航空發動機風扇機匣修理技術研究

李明輝 車暢

摘? ?要：本文針對航空發動機風扇機匣返廠維修時的故障類型、損壞部位、損壞程度的不同，總結出風扇機匣修理過程中常出現四類典型故障：內環焊點裂紋、孔探儀座磨損量超標、流道涂層磨損、機匣焊縫裂紋。針對不同的故障問題，通過采用鉗工修磨氬弧焊焊點，更換孔探儀座新結構，修復流道磨損涂層，挖補補焊修復裂紋等技術方法，制定了深度修理的工藝方案，保證產品質量，有效解決風扇機匣修理過程中出現的典型故障。

關鍵詞：風扇機匣? 故障? 修理技術? 航空發動機

鈦合金風扇機匣是航空發動機壓氣機部件的主要組成部分，在排除故障過程中，修理工藝方法不得當極容易導致轉子葉片與機匣基體產生磨損，機匣基體裂紋部位導致零件剛性降低而影響發動機的使用壽命。本文針對風扇機匣組件修理中發生的幾種主要典型故障進行分析研究，找出故障原因，制定排故措施及深度修理方法，以提高發動機可維修性、穩定性、安全性，延長其使用壽命。

1? 零件結構

某機風扇機匣由機匣、靜子內環、靜子葉片組合而成，如圖1所示。靜子葉片上下都帶有緣板，上緣板為平行四邊形，直接插入機匣型孔內，用電子束焊焊接成一體，形成懸臂結構，下緣板為葉型狀，插入有相配型槽和型孔的內環，采用膠接方法固定。風扇部件與低壓壓氣機轉子、中介機匣相鄰。

通過故障統計，風扇機匣主要故障有以下四種：

（1）內環焊點裂紋故障;

（2）孔探儀座磨損超標故障;

（3）涂層磨損超標或掉塊故障;

（4）機匣基體、孔探儀座焊縫裂紋故障。

2? 故障原因分析及修理方案制定

2.1 內環焊點故障

靜子內環與靜子葉片下緣板相鄰處有氬弧焊焊點。在故檢過程中，發現該部位存在裂紋。從工藝方法、加工過程、理化檢測等各個方面復查研究分析，得出結論：內環焊點裂紋為焊點部位的振動疲勞開裂;焊點部位存在應力集中，疲勞強度降低，在工作過程中由于機匣變形、振動等原因導致焊點產生裂紋。

針對內環焊點部位造成的應力集中，工藝方案解決措施：采用鉗工修磨方法去除風扇機匣內環氬弧焊焊點。

2.2 孔探儀座磨損超標故障

孔探儀座是發動機留有的觀察孔，工作時用相應的孔探儀進行觀察，這樣可以非常直觀地了解發動機的使用情況，觀察內部是否有葉片打傷、裂紋、涂層脫落等各類故障。

風扇機匣孔探儀座與機匣本體采用氬弧焊的方式連接成一體。孔探儀堵頭與孔探儀座端面在發動機工作過程中相互接觸磨損，長時間會造成孔探儀座端面磨損量超標，這樣會造成機匣漏氣，嚴重者堵頭流落到風扇機匣外，打傷相鄰零件，影響機匣的使用效率及安全甚至造成發動機無法正常工作。

針對返廠舊結構的孔探儀座：先將原舊有的探儀座端頭去掉，再加工鎖絲孔以為后續裝配孔探儀座時打鎖絲使用，再將新結構的探儀座端頭焊接在留有的工藝臺上，接著進行X光檢查，振動方法去除焊接應力，接下來進行熒光檢查，再銑加工探儀座端面，以保證孔探儀座與機匣基體的垂直度要求，最后是裝配孔探儀座。

采用上述工藝方法進行更換孔探儀座，經驗證修理產品質量合格率100%。更換后的新結構，在外場使用過程中，若出現磨損量超標，則直接人工拆卸鎖絲，更換堵頭、螺帽即可恢復至新品狀態，無需在整機分解返廠修理。同時，對于新品，則均采用新結構進行加工，這樣可顯著提高風扇機匣的可維修性，降低生產成本及修理周期。

2.3 涂層磨損超標或掉塊故障

風扇機匣在外環機匣噴涂有涂層。裝配時該部位對應風扇轉子葉片，轉靜子間有間隙要求。該涂層主要發揮著保護、抗磨、抗沖擊、減震等作用。在發動機裝配過程中，涂層易受到轉子葉片擠壓而造成局部掉塊;在發動機工作過程中，轉子葉片易與涂層發生摩擦接觸，造成涂層被刮削尺寸超標，耗油量增大，抗喘振能力降低。

修復涂層過程中，由于發動機工作一定的時間，導致機匣本體有一定的變形量，加工難點最主要在于去除涂層這道工序。去除涂層的方法可采用找偏心車加工或高壓水剝離方法去除涂層。加工過程中注意事項：加工前一定要檢查零件變形狀態，根據零件跳動量確定內圓直徑最大點與最小點，標示出內圓直徑最小點位置。在去除涂層過程中，要仔細測量內圓直徑最小點壁厚值，以保證去除涂層后壁厚強度滿足產品設計圖要求。去除涂層后重新按要求噴涂，按新品進行重新加工，涂層恢復至新品狀態。

2.4 機匣基體、孔探儀座焊縫裂紋故障

航空發動機工作環境惡劣，風扇機匣是發動機主要承力殼體之一，在工作過程中，裂紋易發生在應力集中區或是強度較弱區，例如電子束焊縫、氬弧焊焊縫等區域。

通過對大量返廠的大修和排故機匣熒光檢查發現，風扇機匣裂紋主要分為兩種情況：一種為機匣排氣端靜子葉片電子束焊縫轉接R處裂紋;另一種為探儀座氬弧焊焊縫處裂紋。

按照上述挖補補焊技術修理方案，對某機風扇機匣進行了氬弧焊補焊修理。經X光檢查、熒光檢查焊縫質量符合標準要求，經試車考核驗證，修理部位無裂紋，焊接質量滿足使用要求。

3? 結論

（1）通過上述介紹的工藝修理方案，可100%去除內環焊點、孔探儀座磨損、涂層磨損、基體裂紋等典型的風扇機匣故障，技術方案均經過現場工藝和產品質量評審，并通過發動機試車考核。

（2）修復后的風扇機匣組件均能正常裝機使用，外場工作正常，驗證了修理方案的合理性，修理后的狀態可滿足發動機可靠性要求。

（3）上述修理方案的實施，延長了風扇機匣的使用壽命，實現了風扇機匣自主修理，提高了風扇機匣的利用率、降低了發動機的修理成本。

參考文獻

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