CN109580118B - 一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，测试方法包括高温回弹测试和密封圈高压气体泄漏量测试试验方案，为金属密封圈进行国产化研制提供技术支持。本发明的顺利应用，标志着我国已具备检测该类金属密封圈密封性的能力，进而推进航空发动机用金属密封圈国产化进程，摆脱对国外零件的依赖，具有巨大的经济效益及社会效益。采取本发明所述测试方法，既测试了零件在高温条件下的回弹能力，也能够测试零件在经过多次高温压缩后的密封性，较真实的模拟了该零件实际的工作环境。

Description

一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法
技术领域
本发明属于航空发动机机械系统试验领域，特别提供一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法。
背景技术
金属密封圈主要用于航空发动机压气机压缩空气向飞机、涡轮部件引气的密封。其工作环境温度达500℃以上，内外压差大于2MPa，承受载荷复杂(气动力、热应力、振动载荷等)。因此这对金属密封圈的弹性、密封性能都有着很高的要求。
在金属密封圈研制、生产过程中为测试零件的性能，尽量模拟零件所处的实际工作环境，该领域亟需设计一种针对该类零件的密封性测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，为金属密封圈进行国产化研制提供技术支持。
本发明技术方案如下：
一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，其特征在于：测试方法包括高温回弹测试和密封圈高压气体泄漏量测试两个步骤；测试用零件为待检测的用于航空发动机压气机向飞机、涡轮引气的金属密封圈；
(1)所述高温回弹测试具体步骤为：
将密封圈压缩0.1mm-0.5mm，也可按密封圈实际装配状态时压缩量压缩；在箱式电阻炉中将密封圈温度加载至300℃-650℃，也可按零件实际工作温度加温，保持温度和密封圈压缩状态10-20min后，取消密封圈压缩状态，并自然冷却至室温；
保持相同的压缩量，按上述过程循环试验50-200次，每10个循环进行一次密封圈的高度尺寸检查并记录，测量位置选取在周向上均布的8-16点；最终试验完成后，进行荧光检查，查看是否有裂纹。
(2)所述密封圈高压气体泄漏量测试试验具体步骤为：
将密封圈放置在电子压力试验机内，设计工装与金属密封圈进行接触配合，工装材料和表面粗糙度根据密封圈实际装配状态确定，且不低于Ra3.2；
将密封圈压缩，压缩量与高温回弹测试时相同，根据密封圈实际使用环境压差，加载至要求的压力状态，即压差范围0.5MPa～4MPa后，开始测量气体泄漏量，气体泄漏量≯200ml3/min为符合要求。
进行密封圈高压气体泄漏量测试试验时，采用方法为集气法；在常温环境下，将试验零件安装好后，调节进气气压达到要求的试验压差，即压差范围0.5MPa～4MPa，对被试品零件进行通氮气，待通气1-3min后，在工装出气口收集气体；收集一定时间t内的气体体积V，在此基础上通过公式Ⅰ来计算金属密封圈高压气体泄漏量，其中，式中量纲不参与计算；
Figure BDA0001877545760000021
式中：
QS——实际泄漏量值，单位m3/h；
PS——实际绝对压力,单位MPa；
V——收集气体体积，单位L；
t——收集V体积气体所用时间，单位s。
本发明的有益效果为：
本发明的顺利应用，标志着我国已具备检测该类金属密封圈密封性的能力，进而推进航空发动机用金属密封圈国产化进程，摆脱对国外零件的依赖，具有巨大的经济效益及社会效益。
采取本发明所述测试方法，既测试了零件在高温条件下的回弹能力，也能够测试零件在经过多次高温压缩后的密封性，较真实的模拟了该零件实际的工作环境。
附图说明
图1为金属密封圈主视图。
图2为金属密封圈俯视图。
具体实施方式
实施例1
(一)首先进行高温回弹测试：
将密封圈压缩0.1mm，也可按密封圈实际装配状态时压缩量压缩；在箱式电阻炉中将密封圈温度加载至600℃，也可按零件实际工作温度加温，保持温度和密封圈压缩状态10min后，取消密封圈压缩状态，并自然冷却至室温；
保持相同的压缩量，按上述过程循环试验200次，每10个循环进行一次密封圈的高度尺寸检查并记录，测量位置选取在周向上均布的16点；最终试验完成后，进行荧光检查，查看是否有裂纹。
(二)然后进行密封圈高压气体泄漏量测试：
将密封圈放置在金属密封圈电子压力试验机内，将工装与金属密封圈进行接触配合，工装表面粗糙度为Ra3.2；
将密封圈压缩，压缩量与高温回弹测试时相同，根据密封圈实际使用环境压差，将压差加载至2MPa后，开始测量气体泄漏量。
进行密封圈高压气体泄漏量测试试验时，采用方法为集气法；在常温下环境下，将试验零件安装好后，调节进气气压达到2MPa，对被试样品零件进行通氮气，待通气3min后，在工装出气口收集气体；收集气体的方式为一定时间t收集的气体体积V，在此基础上通过公式Ⅰ来计算金属密封圈高压气体泄漏量，其中，式中量纲不参与计算。
实施例2
(一)首先进行高温回弹测试：
将密封圈压缩0.5mm，按密封圈实际装配状态时压缩量压缩；在箱式电阻炉中将密封圈温度加载至400℃，也可按零件实际工作温度加温，保持温度和密封圈压缩状态20min后，取消密封圈压缩状态，并自然冷却至室温；
保持相同的压缩量，按上述过程循环试验100次，每10个循环进行一次密封圈的高度尺寸检查并记录，测量位置选取在周向上均布的8点；最终试验完成后，进行荧光检查，查看是否有裂纹。
(二)然后进行密封圈高压气体泄漏量测试：
将密封圈放置在金属密封圈电子压力试验机内，将工装与金属密封圈进行接触配合，工装表面粗糙度为Ra1.6；
将密封圈压缩，压缩量与高温回弹测试时相同，根据密封圈实际使用环境压差，加载至4MPa后，开始测量气体泄漏量。
进行密封圈高压气体泄漏量测试试验时，采用方法为集气法；在常温下环境下，将试验零件安装好后，调节进气气压达到4MPa，对被试样品零件进行通氮气，待通气1min后，在工装出气口收集气体；收集气体的方式为一定时间t收集的气体体积V，在此基础上通过公式Ⅰ来计算金属密封圈高压气体泄漏量，其中，式中量纲不参与计算。
本发明未尽事宜为公知技术。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，其特征在于：测试用零件为待检测的用于航空发动机压气机向飞机、涡轮引气的金属密封圈；测试方法包括高温回弹测试和密封圈高压气体泄漏量测试两个步骤；其中高温回弹测试步骤为：
将密封圈压缩0.1mm，或者按密封圈实际装配状态时压缩量压缩；在箱式电阻炉中将密封圈温度加载至300℃-650℃，保持温度和密封圈压缩状态10-20min后，取消密封圈压缩状态，并自然冷却至室温；
保持相同的压缩量，按上述过程循环试验50-200次，每10个循环进行一次密封圈的高度尺寸检查并记录，测量位置选取在周向上均布的8-16点；最终试验完成后，进行荧光检查，查看是否有裂纹；
进行密封圈高压气体泄漏量测试时，采用的方法为集气法,气体泄漏量≯200ml3/min；在常温环境下，将试验零件安装好后，调节进气气压达到要求的试验压差，即压差范围0.5MPa～4MPa，对被试零件通氮气，待通气1-3min后，在工装出气口收集气体；收集一定时间t内的气体体积V，在此基础上通过公式Ⅰ来计算金属密封圈高压气体泄漏量，其中，式中量纲不参与计算；
Figure FDA0002792103820000011
式中：
QS——实际泄漏量值，单位m3/h；
PS——实际绝对压力,单位MPa；
V——收集气体体积，单位L；
t——收集V体积气体所用时间，单位s。
2.按照权利要求1所述航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，其特征在于，所述密封圈高压气体泄漏量测试具体步骤为：
将密封圈放置在电子压力试验机内，将工装与金属密封圈进行接触配合，工装材料和表面粗糙度根据密封圈实际装配状态确定，且表面粗糙度不低于Ra3.2；
将密封圈压缩，压缩量与高温回弹测试时相同，根据密封圈实际使用环境压差，加载至要求的压力状态，即压差范围0.5MPa～4MPa后，开始测量气体泄漏量。
3.按照权利要求1所述航空发动机用金属密封圈密封性检测的方法，其特征在于：测试用零件材料为GH4169/IN718带材，工作温度≯650℃，工作环境内外压差不大于3MPa，密封圈截面形状为E型或者W型；密封圈高度尺寸L≯3mm；密封圈外径尺寸φA≯100mm。
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