CN105328396A - 一种压气机静子叶片组件更换叶片修复方法 - Google Patents
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Abstract
一种压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，属于航空发动机零组件修理技术领域。本发明：步骤一：封严板分解；步骤二：采用吹砂方法去除外环安装部位的铜-铝涂层；步骤三：采取电火花成型加工方法去除故障叶片，并清除型孔内表面及其周围表面的氧化膜；步骤四：在型孔内装配新品叶片，将叶片由外环一侧的型孔插入，并使叶片尾部装配到内环型孔中；待尺寸符合要求后用点焊将叶片固定在内、外环上，仅在新安装叶片的待焊接头处沿型孔周边涂敷钎料；步骤五：令待焊组件随钎焊夹具一同置于真空炉内入炉钎焊；步骤六：钎焊合格后，按叶片材料的热处理制度进行恢复组织处理，热处理后按工艺要求对外环安装部位重新喷涂涂层，对组件重新安装封严板。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机零组件修理技术领域，特别是涉及一种压气机静子叶片组件更换叶片修复方法。
背景技术
压气机静子叶片组件分5个级别，安装于发动机高压压气机机匣的4～8级位置，与转子叶片配合提供发动机工作所需的稳定高压气流。4～8级静子叶片组件均由内环、外环、数量不等的叶片和封严板组成，如图1所示。叶片与内、外环采用钎焊连接，封严板装配于组件的弯边槽内。组件工作过程中由于受高压气流冲击和振动疲劳作用，经过一个使用周期后各级有不同数量的组件上的个别叶片出现打伤、掉块等超标故障，不能重新装机使用，需要进行更换叶片修复。然而，组件结构复杂且叶片与内、外环为钎焊连接，故障件更换叶片修复难度较大，需要解决诸多问题：一是，修理前需分解内环弯边槽内的封严板和去除外环安装部位的铜-铝涂层，但是封严板锁紧度大分解困难，涂层采用机械打磨和化学方法难于有效去除；二是，电加工去除内、外环上的故障叶片后，型孔内存在氧化膜且不易清除；三是，更换叶片钎焊时，组件处于无余量状态焊接，一旦变形过大，将无法满足装配要求；另外，焊后还要对组件的性能及涂层进行恢复。为解决上述问题并实现4～8级静子叶片组件更换叶片修复，需要摸索出一套行之有效的修复方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种工艺完备、可操作性强、应用效果好、尺寸及性能可靠、可推广应用的压气机静子叶片组件更换叶片修复方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，包括如下步骤：
步骤一：封严板分解；
步骤二：去除涂层，
采用吹砂方法去除外环安装部位的铜-铝涂层；
步骤三：故障叶片去除与清理，
采取电火花成型加工方法去除组件上的故障叶片，并清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，使其呈现金属光泽；
步骤四：装配定位及预置钎料，
在去除故障叶片的组件的型孔内装配新品叶片，装配时在夹具上将叶片由外环一侧的型孔插入，并使叶片尾部装配到内环型孔中；零件组合后检查装配尺寸，待尺寸符合要求后用点焊将叶片固定在内、外环上；
对装配定位合格的组件进行预置钎料，仅在新安装叶片的待焊接头处沿型孔周边涂敷钎料；
步骤五：真空钎焊，
将待焊组件固定在钎焊夹具上，令待焊组件随钎焊夹具一同置于真空炉内的托架上入炉钎焊；
步骤六：焊后处理，
钎焊合格后，按叶片材料的热处理制度进行恢复组织处理，热处理后按工艺要求对外环安装部位重新喷涂铜-铝涂层，对组件重新安装封严板。
步骤一中所述的封严板分解，具体包括如下步骤：
步骤A：将内环开口一端靠在夹具上，并从两侧夹紧内、外环；
步骤B：采用钳加工方法用铜棒从内环封口一端顶压封严板，将其从内环开口一端顶出；
采用钳加工方法顶压封严板时，如果封严板无明显移动，则使用砂轮切割机沿圆周方向从中间位置切割封严板，将封严板切开或切割一定深度，再采用钳加工方法将封严板分解。
步骤二中所述的吹砂方法，其中吹砂用料：粒度为80～150目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2～0.3MPa，吹砂距离：80～150mm，吹砂角度：60～75°。
步骤二中所述的吹砂方法，其中吹砂用料：粒度为80目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2MPa，吹砂距离：80mm，吹砂角度：75°。
步骤三中所述的清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，采用的是装有合金磨轮的微型打磨器，所述合金磨轮采用尖端直径不大于φ0.5mm的锥形合金磨轮。
本发明的有益效果：
本发明以其较好的技术效果解决了压气机静子叶片组件更换叶片修复问题，主要表现在：可实现封严板顺利分解，并且钎焊缝及其它零件无损伤；吹砂去涂层既保证外环安装边涂层有效去除又可防止其变形；去除故障叶片的内外环型孔满足后续钎焊要求；更换叶片钎焊后的组件，其新更换叶片的钎焊缝光滑、连续，原有钎焊缝虽有重熔但仍保持良好状态，同时换片钎焊工艺能有效控制焊接变形、保证尺寸及形位公差符合设计图纸要求；修复后组件的性能及功能满足使用要求。另外，本发明修理静子叶片组件合格率高，可显著节约成本。
附图说明
图1为压气机静子叶片组件的结构示意图；
图中：1-外环，2-叶片，3-内环，4-封严板，5-外环安装部位的铜-铝涂层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
实施例一：
(一)故障件状况：
故障件为压气机4～6级静子叶片组件，共计20件，叶片为GH4169合金辊轧件，内、外环分别为GH600合金锻件或带材；组件的两端及中间位置的叶片存在打伤或掉块缺陷，需进行更换叶片修复，组件更换叶片的数量为2片或3片，故障叶片不相邻。
(二)修复方法，包括如下步骤：
步骤一：封严板分解，分解图1所示的内环封严板，具体包括如下步骤：
步骤A：锁紧度小的封严板分解时，将组件放置在夹具上，将内环开口一端靠在夹具上，并从两侧夹紧内、外环；
步骤B：采用钳加工方法用铜棒从内环封口一端顶压封严板，将其从内环开口一端顶出；
采用钳加工方法顶压封严板时，如果封严板无明显移动，则说明封严板锁紧度大不易分解，此时使用砂轮切割机沿圆周方向从中间位置切割封严板，将封严板切开或切割一定深度，再采用钳加工方法将封严板分解；
步骤二：去除涂层，
采用吹砂方法去除图1所示的外环安装部位的铜-铝涂层，吹砂时保护组件的非吹砂部位，其中吹砂用料：粒度为80目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2MPa，吹砂距离：80mm，吹砂角度：75°；
步骤三：故障叶片去除与清理，
采取电火花成型加工方法去除组件上的故障叶片，并清除叶片的型孔内表面及其周围表面3mm范围的氧化膜，使其呈现金属光泽；
所述的清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，采用的是装有合金磨轮的微型打磨器，所述合金磨轮采用尖端直径为φ0.3mm的锥形合金磨轮；
清除叶片的型孔内表面及其周围表面3mm范围的氧化膜后的组件，和待装配的新品叶片用汽油、酒精依次清洗，并用压缩空气吹干；
步骤四：装配定位及预置钎料，
在去除故障叶片的组件的型孔内装配新品叶片，装配时在夹具上将叶片由外环一侧的型孔插入，并使叶片尾部装配到内环型孔中，同时保证装配间隙不大于0.15mm；零件组合后检查装配尺寸，待尺寸符合要求后用储能点焊将叶片固定在内、外环上，所述储能点焊的电压为150V；
对装配定位合格的组件进行预置钎料，仅在新安装叶片的待焊接头处沿型孔周边涂敷适量的膏状BAu20NiCrFeSiB钎料，钎料的直径为φ1.0mm；
步骤五：真空钎焊，
将待焊组件固定在钎焊夹具上，令待焊组件随钎焊夹具一同置于真空炉内的托架上入炉钎焊，所述钎焊夹具由耐热合金制成；
钎焊规范是：以10℃/min的速率升温至550℃，保温10min；继续以10℃/min的速率升温至900℃，保温15min进行钎焊；再以5℃/min的速率升温至1000℃，保温15min；之后随炉降温至900℃时通氩气并开动风扇进行快速冷却，组件冷却至80℃以下出炉；升温前及整个升温、保温和随炉冷却过程中真空压力应不大于1×10-2Pa；
步骤六：焊后处理，
钎焊合格后，按叶片材料的热处理制度进行恢复组织处理，热处理后按工艺要求对外环安装部位重新喷涂铜-铝涂层，对组件重新安装封严板。
(三)修复结果：
修复后的组件，对其全部钎焊缝进行目视检验和荧光检验，钎焊质量符合标准要求；对其尺寸和形位公差进行检验，符合设计图纸要求；对组件叶片的组织和力学性能进行检测，符合技术条件要求。
实施例二：
(一)故障件状况：
故障件为压气机7～8级静子叶片组件，共计15件，叶片为GH4169合金辊轧件，内、外环分别为GH600合金锻件或带材；组件的两端及中间位置的叶片存在打伤或掉块缺陷，需进行更换叶片修理，组件更换叶片的数量为3片至5片，且存在故障叶片连续2个或3个相邻的情况。
(二)修复方法，包括如下步骤：
步骤一：封严板分解，分解图1所示的内环封严板，具体包括如下步骤：
步骤A：锁紧度小的封严板分解时，将组件放置在夹具上，将内环开口一端靠在夹具上，并从两侧夹紧内、外环；
步骤B：采用钳加工方法用铜棒从内环封口一端顶压封严板，将其从内环开口一端顶出；
采用钳加工方法顶压封严板时，如果封严板无明显移动，则说明封严板锁紧度大不易分解，此时使用砂轮切割机沿圆周方向从中间位置切割封严板，将封严板切开或切割一定深度，再采用钳加工方法将封严板分解；
步骤二：去除涂层，
采用吹砂方法去除图1所示的外环安装部位的铜-铝涂层，吹砂时保护组件的非吹砂部位，其中吹砂用料：粒度为80目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2MPa，吹砂距离：150mm，吹砂角度：60°；
步骤三：故障叶片去除与清理，
采取电火花成型加工方法去除组件上的故障叶片，并清除叶片的型孔内表面及其周围表面5mm范围的氧化膜，使其呈现金属光泽；
所述的清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，采用的是装有合金磨轮的微型打磨器，所述合金磨轮采用尖端直径为φ0.5mm的锥形合金磨轮；
清除叶片的型孔内表面及其周围表面3～5mm范围的氧化膜后的组件，和待装配的新品叶片用汽油、酒精依次清洗，并用压缩空气吹干；
步骤四：装配定位及预置钎料，
在去除故障叶片的组件的型孔内装配新品叶片，装配时在夹具上将叶片由外环一侧的型孔插入，并使叶片尾部装配到内环型孔中，同时保证装配间隙不大于0.15mm；零件组合后检查装配尺寸，待尺寸符合要求后用储能点焊将叶片固定在内、外环上，所述储能点焊的电压为200V；
对装配定位合格的组件进行预置钎料，仅在新安装叶片的待焊接头处沿型孔周边涂敷适量的膏状BAu20NiCrFeSiB钎料，钎料的直径为φ1.6mm；
步骤五：真空钎焊，
将待焊组件固定在钎焊夹具上，令待焊组件随钎焊夹具一同置于真空炉内的托架上入炉钎焊，所述钎焊夹具由耐热合金制成；
钎焊规范是：以10℃/min的速率升温至550℃，保温15min；继续以10℃/min的速率升温至900℃，保温20min进行钎焊；再以10℃/min的速率升温至1020℃，保温10min；之后随炉降温至900℃时通氩气并开动风扇进行快速冷却，组件冷却至80℃以下出炉；升温前及整个升温、保温和随炉冷却过程中真空压力应不大于1×10-2Pa；
步骤六：焊后处理，
钎焊合格后，按叶片材料的热处理制度进行恢复组织处理，热处理后按工艺要求对外环安装部位重新喷涂铜-铝涂层，对组件重新安装封严板。
(三)修复结果：
修复后的组件，对其全部钎焊缝进行目视检验和荧光检验，钎焊质量符合标准要求；对其尺寸和形位公差进行检验，符合设计图纸要求；对组件叶片的组织和力学性能进行检测，符合技术条件要求。
Claims (5)
1.一种压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：封严板分解；
步骤二：去除涂层，
采用吹砂方法去除外环安装部位的铜-铝涂层；
步骤三：故障叶片去除与清理，
采取电火花成型加工方法去除组件上的故障叶片，并清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，使其呈现金属光泽；
步骤四：装配定位及预置钎料，
在去除故障叶片的组件的型孔内装配新品叶片，装配时在夹具上将叶片由外环一侧的型孔插入，并使叶片尾部装配到内环型孔中；零件组合后检查装配尺寸，待尺寸符合要求后用点焊将叶片固定在内、外环上；
对装配定位合格的组件进行预置钎料，仅在新安装叶片的待焊接头处沿型孔周边涂敷钎料；
步骤五：真空钎焊，
将待焊组件固定在钎焊夹具上，令待焊组件随钎焊夹具一同置于真空炉内的托架上入炉钎焊；
步骤六：焊后处理，
钎焊合格后，按叶片材料的热处理制度进行恢复组织处理，热处理后按工艺要求对外环安装部位重新喷涂铜-铝涂层，对组件重新安装封严板。
2.根据权利要求1所述的压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，其特征在于步骤一中所述的封严板分解，具体包括如下步骤：
步骤A：将内环开口一端靠在夹具上，并从两侧夹紧内、外环；
步骤B：采用钳加工方法用铜棒从内环封口一端顶压封严板，将其从内环开口一端顶出；
采用钳加工方法顶压封严板时，如果封严板无明显移动，则使用砂轮切割机沿圆周方向从中间位置切割封严板，将封严板切开或切割一定深度，再采用钳加工方法将封严板分解。
3.根据权利要求1所述的压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，其特征在于步骤二中所述的吹砂方法，其中吹砂用料：粒度为80～150目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2～0.3MPa，吹砂距离：80～150mm，吹砂角度：60～75°。
4.根据权利要求3所述的压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，其特征在于步骤二中所述的吹砂方法，其中吹砂用料：粒度为80目的白刚玉砂，吹砂压力：0.2MPa，吹砂距离：80mm，吹砂角度：75°。
5.根据权利要求1所述的压气机静子叶片组件更换叶片修复方法，其特征在于步骤三中所述的清除叶片的型孔内表面及其周围表面的氧化膜，采用的是装有合金磨轮的微型打磨器，所述合金磨轮采用尖端直径不大于φ0.5mm的锥形合金磨轮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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