[00140144]秦岭发动机机匣类零部件深度修理技术

1、本项目属于领域：航空发动机修理技术 2、立项背景 航空发动机是飞机的“心脏”,处于高温、高压、高负荷工作环境,使用寿命短,特别是军用发动机,仅数百小时,就需要返厂修理。而航空发动机深度修理技术作为发动机核心制造技术之一,一直被西方国家严密封锁,必须依靠自主研发。 机匣作为发动机中最复杂,制造占比最大的部件,工作中极易产生严重变形、裂纹导致提前失效,其修理周期及成本对保障部队装备完好率和作训任务的完成影响极大。因此快速、高效的对航空发动机进行深度修理,是行业亟待解决的问题。 目前在修理中存在如下问题： 1)修复方法简单,可修复率低; 2)修复的零件寿命短、可靠性低; 3)复杂结构机匣采用的修理方式造价高、周期长,影响发动机按期交付。 针对以上问题,基于“绿色制造”理念,开展结构复杂的发动机机匣类零部件深度修理技术研究,形成具有自主知识产权的发动机机匣类零部件深度修理技术体系,以满足国防和国民经济建设的急需。 3、主要技术内容及技术指标 1)研究支承机匣变形与发动机振动的相关性,精准控制,使发动机振动超标率降低80%,修理时间缩短2个月。 ①采用数值回归及统计学方法,分析服役后发动机承力机匣关键尺寸对发动机振动的影响; ②通过测量不同寿命期发动机承力机匣变形量,研究关键尺寸随使用寿命的变化规律; ③利用软件分析机匣关键定位尺寸的偏离分布,确定关键影响因子的验收限制值;制定振动排故流程。 2)故障率高达100%的大直径、多层薄壁结构钛合金焊接机匣修理技术研究 ①分析机匣结构、使用工况、焊缝裂纹长度及分布特点,采用台架试车方法研究裂纹扩展规律, ②依据部件寿命及裂纹模式的不同,制定裂纹检查方法、判定及验收标准的系列修理技术。 ③对有多条长裂纹的机匣,采用增加置换环换段修理、设计专用工装控制机匣的变形,解决原位换段易产生焊接缺陷和接头性能衰减的问题,合格率不低于90%。 3)针对马氏体不锈钢机匣修理技术,重点研究故障率高达74%的主承力（中介）机匣,进行裂纹分布、应力-应变、损伤容限分析,分级分区域提出修理方案。设计专用防变形装置及工艺参数,解决机匣安装边翘曲变形问题。 4)建立“视情+适时” 的分级修理新模式。通过对不同机匣修理技术的研究,制定机匣类零部件成套故检标准及修理规程,形成秦岭发动机长寿命机匣类零部件修理标准体系。机匣平均使用寿命由原来1050小时提高到1850小时。 4、技术创新点 该项技术实现了秦岭发动机机匣类零件深度修理,经行业专家技术鉴定,一致认为达到了国内领先水平,具有如下创新点： 1)运用数值分析及统计学方法,建立了承力机匣关键尺寸对后支点振动的影响因子模型,分析了影响规律,形成了关键尺寸修理控制标准,为振动故障的预防与快速排除提供了依据。 2)基于对机匣所属部件应力-应变分析、损伤容限分析及寿命控制的研究,提出了“视情+适时”分级修理的模式,建立了秦岭发动机长寿命（最长已达2000H）机匣类零部件修理体系。 3)采用置换环的修理工艺,解决了长期使用后焊接接头性能衰减和材料可焊性差的问题。 4)设计了一种带有角向约束、大刚性、强散热的焊接工装,采用数控加热装置对修复部位进行局部热处理,解决了焊接变形问题。 5、实施效果及应用 5.1 实施效果 本项目已全面应用于秦岭发动机的修理,满足了部队需求,实现了： 1)机匣的平均使用寿命由原来的1050小时提高到1850小时以上,最长达到2000小时; 2)发动机平均在厂修理时间缩短2个月。 3)使许多机匣“起死回生”,年修理成本降低9000余万元。 5.2推广应用 该项技术部分应用在昆仑、太行发动机及某国产舰用燃气轮机修理、排故,年节省修理费用约4500万元。 还可推广应用于其他在役发动机、燃气轮机的修理,以及民用发动机、轴流风机、工业透平等产品的修理,实现该项技术军民共用。