某型航空发动机散热器支架断裂失效分析

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1、第37卷第6期航空发动机Vo1．37No．62011年12月AeroengineDee．2011某型航空发动机散热器支架断裂失效分析佟文伟，王理，张开阔，韩振宇(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：通过对某型航空发动机故障散热器支架进行外观检查、断口分析、表面微观检查、截面金相检查以及材质分析，确定了故障散热器支架断口的高周疲劳属性，明确了表面电加工重熔层中存在的微裂纹、尖锐棱角和结构设计不足造成了应力集中。结果表明：应力集中导致该支架过早发生疲劳断裂，振动载荷也加速了该支架疲劳断裂故障的发生；最后提出了相应的改进建议。关键词：散热器支架；钛合金；高周

2、疲劳；重熔层；微裂纹；应力集中；航空发动机FractureFailureAnalysisofRadiatorSupportforanAeroengineTONGWen—wei，WANGLi，ZHANGKai—kuo，HANZhen—yu佟文伟(1974)，男，高级工程师，主要从事航空发动机材料应用、三防技术(AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China)和失效分析研究工作。Abstract：Thehighcyclefatiguepropertywasdefinedbythevisual

3、inspectionand收稿日期：2011-02—13fractureanalysis，surface-microscopicinspection，cross—sectionmetallographicinspectionandmaterialanalysisofanaeroenginefailuredradiatorsupport．Thestressconcentrationwascausedbythemicrocracks，sharpangularandstructuredesignweaknessintheEDMsurfaceremeltedlayer．Ther

4、esultsshowthatstressconcentrationisthekeyfactorthatleadtofatiguefractureseady，thevibrationloadingsisanotherfactorthatresultinthefatiguefacture．Finally，theimprovementadvicewascorrespondinglyproposed．Keywords：radiatorsupport；titaniumalloy；highcyclefatigue；EDM；microcracks；stressconcentratio

5、n；aeroengine示。支架表面较粗糙，平面部位呈黄、紫色相间，柱面0引言部位呈蓝紫色，为明显由于具有高比强度、较宽的工作温度范围、优异的电加工痕迹；支架的的腐蚀抗力和较好的与复合材料的相容性等特点，钛边缘棱角非常尖锐，没合金在航空发动机上已逐步取代了铝合金、镁合金及有进行倒圆处理；断裂一些钢构件。目前，先进航空发动机的风扇和压气机发生于平面与柱面部位图1散热器支架断裂部位宏观形貌盘、叶片、机匣、隔板，许多小零件如支架、摇臂、转接的转接区域。段等都是用钛合金材料制造。2断口分析某型航空发动机散热器支架所用材料为TC4钛故障散热器支架断合金，采用锻造+线切割方法加工，

6、并要求对棱边进口宏观形貌如图2所行倒圆处理。在工作过程中，该发动机的散热器支架示。其断口呈灰白色，较过早发生断裂故障。本研究对散热器支架故障件进行平缓，局部有明显的摩外观检查，断口分析，表面微观检查，截面金相检查和擦挤压痕迹，呈现清晰材质分析，确定了该支架的断裂属性，分析了发生故图2断口宏观形貌的疲劳弧线特征，表明障的原因，并提出了改进建议。散热器支架断口为疲劳断口。由疲劳弧线的方向可以1外观检查判定，断裂起源于支架Rl、R2转接相交的棱角处(如故障散热器支架断裂部位的宏观图像如图1所图2中箭头所指)[1】，断口疲劳扩展充分，瞬断区面积62航空发动机第37卷compre

7、ssoraeroresearchandtechnologydevelopmentactivitiesCanada：58thAHSannualfornm，2002．atGlennResearchCenter[C

8、AmericanHelicopterSociety65thI10】DennisE，PaulJ，BertJ．TheCasefordistributedengineAnnualFornm，Texas，2009．controlinturbo-shaftenginesystems【C]／／65thAnnualForum【8]JimF，Bil