涡轮叶片常见故障分析与修理技术

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1、涡轮叶片常见故障分析与修理技术【摘要】本论文主要阐述了WP-5发动机涡轮叶片的常见故障及其修理技术，并适当介绍其它发动机修理技术。涡轮叶片是航空发动机的主要部件，它的使用环境苛刻，数量多，几何形状复杂，材料化学成分和组织状态要求严格。因此，制造工序多，工艺复杂；在使用过程中出现的故障直接影响到发动机的使用寿命和飞行安全。是航空发动机检查和维修的工作重点。关键词：涡轮叶片，常见故障，修理技术，使用寿命，飞行安全Abstract:ThispapermainlyexpoundsthecommonfaultofWP-5turbineb

2、ladesandrepairtechnology,andappropriatetointroduceotherenginerepairtechnology.Turbinebladesarethemaincomponentofaviationengine,itsuseinharshenvironment,quantity,complexgeometry,materialchemicalcompositionandmicrostructureofstrict.Therefore,manufacturingprocess,compl

3、exprocess;faultappearingintheuseprocessdirectlyaffecttheservicelifeoftheengineandflightsafety.Theaircraftengineisthefocusoftheworkofinspectionandrepair.Keywords:Turbineblade,commonfailure,repairtechnology,theservicelife,flightsafety10目录1XXXX21.1XXXXX21.1.1XXXX21.1.2

4、XXXX22XXXX32.1XXXXX32.1.1XXXX32.1.2XXXX3结束语4谢辞5文献6101涡轮概述1.1涡轮的功用涡轮的功用是使高温燃气膨胀做功，把燃气中的部分热能转换为机械能，输出无论功带动压气机和其他附件工作。1.2涡轮的工作原理涡轮是利用燃气膨胀做功原理来工作的。从涡轮导向器流出来的气流冲击动叶叶栅时，就会在动叶叶栅上产生很大的气动作用。叶盆上的静压比叶背上的大得多。于是，叶盆和叶背的压差形成了巨大的推动力，其方向指向叶背，推动涡轮动叶（工作叶轮）做功。1.3涡轮的结构涡轮的单级由1个导向器和1个工作叶轮

5、组成。2涡轮转子2.1涡轮转子的组成涡轮转子由叶片、涡轮盘和涡轮轴组成。2.1.1涡轮叶片涡轮叶片包括叶身和叶根（榫头）两个部分。叶身是叶片工作的部分，其外形是按燃气的流动规律进行制造；叶根用以连接涡轮盘和叶片，目前多采用枞树形状，其上还有榫齿。在工作时叶根是受力最大的部分，因此，不仅要求它具有足够的强度，而且应有尽量小的重量。现在大多数工作叶片是实心的，这样构造简单且制造容易。工作叶片在巨大离心力（10吨左右）与高温条件下工作，所以才用优质高温合金制造。目前用的最多的是GH437（镍基合金），可在800～850℃工作，温度更

6、高时可采用GH437A。叶片均由模锻毛坯经机械加工制造。3涡轮叶片的常见故障分析及修理技术涡轮叶片常见故障分为三类：裂纹、表面缺陷、叶身细颈和过热（烧伤）。3.1涡轮的常见故障及概率3.1.1裂纹涡轮叶片常见的有榫槽裂纹、叶身裂纹、固定锁键裂纹等。从200～600h寿命的发动机统计，故障率（按台计）如下：其一，第一榫槽裂纹10WP-5（5.5～18.3）%；WP-5（4.8～15）%；WP-5（2.3～8.2）%（200～400h），PД-4（15.7～7206）%，（100～700h）。其二，叶身排气边裂纹（0～1.25）%

7、其三，固定键裂纹（1.25～8.8）%。以上统计可见，第一榫槽裂纹故障最为突出，它与叶片寿命有明显的规律；各种机种的故障率也有差异。3.1.2表面的缺陷叶片表面的缺陷有六种，即晶界显示、龟裂、掉晶、发纹、燃气腐蚀和表面打伤。叶身和榫槽表面缺陷比较普遍，寿命在200h以上的叶片，约有60%都程度不同的存在这种故障。因故障界限不明确，所以难以统计准确。只对燃气腐蚀做过粗略统计，故障率（按台计）约在（11～15）%之间。制造、翻修和使用都发现这类故障最多，研究者争论也最多，到目前为止，仍未有一致的结论。3.1.3叶身细颈和过烧细颈大

8、多发生在叶身高三分之二的排气边。200～600h寿命期间，故障率（按台计）为（1.3～2.5）%。可见它与寿命无明显关系。叶身的过热比细颈要少得多，而且与寿命无关。3.2叶片榫槽与榫头裂纹3.2.1叶片第一榫槽裂纹（1）叶片第一榫槽裂纹的宏观形态这种裂纹都出现在第一榫槽底的圆