某型發動機葉片分解排故措施

楊寶臻

一、故障情況

某型發動機高壓壓氣機第六級轉子葉片分解過程中，在使用分解工具分解固定葉片用的鎖緊塊組合件時，因分解工具頭部折斷，且折斷物卡在鎖緊螺釘花鍵槽內無法取出，最終導致葉片無法分解。

二、產品結構及原理

本臺故障發動機高壓壓氣機轉子四～九級盤采用環形燕尾槽形式對葉片進行固定。轉子葉片裝配時，首先通過各級盤環槽上特定的葉片裝卸槽將葉片逐個沿圓周方向進行裝配，最后通過在四片帶槽葉片的開槽處裝配兩件鎖緊塊組合件，以固定葉片并防止葉片沿環槽周向串動。

裝配鎖緊塊組合件時，應先將鎖緊塊組合件安裝到指定位置，然后通過專用工具擰緊組合件上的鎖緊螺釘，在鎖緊螺釘擰緊過程中，組合件上的鎖緊塊位置不斷上升，直至抵住葉片下緣板，同時鎖緊螺釘的半球形頭部也被固定在了輪盤榫槽底部的凹槽內，保證了鎖緊塊組合件位置的固定，從而起到固定、鎖緊葉片的作用。

本次故障產生的主要原因為：在使用分解工具——鉸刀對葉片進行分解作業時，由于鉸刀沒有輔助工裝進行定位，因此在工作過程中無法保證鉸刀中軸線與鎖緊螺釘中軸線始終處于同一直線上，尤其在施力過程中，因無輔助工裝定位，鉸刀尖端部位受力不均，且鉸刀尖短尺寸較小，最終導致鉸刀尖端折斷并殘留在鎖緊螺釘花鍵孔中無法取出。

三、排故方案制定

（一）材料分析

鎖緊塊組合件上的鎖緊螺釘，材料為GH2132高溫合金，該種材料具有高的屈服強度和持久、蠕變強度。

鎖緊塊組合件上的鎖緊塊，材質為K141高溫合金，該種材料具有較高的強度、良好的鑄造性能，但塑性較低。

分解工具鉸刀，材料為軸承鋼，具有較高的強度和硬度，但韌性稍差。

（二）結構分析

通過產品圖紙可知，鎖緊螺釘外螺紋尺寸為φ4.0mm;鎖緊塊內螺紋長度為6.6mm，頂部橢圓形凸起部分寬度為5.6mm;高壓壓氣機六級盤榫槽喉部尺寸為6.74mm，鎖緊螺釘外螺紋距榫槽喉部的單邊尺寸為0.685mm。

（三）排故方案制定

通過上述分析，初步考慮可通過鉆絞的方式對鎖緊塊組合件進行破拆。此外，由于折斷的鉸刀頭卡在鎖緊螺栓花鍵槽內，因此無法直接使用鉆絞方式破拆鎖緊塊組合件，需采取相應措施先清除折斷物。

綜上所述，制定排故方案如下：

1.使用電火花穿孔機清除折斷工具

本次排故采用便攜式電火花穿孔機對折斷的鉸刀頭進行清除。該設備采用電蝕原理，即利用工件中折斷的鉸刀頭和電極接觸短路產生火花，腐蝕折斷的鉸刀頭，將鉸刀頭一點點碳化、打碎取出。其優點在于整個加工過程為非接觸加工，加工中產品不受力，不對產品造成損傷，且加工角度可隨意調整，加工過程設備可自動進給。

2.使用搖臂鉆破拆故障鎖緊塊組合件

由于本次故障部位位于高壓壓氣機轉子六級盤，該級盤所裝葉片相對較小，且葉片自身存在一定的扭轉角，因此葉片與葉片之間可用于加工的間隙尤為狹小，因此，本次破拆工作選擇了精度及穩定性較高的搖臂鉆床。

通過對上述對產品結構的分析可知，若采用鉆絞的方式進行加工，則應采用尺寸不小于鎖緊螺釘外徑尺寸（φ4.0mm）的鉆頭或銑刀，且加工深度不能小于鎖緊塊內螺紋的長度（6.6mm），否則無法切斷鎖緊螺釘根部。此外，工具的選擇應在滿足加工需求的前提下盡量小巧，以免誤傷其它機件。因此，擬采用φ3.0mm合金鉆頭、φ3.9mm銑刀、φ4.3mm銑刀配合搖臂鉆對故障鎖緊塊組合件進行加工，加工深度7mm。

四、排故方案實施

1.折斷工裝的清除

（1）將轉子組合件固定在壓氣機轉子裝配車上，轉動裝配車搖把，將轉子組件調整至相對地面成45°角左右并固定（方便電火花加工）。

（2）將便攜式電火花穿孔機的磁吸座固定到轉子裝配車上，調整設備探頭至加工部位上方1mm左右，并調整探頭角度至合適位置。

（3）開啟電火花設備，并設置設備進給速度。

最終，通過3小時的電火花加工，成功將折斷物碳化清除。

2.鎖緊塊組合件的破拆

（1）將固定在轉子裝配車上的轉子組件移至搖臂鉆床加工區，轉動裝配車搖把，將轉子組件調整至水平狀態。

（2）使用搖臂鉆搭配φ3.0mm合金鉆頭對施工部位進行鉆絞，加工深度7mm（實際加工深度7.3mm）。

（3）使用搖臂鉆搭配φ3.9mm銑刀、φ4.3mm銑刀依次對施工部位進行銑加工，直至切斷鎖緊螺釘根部。

最終，通過1小時的鉆絞，成功將鎖緊塊組合件破拆并取出轉子葉片。

五、預防措施

本次故障的產生主要原因在于，分解工具使用過程中缺少輔助工裝對其進行固定，因此在施力過程中，工具軸線與產品軸線無法始終保持在同一直線上，最終導致工具頭部受力不均折斷。為避免此類事件再次發生，應針對該分解工具設計配套工裝以固定其相對位置，保證其在使用過程中的穩定性。

此外，由于本次故障位置位于高壓壓氣機六級盤，榫槽喉部尺寸及六級轉子葉片尺寸相對較小，在使用搖臂鉆進行破拆時造成產品零件損傷的概率較大，具有較高風險。因此，在使用本文中方案進行鎖緊塊組合件破拆時，應對產品結構、材料、性能特點等做好充分的了解，以免誤傷其它機件，造成不必要的經濟損傷或人員傷害。

六、結束語

高壓壓氣機轉子作為航空發動機的核心部件，分解、裝配過程應嚴格執行工藝文件，避免因各種原因造成的經濟損失或人員傷害

此次故障是由于分解工具使用時，工具頭部受力不均折斷，且折斷工具卡滯在產品零件內，從而導致零件無法分解。本文通過對產品及分解工具的結構、材料、特性等進行分析，最終制定出了安全有效的排故措施，并將故障排除。