航空发动机用轻型弹簧垫圈断裂故障分析及改进方案.pdf

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1、·48·航空发动机用轻型弹簧垫圈断裂故障分析及改进方案王运知，王育妮(中航工业南方产品设计所，湖南株洲412002)摘要：本文主要介绍了航空发动机用轻型弹簧垫圈在使用过程中发生的断裂故障，分析了弹簧垫圈断裂的原因和断裂故障对发动机的潜在影响，提出了对弹簧垫圈的改进方案和建议措施。_一．关撼竭航空发动祝轻型弹簧垫圈新裂潜在影响I。中图分类号：V239文献标识码：B文章编号：100z一6886(2o1O)04一()o48o3i：iLightSpringWashers、vithAeroengineFractureFailureAnalysisandIm

2、provementSchemeWANGYunzhi，WANGYuniAbstract：Thisthesismainlyintroducetherupturefailureofthelightspringwasherthatoccuresintheworkingprocessthatusedonair—craftengine，analyzesthereasonoftheruptureandthepotentialimpacttOtheengineresultingfromtherupture，bringsforwardtheimprovingpro

3、jectofthespringwasherandatlastadvisetoselectstainlesssteelspringwasherKeywords：aircrafte,gine；lightspringwasher；rupture；potevotialimpactl概述帚～＼轻型弹簧垫圈(以下简称弹簧垫圈)是世界各国早期广L、一j泛应用于航空发动机的紧固连接件，其主要作用是利用弹簧I＼＼l‘垫圈的弹力增加锁紧螺纹连接中的紧固力，防止紧固件连接松动，保证航空发动机正常工作。／目前，我公司研制的航空发动机，均采用了弹簧垫圈日(GB859—87

4、—65Mn—Cd)进行防松。装配的位置为发动机外部，主要分布在减速器、附件传动、压气机、燃烧室、涡轮等机2)表面处理：按照国家标准GBOM．1(弹性垫圈技术条匣外部；主要用于发动机安装边、附件和管路的紧固连接。件)规定，65Mn的弹簧垫圈表面要求氧化、磷化或镀锌钝化处2弹簧垫圈的设计要求及技术条件理等。由于按照上述表面处理方式，长时间使用后，弹簧垫圈容易生锈。为了提高发动机的防腐性能，采取弹簧垫圈表面2．1弹簧垫圈的图形符号(图1)及尺寸规格f表1)进行镀镉的措施，虽然这一措】逝对防腐很有效，但没有生产表表1面镀镉的弹簧垫圈厂家。为此，公司采购未

5、进行热处理和表面处理的半成品，或采购表面氧化或磷化的成品，回厂后再补充加工。若为半成品，先进行尺寸和材质检验，合格后进行淬火、回火、镀镉、除氢，在完成相关试验后入库；若为成品，同样先进行尺寸和材质检验，合格后吹砂去除表面氧化和磷化层，再进行淬火、回火、镀镉、除氢，完成相关试验后入库。3)性能试验：按照国家标准GB94．1(弹性垫圈技术条件)规定，弹簧垫圈应进行弹性试验、韧性试验、抗氢脆试验和2．2技术要求硬度试验。我公司结合自己实际情况，实际进行了硬度试验、1)材料：65MI1。作者简介：王运知(】965一)，女，毕业于西北工业大学，高级工程师，

6、专业领域为航空发动机设计。王育妮(1978一)，女，毕业于西安建筑科技大学，工程师，专业领域为航空发动机设计。收稿日期：2010—4～9·49·韧性试验和加温弹性试验。3．2历次故障情况弹簧垫圈的硬度试验检查，按照HB5013(热处理制件检1999年12月，连接减速器与附件机匣的弹簧垫圈GB859验类别)Ⅳ类检查和公司关于外购轻型弹簧垫圈半成品进行—87—12—65Mn—Cd(单台用量30件)发生了断裂，其断裂热处理及表面处理的控制程序的规定，每批硬度检验数量为原因是氢脆。零件总数量的百分之十；当批量大于200件时，每热处理炉批2002年5月，发

7、现一连接主滑油泵的弹簧垫圈GB859—抽查2(】件硬度检查。87—8—65Mn—Cd(单台用量243件)有2件发生了断裂，其弹簧垫圈的韧性试故障原因与1999年的相同。验要求，将弹簧垫圈扭至3．3冶金分析及工艺试验9o。，不得断裂，如扭断，断3．3．1冶金分析面应平滑。试验方法如3件故障弹簧垫圈进行了外观检查、断口检查、化学成份下：将弹簧垫圈夹于虎钳检查、硬度检查、韧性试验、弹性试验和高倍检查，材质检查和和扳手之间，虎钳和扳手高倍显微检查，结果表明其材质正常，弹簧垫圈表面存在轻微的距离等于弹簧垫圈外径脱碳，断裂『生质为沿晶脆性断裂。的二分之一(图

8、2)，将扳手向顺时针方向缓慢扭转至90~时，3．3．2打断试验目测弹簧垫圈表面；继续扭转，直至扭断，目测断面。每批做抽取故障批弹簧垫圈(