某型發動機高壓渦輪葉片進排氣邊積炭去除工藝研究

肖雪萍 韓云利

摘要：某型發動機高壓渦輪葉片進排氣邊需要進行著色探傷，以檢查葉片有無裂紋，但進排氣邊的磚紅色附著物直接影響著色探傷結果的準確性。因此在對現有除積炭工藝方法調研分析的基礎上，提出采用果核吹砂法去除葉片進排氣邊的積炭，并通過試驗驗證了此方法的有效性和可靠性。

關鍵詞：渦輪葉片;積炭;果核吹砂;去除

0引言

某型發動機高壓渦輪葉片經過長時間高溫使用后，表面形成大量的積炭附著物。該型發動機在進行返廠大修時，根據零件的排故要求，需對葉片的進排氣邊進行著色探傷檢查，但渦輪葉片表面的積炭附著物嚴重影響探傷靈敏度。

按照GJB 2367A-2005《滲透檢驗》對被檢件要求：零件的待檢表面應清潔、干燥，對于妨礙滲透劑進入零件的不連續性內，影響染料性能或產生不良本底的表面附著物，如油污、油脂、涂層、腐蝕產物、氧化物、金屬污物、焊接劑、化學殘留物等均應去除。因此，在既不損壞葉片滲鋁層，又能保證外觀質量符合故檢要求的前提下，采取合適的方法去除某型發動機渦輪葉片進排氣邊磚紅色附著物是本項目研究的主要目的。

1主要研究內容

1.1著色探傷試驗

選定一臺發動機的葉片進行分解，然后執行除積炭工序。用手觸摸完成積炭去除后的葉片表面，有明顯凸凹感。按工藝步驟和要求進行著色檢測，經預清洗、烘干、滲透、清洗、干燥、顯像等工步后，葉片顯示的效果不好，背景對比性差，達不到著色檢測的預期效果。探傷前后對比圖如圖1所示。

1.2選用清洗劑除積炭試驗

選取4片表面積炭附著物嚴重的葉片進行試驗，采用HS-150清洗劑進行清洗，工藝參數為溫度90℃、時間2h，其他工序按照通用工藝執行。葉片清洗前后的對比圖如圖2所示。

從圖2對比可以看出，采用HS-150清洗劑可以很好地去除渦輪葉片榫頭和葉身處的積炭附著物，但葉片進排氣邊仍然有大量磚紅色附著物殘留。

1.3燜火除積炭試驗

選取4片表面積炭附著物嚴重的葉片進行試驗，采用燜火除積炭，其工藝參數和試驗結果如表1所示，其他工序按照通用工藝執行。

圖3是完成燜火試驗的渦輪葉片前后對比圖，可以看出，采用燜火試驗可以很好地去除渦輪葉片榫頭和葉身處的積炭附著物，但是葉片進排氣邊仍大量殘留磚紅色附著物。

1.4果核吹砂除積炭

選取4片經過HS-150清洗劑清洗后但進排氣邊仍有大量磚紅色附著物的渦輪葉片，采用果核吹砂法去除剩余的表面的積炭附著物，其工藝參數和試驗結果如表2所示。

完成果核吹砂的渦輪葉片前后對比圖如圖4所示。經目視檢查，果核吹砂法可以很好地去除進、排氣邊處的磚紅色附著物，效果明顯。

2果核吹砂對葉片滲鋁層影響論證分析

2.1滲鋁層厚度與表面光潔度影響

選用6件葉片，進行滲鋁層厚度檢查，在相同壓力下采用不同吹砂時間進行果核吹砂，再進行滲鋁層厚度檢查，其檢驗結果如表3所示。

從表3的試驗結果可以看出，當果核吹砂壓力控制在0.4MPa，時間控制在1mm內，果核吹砂后滲鋁層厚度變化控制在1μm。因此采用果核吹砂法除進、排氣邊積炭時，若工藝參數控制合理，對葉片表面的滲鋁層厚度基本無影響。

在體式顯微鏡下觀察果核吹砂后葉片的滲鋁層，其表面光潔度受影響，測量果核吹砂前后滲鋁層表面粗糙度的差異如表4所示。

2.2果核吹砂對滲鋁層脆性傾向影響分析

選取對葉身和榫頭全部滲鋁、滲鋁層深度在34～38μm的渦輪葉片3片，對榫頭滲鋁層進行顯微硬度檢測，并用化學熱處理通用滲層脆性檢測方法（維氏硬度）對滲鋁層脆性進行評級。進行果核吹砂，再進行著色探傷，體視顯微鏡觀察表面形貌，分析表面裂紋傾向。從檢測報告的數據得出：K403合金表面滲鋁層硬度明顯高于基體，達到HRC50～54，無明顯脆性開裂傾向。經果核吹砂處理后，葉片表面無裂紋、剝落現象，采用果核吹砂工藝處理渦輪葉片具有可行性。

3渦輪葉片通氣孔防護研究

分別采用鋁箔190-10S遮蔽帶、壓敏膠帶保護葉冠端面，同時為提高生產效率，設計制造榫頭安裝板，一排可安裝20片葉片。保護用夾具示意圖如圖5所示。

圖6和圖7是吹砂前后鋁箔190-10S遮蔽帶和壓敏膠帶的對比圖，從圖6和圖7可知，鋁箔190 -10S遮蔽帶可以用于保護葉冠端面。

綜上所述，某型發動機渦輪葉片進排氣邊附著物能使用果核吹砂進行去除。

參考文獻

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