航空发动机涡轮叶片修理技术

航空发动机涡轮叶片修理技术RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine制作：中国民航飞行学院CivilAviationFlightUniversityOfChinaAirHaidaMSN/QQ:[e-mail]BladesofAero-engineTurbine涡轮叶片的工作条件非常恶劣，因此，在性能先进的航空发动机上，涡轮叶片都采用了性能优异但价格十分昂贵的镍基和钴基高温合金材料以及复杂的制造工艺，例如，定向凝固叶片和单晶叶片。在维修车间采用先进的修理技术对存在缺陷和损伤的叶片进行修复，延长其使用寿命，减少更换叶片，可获得可观的经济收益。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine修理前的处理与检测涡轮叶片在实施修理工艺之前进行必要的预处理和检测，以清除其表面的附着杂质；对叶片损伤形式和损伤程度做出评估，从而确定叶片的可修理度和采用的修理技术手段。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine清洗由于涡轮叶片表面黏附有燃料燃烧后的沉积物以及涂层和(或)基体经过高温氧化腐蚀后所产生的热蚀层，一般统称为积炭。积炭致使涡轮效率下降，热蚀层会降低叶片的机械强度和叶片表面处理的工艺效果，同时积炭也掩盖了叶片表面的损伤，不便于检测。因此，叶片在进行检测和修理前，要清除积炭。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine积炭质地坚硬，黏附力强，因此，清除积炭是一项较困难的工作。长期以来，各国的航空发动机维修基地都在致力研究高效和高可靠性的清洗液和清洗工艺，目前已取得相当的成果。西安航空发动机公司在从英国引进技术的基础上，研制出四种不同成分配方、不同清除功用的清洗液和分步的清洗工艺，在某型发动机上使用表明清洗效果良好。美国则推行无毒清洗技术，如用碱性清洗液和塑料丸取代氯氟烃溶剂；而一些航空公司已经采用在清理表面积附时间长、易于用水清洗不留残物的凝胶工艺(SPOPL)。SNECMA公司在20世纪80年代开发了氟化氢(HF)离子清理技术，后来被美国FAA及诸如GE公司等发动机制造商广泛应用，这种方法特别适用于进行叶片表面处理(如化学气相沉积)前的预先清理，而且不污染环境。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine无损检测在修理前，使用先进的检测仪器对叶片的叶型完整性和内部结构进行检测，以评估磨损、烧熔、腐蚀、掉块、裂纹、积炭和散热孔堵塞等损伤缺陷情况，从而指导叶片的具体修理工艺。对于涡轮叶片的不同部位，无损检测的侧重点也不相同。如导向叶片，主要检查叶根焊接部位是否有裂纹以及叶身的烧蚀情况。而对于工作叶片，叶顶部位，主要检查硫化程度和磨损状况；叶身部位，检查热障涂层的退化情况和基本的烧蚀、腐蚀情况；叶根部位，承受着相当大的离心力和高频振动，会因热蠕变、疲劳和材料工艺缺陷产生裂纹，因此要重点检查。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine无损检测的方法1.目视检查：优：最简单最常用，可发现叶片表面较明显和尺寸较大的损伤；缺：具有很大的人为不确定因素，检测误差较大；2.光学显微检查：可发现表面较细微的裂纹；3.磁粉4.涡流5.超声波RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbineCT检测仪：适用于测量涡轮叶片壁厚和内部裂纹RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine叶型的精确检测目前，在坐标测量机(CMM)的基础上，编制微机控制自动检测所用的应用软件，发展研制了检测涡轮叶片的叶身几何形状的坐标测量系统(CMMS)，可自动检测叶身的几何形状，并与标准叶型比较；自动给出偏差检测结果，来判断叶片的可用度和所需采用的修理手段。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine叶片修理技术采用先进的叶片修理技术，修复叶片表面以及内部的缺陷，恢复甚至增强其原有的性能等，这都将大大降低发动机的寿命周期费用，有效提高其经济性。目前国内外在涡轮叶片修理中所应用的工艺和技术有以下几种。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine1.表面损伤的修理如果经检验，叶片表面的微小裂纹或者由烧蚀、腐蚀所导致的缺陷尺度在允许修理范围内，则对其进行修补。1）活化扩散愈合法，这是美国GE公司开发的一种以钎焊为基础的发动机热端部件延寿手段。其原理及工艺特点是借助低熔点焊接合金把高温合金粉末注入裂纹中，通过液相烧结使焊接合金同时向高温合金粉末和基体金属中扩散，从而使裂纹得到愈合。2）激光熔覆，是利用一定功率密度的激光束照射(扫描)覆于裂纹、缺陷处的合金粉末，使之完全融化，而基材金属表层微熔，冷凝后在基材表面形成一个低稀释度的包覆层，从而弥合裂纹及缺陷。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine激光熔覆法RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine2.叶顶的修复对于叶片受损(主要是磨损、腐蚀和硫化)的顶部，可用等离子电弧焊及钨极惰性气体保护焊来修复，即先堆焊上合适的材料，再磨削到所要求的叶片高度。钴基合金抗热腐蚀性能好，是一种合适的堆焊材料。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine3.热静压热静压是将叶片保持在１０００～１２００℃温度和１００～２００ＭＰａ压力的热等压条件下，可用于以下目的修复：①消除焊后存在于金属中的内应力；②冶金成分退化修复；③低循环疲劳的修复；④蠕变损坏的修复。热静压可恢复叶片原有的强度极限和延伸率，延长蠕变断裂寿命。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine4.喷丸强化喷丸是以高速弹丸流撞击受喷工件表面，在受喷材料的再结晶温度下进行的一种冷加工方法。叶片喷丸强化可提高抗疲劳和抗应力腐蚀性能。它是利用高速弹丸在撞击叶片时，叶片表面迅速伸长，从而引起表层材料在一定深度范围内的塑性流动变形。RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine5.涂层修复许多性能先进的航空发动机涡轮叶片已应用涂层技术提高其抗氧化、抗腐蚀、耐磨、耐高温性能以及涡轮的气动效率，但叶片在使用过程中涂层会不同程度地缺损，因此，在叶片修理时都要对防护涂层进行修复，一般都要将原涂层剥落，重新涂覆新的涂层。1）扩散渗金属法2）热喷涂工艺3）物理沉积工艺及化学相沉积工艺RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine涂层修复航空发动机涡轮叶片修理技术RepairTechnologiesforBladesofAero-engineTurbine制作：中国民航飞行学院CivilAviationFlightUniversityOfChinaAirHaidaMSN/QQ:[e-mail]BladesofAero-engineTurbineThat’sall,thankyou!