离心叶轮掉块分析研究
5页1、离心叶轮掉块分析研究摘要:某型发动机在外场使用过程中检查发现发动机运转异常,分解发动机检查发现离心叶轮轮毂位置出现掉块。通过对断裂叶轮断口宏观、微观分析,金相组织、硬度检查,分析认为摘要:某型发动机在外场使用过程中检查发现发动机运转异常,分解发动机检查发现离心叶轮轮毂位置出现掉块。通过对断裂叶轮断口宏观、微观分析,金相组织、硬度检查,分析认为离心叶轮的断裂性质为高周疲劳,疲劳断裂的原因是在发动机服役环境下离心叶轮轮毂前端面产生腐蚀,在振动应力下开裂掉块。对离心叶轮轮毂位置采取涂漆保护措施后,未再发生此类故障。刘昌标; 赵小全; 刘丽玉; 吉晓乐, 金属加工(热加工) 发表时间:2022-09-29关键词:离心叶轮;断口;疲劳断裂;振动;腐蚀1 序言在工程机构和机械设备中,疲劳失效的现象极为广泛1。机械零件的破坏有50%90%为疲劳破坏2。航空发动机离心叶轮受气动和高速转动离心力等工作环境的影响产生疲劳裂纹的现象时有发生,裂纹扩展掉块会打伤其他工作部件,甚至引发严重事故。因此研究离心叶轮疲劳失效尤为重要。在对影响离心叶轮疲劳失效的多种因素研究中,多数情况下关注零件材质冶金缺陷、加工工艺、
2、设计结构等,往往忽略环境因素的影响。因此,研究影响离心叶轮疲劳失效的因素对预防叶轮失效有重要的工程意义。某型发动机在外场使用过程中检查发现发动机运转异常,分解发动机检查发现离心叶轮轮毂位置出现掉块。截止故障发生时,发动机累计工作时间为972h53min。离心叶轮材料为 2Cr13 不锈钢,硬度要求 2835HRC。本文对离心叶轮断裂部位进行了宏微观分析,得出了断裂性质,确定了叶轮的断裂原因。2 试验过程2.1 离心叶轮外观检查此型机离心叶轮为导风轮及离心叶轮粘接结构,整个叶轮上共有16片叶片,叶轮在某两叶片间的轮毂部位发生掉块,掉块一侧连续数片叶片在导风边部位存在明显刮伤痕迹,如图1所示。在掉块相邻的连续两个叶片叶背侧叶根附近各存在一条径向裂纹,如图2所示。裂纹扩展路径和掉块断口径向扩展段相似,且在裂纹末端也出现往周向扩展的弧形拐弯。在图1、图2中还可看到,叶轮前端面外表存在较密集的黑点甚至麻坑,而后端面较光亮,为正常的机加工外表。2.2 离心叶轮掉块断口观察按掉块扩展路径,将断口大致分为三段:第一段为沿叶片叶根径向扩展的径向断面1,扩展长约 17mm,为裂纹扩展前中期;第二段为周向扩
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