某型空氣發(fā)生器二級導(dǎo)向器組合定位銷脫落故障排除

雷宗山 張書虎 楊武奎 劉舫 焦江/襄陽航泰動(dòng)力機(jī)器廠

1 故障現(xiàn)象

一架飛機(jī)在進(jìn)行600 小時(shí)定檢工作中分解檢查空氣發(fā)生器時(shí)，發(fā)現(xiàn)空氣發(fā)生器二級導(dǎo)向器組合定位銷孔有一條長約3mm 的穿透裂紋（見圖1），定位銷脫落，空氣發(fā)生器返廠檢查。

2 分解檢查

1）二級導(dǎo)向器定位銷孔有穿透性裂紋，孔內(nèi)無定位銷。

2）排氣錐組合定位槽中有正常工作接觸痕跡，為圓形壓坑，直徑約為3.15mm，距端面約3.52mm，呈光亮色；其附近圓柱面有6 處異常痕跡，呈灰黑色，且圓柱面有輕微凹陷，其中4 處為長約3.52mm、寬約1.44mm 的凹槽，其頂端有直徑約2.4mm 的圓形壓坑；1 處為直徑約2.48mm 的圓形壓坑；1 處為長約2.47mm、寬約1.92mm 的凹槽；5 處圓形壓坑距端面均約為3.52mm（見圖2）。

3）分解檢查全部導(dǎo)管、直噴管、排氣錐組合、起動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)、滑油泵、滑油分配器、進(jìn)回油座組合、漏油活門組合、減速傳動(dòng)盒組合、離心機(jī)匣組合、直噴管、燃?xì)鈾C(jī)匣組合、離心葉輪組合、渦輪軸、一級渦輪、二級渦輪、一級導(dǎo)向器組合和帶火焰筒的燃油集油總管組合，均無異常。

4）測量定位銷孔直徑，為Φ2.58 ～ Φ2.61mm（圖樣尺寸為Φ2.50+0.0140mm）。

3 原因分析

3.1 結(jié)構(gòu)分析

圖1 二級導(dǎo)向器組合定位銷孔裂紋

圖2 排氣錐組合異常痕跡

二級導(dǎo)向器組合排氣端的外環(huán)上設(shè)計(jì)有尺寸為Φ2.5+0.0140mm 的定位銷孔。定位銷直徑為Φ2.5+0.02+0.01mm，設(shè)計(jì)配合為-0.02 ～+0.004mm。排氣錐組合上設(shè)計(jì)有定位銷槽，裝配時(shí)二級導(dǎo)向器組合定位銷卡入排氣錐組合定位銷槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)定位和止動(dòng)（見圖3）。二級導(dǎo)向器材料牌號為K418B-HB7239-95，定位銷材料牌號為鋼棒1Cr11Ni2W2MoV-GJB2294-95。

3.2 排氣錐痕跡分析

對6 處異常痕跡的形貌進(jìn)行分析，認(rèn)為造成異常痕跡的原因是排氣錐裝配過程中定位槽未對準(zhǔn)定位銷，導(dǎo)致排氣錐外圓與定位銷接觸形成。其中，5 處頂端有圓形凹坑的痕跡，圓形凹坑到端面的距離與定位銷安裝到位后正常接觸痕跡到端面的距離基本相同，圓形凹坑直徑均略大于定位銷球頭直徑，為裝配后使用一定時(shí)間所致；1 處無圓形凹坑的痕跡深度較淺，長度相對較短，為裝配未到位即取出所形成。

圖3 總裝配位置關(guān)系局部剖面圖

統(tǒng)計(jì)修理現(xiàn)場22 臺(tái)第一次到壽待修的空氣發(fā)生器，其中有7 臺(tái)排氣錐表面有異常痕跡，每臺(tái)排氣錐的異常痕跡數(shù)量為1 ～3 個(gè)不等。

3.3 二級導(dǎo)向器定位銷孔裂紋原因分析

定位銷孔邊緣內(nèi)側(cè)存在軸向擠壓痕跡，表明當(dāng)定位銷槽未對準(zhǔn)定位銷時(shí)，施加了較大的力才將排氣錐裝配到底，導(dǎo)致定位銷承受了較大的擠壓，因此定位銷孔邊緣內(nèi)側(cè)產(chǎn)生擠壓變形，是裂紋萌生的主因。

修理中不分解定位銷，因此也無法檢查定位銷孔內(nèi)壁有無裂紋。統(tǒng)計(jì)修理現(xiàn)場22 臺(tái)第一次到壽修理的空氣發(fā)生器，其中6 臺(tái)存在定位銷孔邊緣裂紋故障（4 臺(tái)排氣錐無異常痕跡）。檢查修理現(xiàn)場的9 臺(tái)空氣發(fā)生器，未發(fā)現(xiàn)該處有裂紋故障。

對比發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)和進(jìn)口空氣發(fā)生器二級導(dǎo)向器定位銷處存在差異。國產(chǎn)定位銷孔為臺(tái)階直孔，進(jìn)口定位銷孔為錐孔；國產(chǎn)定位銷為圓柱形，進(jìn)口定位銷為錐形且另一端收口鉚接。

4 金相檢查

宏觀觀察二級導(dǎo)向器裂紋位于定位銷孔內(nèi)，長約3mm，方向垂直導(dǎo)向器圓周，位于定位銷孔外緣，穿透到定位銷孔內(nèi)壁。

圖4 二級導(dǎo)向器定位銷孔內(nèi)壁擠壓痕跡

圖5 二級導(dǎo)向器定位銷孔擴(kuò)展區(qū)

圖6 二級導(dǎo)向器組合定位銷孔設(shè)計(jì)要求

微觀觀察二級導(dǎo)向器裂紋斷口，長寬約為1.2mm×0.7mm，起源于定位銷孔內(nèi)壁，向?qū)蚱魍猸h(huán)排氣端擴(kuò)展，斷口起源區(qū)有嚴(yán)重?cái)D壓痕跡（見圖4），擴(kuò)展區(qū)可見淺表層韌窩特征，排氣端外緣斷面較粗糙，為擴(kuò)展后期唇口區(qū)（見圖5）。

金相分析認(rèn)為，二級導(dǎo)向器的裂紋由內(nèi)壁擠壓痕跡處向外擴(kuò)展，為過載導(dǎo) 致。

5 排除方法與故障件修理

二級導(dǎo)向器內(nèi)腔有沿圓周方向均布的31 個(gè)精鑄葉片，與之相配的排氣錐6 個(gè)支板也是沿圓周方向均布，因此，在二級導(dǎo)向器圓周方向上，以原定位銷孔位為0°，在圓周方向上旋 轉(zhuǎn)180 °， 換 位 新 加 工 定 位 銷 孔Φ2.5+0.0140mm，實(shí)現(xiàn)對排氣錐的定位和止動(dòng)，理論上對DF22 空氣發(fā)生器流道無影響（見圖6）。

二級導(dǎo)向器材料牌號為K418BHB7239-95，切削加工性較好，在圓周方向上換位新加工銷釘孔的可靠性高。但二級導(dǎo)向器是薄壁組件，須設(shè)計(jì)定位夾具，對二級導(dǎo)向器進(jìn)行精確定位和夾緊，以防止加工中的變形和錯(cuò)位。

6 注意事項(xiàng)

1）應(yīng)細(xì)化與二級導(dǎo)向器組合相配的排氣錐的故檢標(biāo)準(zhǔn)，在發(fā)現(xiàn)排氣錐有異常時(shí)，須分下二級導(dǎo)向器組合的定位銷，檢查定位銷孔內(nèi)壁有無裂紋或異常擠壓痕跡。

2）裝配排氣錐或外場定檢過程中，排氣錐上的定位槽必須對準(zhǔn)二級導(dǎo)向器上的定位銷。