某型发动机高压涡轮工作叶片内腔异物清理技术.pdf

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1、工程ENGINEERING某型发动机高压涡轮工作叶片内腔异物清理技术CleaningTechnologyofCavityForeignObjectinEngineHigh-PressureTurbineBlade■李本事黄选民何勇/成都航利（集团）实业有限公司摘　要：针对某型发动机高压涡轮工作叶片内腔网状冷却孔中堵塞的异物，研究了一种嵌入接触式微孔清理技术，采用专用清洗剂，并设计了专用清理工具，形成了高压涡轮工作叶片组合清理工艺。经该技术清理后的高压涡轮工作叶片，可获得80%以上的内腔清洁度合格率。关键词：内腔异物；嵌入接触式微孔清理技术；清洁度；性能Key

2、words：cavityforeignobject;embeddedcontactdecayholecleaningtechnology;cleanliness;performance某型发动机高压涡轮工作叶片内结物，且大多出现在叶尖横向冷气通道元素（能谱分析报告见图3）。因此，腔冷气通道常因烧结物、积炭等异物堵内，大部分手指按压即破碎（如图2所此类异物为沙粒、灰尘等的高温烧结塞而使冷却效果降低，甚至导致叶片的示）。对异物三次取样，利用X射线能物，可用机械方法去除。使用寿命缩短。修理过程中，利用X光谱分析其主要成份为O、Si、Ca、Al等对高压涡轮工作叶片内

3、腔进行检查，如果发现其清洁度不合格（内腔异物超排气边异物标），则需要清洗。按照现行清洗技术叶尖网格和工艺进行清洗，内腔清洁度不合格叶内异物片经过清洗后约有60%仍达不到内腔清叶尖横向洁度要求，且清洗时间较长，导致修理冷气通道内异物成本增加、修理周期延长、质量风险增大。因此，亟需研究一种高效的内腔异物去除技术。图1高压涡轮工作叶片异物所处位置示意图1异物成份分析对高压涡轮工作叶片内腔清洁度X光检查底片进行统计分析，发现大部异物分异物出现在叶尖横向冷气通道内，少量出现在叶身及进、排气边的冷气通道内，如图1所示。从异物处打开高压涡轮工作叶片，发现异物多为发动机服役

4、过程产生的烧图2内腔异物航空维修与工程2015/10104AVIATIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn表1清洗剂清洗试验方案试验编号清洗温度(℃)清洗时间(min)pH值试验1552010试验2652010试验3556010试验4656010试验5552012试验6652012图3三次X射线能谱分析报告试验7556012试验86560122去除方法研究留位置特性和高压涡2.1溶剂浸泡清洗技术研究轮工作叶片内腔结构根据异物成份，研制了高压涡轮叶特点，设计了专用清理片内腔异物清洗专用水基碱性清洗剂。工

5、装，用于手工清理叶为获得最佳清洗工艺，针对主要清洗尖网格区域的异物。通参数（清洗温度、清洗时间和溶液pH过该工装的手工清理，（a）清理前值），按照正交试验设计原则，采用高压涡轮工作叶片内腔三因子两水平设计了表1所示的试验方清洁度合格率可提升至案。80%以上。分析试验结果，得出最佳清洗参数。内腔清洁度不合格的叶片经该清洗3去除效果验证剂清洗后，可获得21.25%的合格率。选取48片内腔清（b）清理后2.2嵌入接触式微孔清理技术研究洁度不合格的高压涡轮根据高压涡轮工作叶片内腔异物手工作叶片，经上述技术图4清理前后异物去除情况对比指按压即破碎，且多出现在叶尖横向气

6、清理后，合格42片，合流通道内的特性，结合高压涡轮工作叶格率为87.5%（见图4）。片的结构特点，利用超声波振动清理机将内腔装有金属沙的高压涡轮工作叶片4性能验证叶背朝上，水平夹持在超声波清理机两4.1清洗剂腐蚀性能验证个夹头之间，利用超声波振动机的高频选取5片清理时间为18～20min（工振动力将金属沙流震动至叶尖处，同时艺要求清理时间为3～6min）的高压涡图5榫头磨损情况照片带动金属沙撞击异物，使叶尖处异物破轮叶片，经体式显微镜检查和荧光探伤碎并流出叶片冷气通道。检查，内外、表面未见腐蚀，清洗剂腐4.3清理致裂纹及裂纹扩展情况验证内腔清洁度不合格的叶片

7、经嵌入接蚀性能满足要求。选取5片清理时间为18～20min（工触式微孔清理后，可获得72.7%的合格4.2损伤情况验证艺要求清理时间为3～6min）的高压涡率。同时，通过X光底片分析异物变化选取5片清理时间为18～20min（工轮叶片，经荧光探伤检查，3号高压涡情况，发现叶尖横向气流通道内清洁度艺要求清理时间为3～6min）的高压涡轮工作叶片叶尖裂纹长度由1.5mm变为合格率达到90.9%，但叶尖网格区域异轮叶片，经体式显微镜检查高压涡轮工4.1mm，其余裂纹长度未见明显变化；物的去除效果不明显。作叶片内表面未见明显磨损；经5倍放对3号高压涡轮工作叶片的裂纹

8、断口进2.3专用清理工装清理技术研究大镜检查，高压涡