得 发动机的寿命延长到上千小 提高, 系列推力由公斤发展到时,还为发展新型号奠定了基础。 公斤,寿命由 小时延长到小时; 我们新艺机械厂对失效分析工作也非常重 系列推力由 公斤提高到公 视。建厂初期生产的 乙型发动机故障 斤,寿命由 小时延长到小时。 多,寿命短,可靠性差,一次翻修寿命只有此外,针对发动机使用中出现的问题,开展 小时。经过几年的研究分析,终于查明了故障的 工艺研究,在发动机上成功地应用了低温渗铝等 原因,提出了 项改进措施,排除了长期存在 八种防护涂层工艺,防腐效果十分显著,目前已 的八大故障,实现了寿命小时的定型生产。 投人大批量生产。 在实践中我们坚持失效分析要与发动机改进 针对 乙发动机一级涡轮叶片在进气 改型相结合,确保稳妥可靠,每个型批改进的件 边出现的微裂纹,为提高涡轮下转第 页 一一 丰 筹 期维普资讯 ////. 真空热处理加热时的增碳问题 北京航空材料研究所 王广生 王志刚 本文介绍了在石墨构件真空炉中加热时增碳. 题的试验研究结果。通过生产 实践证 明,采取必要的预防措施可以避免增碳。 关键词:钛合金 不锈钢 真空热处理 增碳.: 空热处理时的增碳问题进行了试验研究。在将钛 近年来,真空热处理炉的重大改进之一是采 合金和不锈钢与石墨直接接触或保持一定距离的 用石墨制作真空炉的加热元件、炉衬、夹具等构 条件下,进行真空热处理,热处理试样装夹示意 件,从而降低了成本,延长了使用寿命,减少了 维修费用和功率消耗。但是,使用石墨构件的真 图见图 。然后检测试样表 面显微硬度和金相组 织,用电子探针进行表面成分分析,试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 见 空炉热处理钛合金、不锈钢及高温合金时可能会 表 。 产生增碳,使钛合金变脆,使不锈钢、高温合金 钛合金试验结果如表 、表 所示。 的抗蚀性能降低,容易引起晶问腐蚀。因此,钛 在与石墨高压接触情况下进 行真空热处理 合金、不锈钢及高温合金能否使用石墨构件的真 时 × ~ ,即 × 一,钛合金表层 空炉热处理,一直是人们十分关注的问题。以下 简要介绍美国 公司对该问题的研究 出现 . 厚呈择优取向的针状 相,如 图 所示。这可能是由于表面微量增碳所致。但用电 情况以及我们进行的生产实践。 子探针检查 碳分辩率为 . % ,没有发现表 口公司的研究情况 面 增 碳 。在 与石 墨 低 压 接 美国 公司对钛合金和不锈钢真 裹 真空热处理加热增碳试验方案 材 料 方案号 热处理工艺 与石墨构件关系 高压接触 一? ×气冷,×十 低压接触 高密度石墨 、 ×气冷, × 板或纤维 隔开 . 增强石墨板、、×气玲,充氨至高压接触×气冷,. × 不锈钢 低压接 触 、 ?、 ?×气冷,充氮至 隔开 .石墨板或 、 ?×气冷,充氮至 石墨板 ~ 同试验方案 ~ ,试验前在石墨板上用等离子喷涂一层 厚的氧化铝 航 空制造工程维普资讯 ////. 表 在×真空度下, 触或不接触条件下进行真空热处理时 . × 与石墨接触增碳试验结果,没有发现表面增碳。但在回充氮气时,即便钛合金 与石墨不接触,热 温度 时间 增碳情况 石墨类型 ? ? 处理后表面也产生 相硬化层,所以钛合金真空高压接触 低压接触 热处理时不能用氮气作回充气体,一般采用氩气 针状 相 等惰性气体 或 择优方向 排列 检测不出 ,深度 为 表 卜 与石墨间距.一舍金 或 时真空或充氟的增碳试验结果 不锈钢 温度 时间 增碳情况 石墨类型 ? × , 或未检测出 层深 或未检测出 口层深 / 或未检测出 层深 / 图 增碟试验用试样装央求意图 图 与石墨高压接触的 表层显擞组织 不锈钢试验结果如表 、表 所示。不锈钢 与石墨在高压接触?以上的条件下,真空热 处理时会产生明显增碳现象,表层晶界碳化物增 加,甚至形成连续网状碳化物,如图 所示。低 压接触时,?以上真空热处理会产生局部增 碳;不接触时没有增碳。在不锈钢与石墨不接触 的情况下,如采用回充氮气至 时,在 以上真空热处理仍出现很小的局部 增碳; 而采用回充氢气至 时没有增碳。在石墨 板表面等离子喷涂 厚氧化铝后,重复上 述试验,没有发现增碳,甚至在高压接触加工 小时也没有增碳,所以在石墨构件表面上喷 涂氧化铝层能防止增碳。 此外,石墨与不锈钢或 高温合金能 形成共晶,在约?熔化。 网 与石墨高压接触的 不锈钢表层显撒组纲 一 , 蚶年摹 期维普资讯 ////. 表 在 . ×真空虚下 不锈钢与石墨接触增碳试验结果 接触压力 石榘类型 温度,? 时间,增碳情况 增碳深度舯 高 低 】 连续碳化物 . ? 】 】严重连续碳化物 . / 局部不连续碳化物 .未检测出 / 局部不 连续碳化物 . / 未检测出 局部微小碳化物 . 】 / 未检测出 表不锈钢与石墨间距 . 情况下充气增碳试验结果 充气至 石墨类型 温度,? 时间,增碳情况 增碳深度,?? 】/ 未检测出 未检测出 少量不连续晶界碳化物 未检涮出 / 少量晶界碳化物 .】 / 束检测出极少量 不连续晶界碳化物 表 一 钛合盒真空热处理后的力学性能 室 温??持久 真空热处理工艺% %/ % % ? . × 加 热气冷却空气炉. . 空冷 技术条件要求 ?空冷 ~ 空冷 表 定向凝固高温合金真空热处理后的力学性能 室温 ? ??持久 真空热处理工艺 如% %%, ~加热,气冷却;?加热, 】 .】.. 冷却 技术要求空冷;空冷 .生产实践 艺研究和生产。该炉采用石墨带或石墨棒作为加 我们用型卧式真空淬火炉进行 热元件,采用石墨板和陶瓷纤维炉衬,石墨导轨 了钛合金和高温合金无余量叶片的真空热处理工 上嵌氧化铝衬条 生产中采用不锈钢或高温合金 一一 航 空制造 程