某型发动机高压涡轮叶片进排气边积炭去除工艺研究

肖雪萍 韩云利

摘要：某型发动机高压涡轮叶片进排气边需要进行着色探伤，以检查叶片有无裂纹，但进排气边的砖红色附着物直接影响着色探伤结果的准确性。因此在对现有除积炭工艺方法调研分析的基础上，提出采用果核吹砂法去除叶片进排气边的积炭，并通过试验验证了此方法的有效性和可靠性。

关键词：涡轮叶片;积炭;果核吹砂;去除

0引言

某型发动机高压涡轮叶片经过长时间高温使用后，表面形成大量的积炭附着物。该型发动机在进行返厂大修时，根据零件的排故要求，需对叶片的进排气边进行着色探伤检查，但涡轮叶片表面的积炭附着物严重影响探伤灵敏度。

按照GJB 2367A-2005《渗透检验》对被检件要求：零件的待检表面应清洁、干燥，对于妨碍渗透剂进入零件的不连续性内，影响染料性能或产生不良本底的表面附着物，如油污、油脂、涂层、腐蚀产物、氧化物、金属污物、焊接剂、化学残留物等均应去除。因此，在既不损坏叶片渗铝层，又能保证外观质量符合故检要求的前提下，采取合适的方法去除某型发动机涡轮叶片进排气边砖红色附着物是本项目研究的主要目的。

1主要研究内容

1.1着色探伤试验

选定一台发动机的叶片进行分解，然后执行除积炭工序。用手触摸完成积炭去除后的叶片表面，有明显凸凹感。按工艺步骤和要求进行着色检测，经预清洗、烘干、渗透、清洗、干燥、显像等工步后，叶片显示的效果不好，背景对比性差，达不到着色检测的预期效果。探伤前后对比图如图1所示。

1.2选用清洗剂除积炭试验

选取4片表面积炭附着物严重的叶片进行试验，采用HS-150清洗剂进行清洗，工艺参数为温度90℃、时间2h，其他工序按照通用工艺执行。叶片清洗前后的对比图如图2所示。

从图2对比可以看出，采用HS-150清洗剂可以很好地去除涡轮叶片榫头和叶身处的积炭附着物，但叶片进排气边仍然有大量砖红色附着物残留。

1.3焖火除积炭试验

选取4片表面积炭附着物严重的叶片进行试验，采用焖火除积炭，其工艺参数和试验结果如表1所示，其他工序按照通用工艺执行。

图3是完成焖火试验的涡轮叶片前后对比图，可以看出，采用焖火试验可以很好地去除涡轮叶片榫头和叶身处的积炭附着物，但是叶片进排气边仍大量残留砖红色附着物。

1.4果核吹砂除积炭

选取4片经过HS-150清洗剂清洗后但进排气边仍有大量砖红色附着物的涡轮叶片，采用果核吹砂法去除剩余的表面的积炭附着物，其工艺参数和试验结果如表2所示。

完成果核吹砂的涡轮叶片前后对比图如图4所示。经目视检查，果核吹砂法可以很好地去除進、排气边处的砖红色附着物，效果明显。

2果核吹砂对叶片渗铝层影响论证分析

2.1渗铝层厚度与表面光洁度影响

选用6件叶片，进行渗铝层厚度检查，在相同压力下采用不同吹砂时间进行果核吹砂，再进行渗铝层厚度检查，其检验结果如表3所示。

从表3的试验结果可以看出，当果核吹砂压力控制在0.4MPa，时间控制在1mm内，果核吹砂后渗铝层厚度变化控制在1μm。因此采用果核吹砂法除进、排气边积炭时，若工艺参数控制合理，对叶片表面的渗铝层厚度基本无影响。

在体式显微镜下观察果核吹砂后叶片的渗铝层，其表面光洁度受影响，测量果核吹砂前后渗铝层表面粗糙度的差异如表4所示。

2.2果核吹砂对渗铝层脆性倾向影响分析

选取对叶身和榫头全部渗铝、渗铝层深度在34～38μm的涡轮叶片3片，对榫头渗铝层进行显微硬度检测，并用化学热处理通用渗层脆性检测方法（维氏硬度）对渗铝层脆性进行评级。进行果核吹砂，再进行着色探伤，体视显微镜观察表面形貌，分析表面裂纹倾向。从检测报告的数据得出：K403合金表面渗铝层硬度明显高于基体，达到HRC50～54，无明显脆性开裂倾向。经果核吹砂处理后，叶片表面无裂纹、剥落现象，采用果核吹砂工艺处理涡轮叶片具有可行性。

3涡轮叶片通气孔防护研究

分别采用铝箔190-10S遮蔽带、压敏胶带保护叶冠端面，同时为提高生产效率，设计制造榫头安装板，一排可安装20片叶片。保护用夹具示意图如图5所示。

图6和图7是吹砂前后铝箔190-10S遮蔽带和压敏胶带的对比图，从图6和图7可知，铝箔190 -10S遮蔽带可以用于保护叶冠端面。

综上所述，某型发动机涡轮叶片进排气边附着物能使用果核吹砂进行去除。

参考文献

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