某空心風扇葉尖進氣道封焊疲勞失效研究

（中國航發商用航空發動機有限責任公司設計研發中心，上海 201108）

商用大涵道比鈦合金空心風扇葉片尺寸大，展弦比小，具有大扭角、復合彎掠的設計特征[1-3]，內部空心瓦倫結構通常采用擴散焊接/超塑成型等特種工藝[4-7]。為實現空心葉片的成型，一般通過在超塑成形環節高溫環境下沖入高壓氣體的方法來實現，通氣孔通常選擇在葉尖型面上，具體位置則基于充氣的易于實現性來考慮。在葉片塑性成形環節完成后，為避免葉片裝機工作狀態下外物等進入葉片空心區域內，需要將進氣道的通氣孔焊接，從而使葉片空心區域形成一個封閉獨立的腔室。焊接安排在何環節、采用何種封焊工藝等是進氣道封焊必須考慮的因素。

鑒于空心風扇葉片在工作中所受離心力大，顫振和振動問題需高度關注[8-11]，結合某空心風扇葉片的進氣道高循環疲勞異常失效現象，本文通過試驗和振動仿真計算、斷口分析等工作，以確定失效機理，并通過分析和驗證明確了失效根源和控制措施，給出了葉尖進氣道封焊的可行解決措施。

1 試驗過程及失效描述

某TC4空心風扇葉片振動疲勞試驗目標循環數為1×107，試驗考核振型為一階彎曲振型，試驗設備為希爾8T電磁振動臺，試驗裝置如圖1所示。

圖1中空心風扇葉片試驗件通過圓弧形榫連結構與夾具相裝配，夾具底部用螺栓固定，并通過螺栓施加預緊力載荷，實現葉片試驗件與夾塊的裝配；葉片與夾具組合件通過螺栓安裝在轉接段的夾槽內，整個試驗裝置與振動臺的緊固通過連接螺栓實現。……