某航空發動機小零件故障分析與修理

劉錦秋

摘要： 本單位小件修理班是專門修理發動機上小零件的班組，航空發動機上的所有小件幾乎都在此修理。小零件應用于發動機上各個部位，各自起著不同的作用。但是主要的作用還是用于固定、連接各個部件。如果沒有小零件，發動機就無法組成完整的一體，因此小零件在發動機上發揮著重要的作用。本文主要從裝配部位、表面處理、修理情況等幾個方面對小零件的故障進行分析，并講述如何修理。

Abstract： Our department is special for repair of small engine pieces； we almost undertake the entire small pieces repair task of company. Small pieces mainly apply for each part of the engine， which play a role of different function. The main function of small pieces is fixing and connecting of each component. The engine would not be a complete unit without the small pieces， so they play an important role for the engine. The paper presents the analysis of small pieces failure and repair from assembly position， surface treatment and repair process.

關鍵詞： 小零件；故障；修理；攻關；深度修理

Key words： small pieces；failure；repair；research；repair in depth

中圖分類號：V263.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）02-0100-03

0 引言

某航空發動機是加力渦輪風扇發動機，配裝在戰斗機上。該發動機特點是推力大、耗油率低、安全性能好、可靠性高。

裝配于該發動機上的小零件經過多年的修理，取得了很好的效果，積累了豐富的修理經驗，本文對整臺小零件進行分類歸納，對故障和修理情況進行詳細全面的闡述。

1 基本情況介紹

如果把發動機比做衣服，那么分布于整臺發動機上的小零件就象針線和紐扣一樣將各個部件縫在一起，尤其在機匣的連接上更為形象。小零件因其數量多、種類雜，先從以下幾方面對小零件簡單進行介紹：

①從數量上看，小零件單臺總數約7269件，共約450種，機匣工段的75種，鈑焊件70種，傳裝班23種，總裝班17種，附件機匣32種，轉子平衡7種，后機匣6種，傳動裝置18種，操縱系統和鋼索14種，供應給集件班的散件最多，是180種。

②小零件的編號是有規律的：是按螺栓、螺釘；螺母；銷子；墊圈；封嚴漲圈；卡箍；外加螺母和堵頭；鉚釘、鎖緊銷分類編號的。有壓氣機的、中介機匣的、燃燒室的、渦輪的、上部減速器和外置附件機匣的、滑油系統中的空氣系統、燃油與自動控制系統的、擴散器上的、可調噴口的、外涵道上的、管路和固定的，分別有不同的編碼代號，并按裝配位置分類專用編號。

③小零件普遍都有表面處理。包括鍍銀、鍍銅、鍍鎘、鍍鉻、化學鍍鎳、涂石墨、鈍化、噴涂、氧化磷化、熱處理、除積碳，幾乎發動機上零件的表面處理方法小零件都包括了。鍍銀作用是提高導電性和改善摩擦件的磨合，防止工作鍍層粘結，但不防腐；鍍銅作用是用于封嚴配合和防止配合件緊澀，用于防止零件表面個別地方滲碳，鍍層不防腐；鍍鎘作用是用陽極保護法防止大氣中水汽和海水對鋼件以及氣溫高于60℃的受潮件；鍍鉻的作用是增加表面光潔度，增加軸表面的防腐蝕性能，增加表面的耐磨性的防腐蝕性能，增加表面的耐磨性；化學鍍鎳的作用是修復機器的鋼件和型面復雜的零件，提高耐腐蝕性和耐磨性，鍍層不防腐。涂石墨的作用是保持牢固和潤滑，金屬表面涂石墨具有耐腐蝕性，導熱性好；金屬表面的氧化磷化鈍化是使清潔過的金屬表面經化學作用形成保護性的薄膜，以提高防腐能力和增加金屬漆膜附著力的方法。氧化能防止金屬被進一步腐蝕；磷化能提高抗腐蝕性和絕緣性并能增加涂層的附著力；鈍化具有一定的防腐性能適用于鋼鐵工件鍍層的表面處理。涉及到表面處理車間、熱處理車間、表面噴涂車間。

④小零件故檢時尺表量具應用比較多。測量要用到內徑百分表、內徑千分表、千分尺、游標卡尺、螺紋量規、光面塞規、量壁規、角度樣板、三針，還有各種專用量具。修理時基本是銼修、打磨、拋光、機械加工，還有中央錐主動齒輪的密封試驗等。小件的故障檢查涉及到熒光、磁力探傷等無損探傷工藝。

2 典型小零件典型故障分析與修理

2.1 螺紋件

2.1.1 種類及裝配

螺紋件在小零件中占有很大比重，數量很大，種類也很多。螺紋件分內螺紋和外螺紋，廣泛的分布在螺栓、自鎖螺母、開槽螺母、管接頭上，裝配在發動機的各個部件上起著連接與緊固作用。

2.1.2 修理中常見故障

由于螺紋的結構特點及所處的環境，修理中常見故障有：螺紋鍍層的脫落、螺紋脫扣、亂扣、磨損、裂紋、斷裂等。 主要原因是由于螺紋與相配合件擰合，使用過程中形成的疲勞過渡造成的。

2.1.3 故障修理

螺紋件為了防止與相配合件在高溫下（400～700℃）粘連，表面進行了鍍層保護，主要的有銀層、銅層等。所有鈦合金零件和不銹鋼零件在鍍前須進行吹砂處理。銀層脫落面積允許不超過工作面積的15%，超差的零件要重新鍍銀。

對于螺紋脫扣、亂扣嚴重的都要報廢。螺紋磨損在1/3牙高處（從牙頂開始算起）相互距離大于兩個螺扣者，允許在鉗工臺上以用三角形什錦銼或板牙進行修理。打磨壓痕、壓傷、磨傷時，允許打磨面積和平面不大于螺紋表面10%，修理后再用量規或與之相配合件進行檢查。修整過的螺紋允許校準。endprint

螺紋在4倍放大鏡下檢查有裂紋則報廢。

2.2 拉桿

2.2.1 種類及裝配

某航空發動機上拉桿分為4種，共96件，主要由關節軸承、連桿及球體組成。有兩種活動式拉桿，保證拉桿件活動量，球體裝入軸承后全方位轉動靈活。

以上幾種拉桿主要裝入發動機尾噴口上，作用是保證噴口自由收縮。

2.2.2 修理中常見故障

拉桿在大修中主要有兩種故障，分別是磨損及襯套脫落。磨損是由于球體在關節軸承中自由轉動，造成球體和關節軸承的襯套磨損。襯套脫落是由于球體中連接銷軸做反復運動拉力過大時造成的。

2.2.3 故障修理

對于球體的磨損，輕微磨損用砂紙進行拋修，嚴重的要報廢。關節軸承磨損輕者打磨，重者報廢。但兩者修理后都必須保證配合時的間隙要求。間隙需要在專用設備上進行檢查。

襯套脫落目前仍無法修理，只有報廢處理。

2.3 銷軸

2.3.1 種類及裝配

某航空發動機上銷軸種類為10種、共352件。主要裝配在可調噴口上起連接作用。

2.3.2 修理中常見故障

銷軸的材料為15X16K5H2MBФAB，屬不銹鋼系列。此材料抗腐蝕性較差。而可調噴口工作溫度達到600℃，在高溫下銷軸與空氣接觸氧化造成腐蝕。另外極易形成銷軸積碳和銹蝕。因此，此類銷軸主要的表面處理方法就是滲氮，提高耐磨性及耐腐蝕性。某些銷軸表面還進行鍍鉻處理。

2.3.3 故障修理

關于銷軸積碳和銹蝕采用化學方法進行去除，隨后要進行鈍化處理。而對于腐蝕的情況參照標準件進行，在標準件范圍內允許使用。當超出標準件后報廢。

2.4 搖臂

2.4.1 種類及裝配

某航空發動機上的搖臂種類達15種之多，有223件，主要裝配在高壓壓氣機機匣和可調噴口上等處，起連接作用。

2.4.2 修理中常見故障

關于搖臂的常見故障主要有：襯套內孔磨損、石墨涂層脫落、尺寸超差及搖臂關節軸承與球體配合間隙過大。

主要形成的原因：

①搖臂與小軸間做圓周運動，兩者之間反復運動造成里孔磨損和石墨層脫落。

②搖臂主要由關節軸承及球體組成，搖臂沿軸向擺動，使球體與關節軸承間間隙過大。

③搖臂沿相配件做圓周運動，造成相配合尺寸磨損超差。

2.4.3 故障修理

搖臂襯套內孔石墨涂層允許局部磨損，磨損程度按標準樣件檢查。對于石墨層脫落嚴重的要重新涂敷。石墨層材料為C-1，厚度6～9um，作用是潤滑。內孔超差的可以更換襯套，詳見下文搖臂深度修理內容。

2.5 其它件

除了上述幾類典型零件外，還有很多種類，如支架、環、襯套、軸承座等。各個零件的結構不同它們的典型故障也就不同，形成原因也不同。總結起來不外乎就是兩種故障，一是磨損，二是裂紋。對于小零件來說，裂紋故障比較容易處理，就是報廢。對于磨損故障來說，處理方法就比較多了。就以磙子來說，這個零件裝配在可調噴口上調節片的下部小軸上，外調節片通過磙子在上調節片的滾槽內上下移動，造成了內孔和外圓磨損及銀層脫落。針對上述故障可以通過重新鍍銀來修復。

小零件中比較特殊而又重要的是螺栓A、螺母B、球體C和D。螺栓A連接高壓壓氣機軸后端、高渦盤和高渦前緣的零件，單臺24件；B是與A相配合的零件，擰緊A后用鎖片鎖緊，此處有限力要求；兩個球體C和D裝配于中介機匣上，俗稱左右眼，是整個發動機起吊的承力件，表面鍍銀，單臺數量各1件，此處間隙要求較嚴。

3 深度修理

3.1 搖臂深度修理

搖臂典型件裝配在高壓壓氣機機匣上，屬于操縱機構裝置的一部分。因為報廢量比較大，此件的修理是攻關項目，目前該方法已通過考核，并正式納入工藝規程，幾年的時間里修理了很多超差件。

故障檢查時在檢驗平臺上用內徑規和內徑千分表檢查襯套內徑Ф14 磨損，在兩個直徑相對的方向上進行測量，允許局部磨損至Ф14.04，超標則更換襯套。按分解襯套-鉸孔-裝配-鉸孔-著色檢查-清洗-除石墨層-吹砂-涂石墨層-檢驗工序修復。更換襯套時用鋁棒在較平穩的力作用下將原襯套取出。搖臂上裝襯套的孔的尺寸如不符合尺寸Ф18 時，在搖臂鉆床上進行鉸孔。根據孔徑選配相應組別的襯套進行裝配保證過盈量。

同理，其他搖臂也可以用此方法修理。

3.2 支臂深度修理

內孔磨損故障的典型零件是支臂。該件測量ф8 直徑尺寸，允許磨損到Φ8.1。對于Φ8孔在Φ8.10～Φ8.13的不合格件，用化學鍍鎳后鉸孔的方法保證尺寸Φ8 ，鍍層厚度0.04～0.05。對于Φ8孔在Φ8.13以上的不合格件，在鉆床上先用擴孔鉆和粗鉸刀、精鉸刀加工Φ8孔至尺寸Φ10 ，然后選配襯套，允許用電吹風將支臂加溫到100～150℃，不允許敲擊，裝配在鉸孔后的Φ10孔上，保證過盈0～0.03。裝配后對襯套與支臂連接處進行氬弧焊焊接。焊接后再次用加工襯套內孔，保證加工后內孔尺寸Φ8 。

4 結束語

小零件的特點就是數量多、形狀多樣、涉外單位比較多、測量工作量大、大多都有表面處理工藝，小零件對發動機的組裝起著重要的作用，因此在工作中也不能忽視。而且單臺數量很多，比如單臺數量最多的螺母單臺是665件，其他100多件、200多件的也很普遍。因此需要更加仔細而小心的檢查，防止遺失和混亂。涉及到報廢量大的零件，我們不但要勤于動腦，分析產生的原因，還要想辦法攻關，比如搖臂的修理、支臂的修理，積累了深度修理經驗，也避免浪費。相信這些好的經驗也會應用于其它機型的發動機上。任何班組的工作都有其自己的特點，有其需要注意的工序，發動機上的任何部位都是重要的，缺少一個小螺釘發動機也出不了廠，所以都需要我們盡職盡責的做好。

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