航空发动机钛合金衬套的检测技术

航空发动机钛合金衬套的检测技术

王立红

中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066

摘要：在航空发动机内部中，有各种各样类型的衬套，其中主要包含钛合金类衬套和碳钢。为了顺利完成这一种零件的检测环节，经过循环多次的试验分析之后，逐渐掌握了该类型零件的检测方式，从而为后期加工该类型总结了相应的检验经验。

关键词：航空发动机；碳合金衬套；检测技术

衬套是航空发动机部位中不可缺少的组成成分，它主要应用于壳体内部齿轮和轴承的安装中，衬套的材料有碳钢和钛合金类之分，钛合金类型的功能在于减少发动机整体重量。这一类型的衬套在加工期间，经常发生变形现象，所以自身具备独特的加工工艺的方式，但是加工之后衬套的检测比较复杂，长时间以来都没有良好的检测方式进行检测，最终使得检测效率降低。本位主要分析了衬套的通用和专用检测方式，并且论述了怎样在自由状态下精确的测量钛合金衬套。

1、航空发动机类型

航空发动机包含三种类型，分别为活塞式航空发动机；燃气涡轮发动机以及冲压发动机。

1.1活塞式航空发动机

它是在飞机中最早应用的一种发动机，一般来讲，大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来被功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于、直升机及超轻型飞机。

1.2燃气涡轮发动机

这种发动机应用范围最广，包含涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机。

1.3冲压发动机

特点是无压气机和燃气涡轮，自身结构简单，推力大，比较适用于高速高空飞行中。

2、问题的提出

因为衬套具备壁薄特点，所以为了避免铣加工20mm的月牙槽发生变形情况，可以先将三个均匀的月牙槽铣削出来，在精加工内孔的基础上，使用液性塑料涨紧夹具装夹，可是工件壁过薄，容易出现变形现象，本身对温度有一定的敏感性，而且存有应力集中情况，使得检测结果不准确，现场加工尺寸和成品检验尺寸相比较而言，具备很大的差距性。要想解决这一方面的不足，在工艺方法的选择上，可以使用缩严加工尺寸公差的方式，将零件尺寸加工到中差区域内，这种情况为测量带来了一定的复杂性。再加上内孔尺寸是mm，外源尺寸是mm，内孔中有3个1mm深的月牙槽，加工期间容易变形，加工的圆柱度、内孔以及外圆的圆柱度要求分别是0.005mm。

2.1对检测方案的分析

根据图纸中规定的设计标准，可以看出是测量基准，而衬套壁薄，并且内孔均匀分布着三个20mm的月牙槽，测量面比较短，所以从一定程度上增加了零件的检测难度，下文主要是针对三个技术条件和两个尺寸的检测方案以及过程展开分析。

2.2对外圆圆柱度以及尺寸mm的检测方案分析

圆柱度公差带是半径差值为0.005mm的两个圆柱面之间的区域，并且圆柱面必须位于半径面为0.005mm的两个同轴圆柱面之间。

3、检测方案论述

3.1检测方案一

在使用外圆圆柱度对轴类零件进行检测的时候，可以应用顶针孔，在偏摆仪中进行检测。对于衬套类零件没有顶针孔，这样可以依靠杠杆千分尺的帮助进行测量。由于检测尺寸mm和检测外圆的圆柱度检测部位是一致的，所以在使用外径杠杆千分尺检查的mm基础上，同时也可以对外圆的圆柱度进行检测，这种方式被称之为多点测量。

首先，可以根据外圆尺寸mm实际要求，选择100~125的外径杠杆千分尺，再使用100mm的块规校对外径杠杆千分尺，校对杠杆千分尺之后记录修正值，使用外径杠杆千分尺对外圆进行多点测量，记录所测量的数值。从实际情况来看，每个实际测量的数值是外圆的近似值，在这些测试值内，最大值和最小值之间的差是外圆圆柱度，并且半径和0.005mm相等。在进行测量的时候，由于测量的空间是薄壁类型，所有测量力不可以太大，并且必须确保在测量期间侧头和衬套表面不断的接触，不然的话零件很容易发生变形情况，并且，测量力度不可以过小，大小力度适宜就好，过小的话无法体现出零件的实际应用情况，测量出来的零件数值不是零件的真实值。一般来讲，选择的静态测量力应当低于1N。

3.2方案二

使用V形快法检测圆柱度，用千分尺检查外圆尺寸。

首先，将衬套放在平台中的V形块内，利用夹紧装置将其固定住，衬套能够自由活动。将千分表装到万能表座的表架中，合理调整千分表的位置，使其呈现于衬套的最高点中。在被测试零件回转一周的过程内，准确测量某个横截面的最大读数和最小读数，连续测量多个横截面，取出其中各个横截面测得的所有读数中最大和最小读数值公差的一半左右，将其当做该零件的圆柱度误差。

3.3检验方案的确定

通过实际测量比较用外径杠杆千分尺测外径圆柱度和外径尺寸方便快捷，并且在具体检测过程中，操作更加灵活和方便，对于具备丰富经验、专业性高的检验人员而言，都可以做到极为准确的检测，然而，在实际操作期间，要十分注意测量力的因素。

4、内控圆柱度以及内孔尺寸的检测

首先，选择75-100mm外径千分尺和100mm块规，校对外径千分尺，记录好修正值，然后，作为内径千分尺的对表基准而言，使微分筒锁定在与之对应的数值95.03mm中，对应检测公差为0.017mm的高精度内径，可以选择内径千分表进行测试。选择出合适的测量头，将其安装完毕，合理调整测量头的长度，将内径千分表的测量头压到外径千分尺的测砧和测微螺旋中间，查看千分表的指示读数，调整好压入量，固定测量头使内径千分表的压入；量为0.3mm，转动表圈，指针为零，使内径千分表前后微微转动，进而找寻到最小值，最后将内径千分表测量头压到零件中去，前后微微转动获取最大值和最小值。由于内孔自身含有三个20mm的月牙槽，很难准确的找寻出测量的关键点，在测头辅助支架中，有一边仅能靠在内控一个点中，所以使得测量获取的内孔直径不具备准确性。对此，必须以支架支在两槽中间测头测两槽的边缘，并且在三个方向上下多点测量，以此实现测量真实值的最终目的。

5、测量内孔对外圆的跳动

5.1检测分析情况

内孔对外圆的跳动测量的是径向跳动误差，径向跳动误差主要是指在旋转表面的相同横截面积内，被测量的表面各个点和基准轴线之间的最大值和最小值距离之差，并且以各个横截面测出其最大跳动作为整个被测圆柱面的径向跳动量。在检查径向跳动的时候，要十分注意基准，这是因为基准不同，那么测量的结果就不一样，按照衬套工艺规程图纸中色规定要求标准以衬套外圆作为零件的测量基准。

5.2检测方案

首先，清理干净V形块和平台，把衬套竖直放置在V形槽中，利用夹紧装置将其固定住，并且开展自由转动。再者，将杠杆百分表装在表座的夹孔中夹紧，调整好万能表座的实际位置，确保百分表接触头和衬套表面能够相互接触。最后，将衬套转动一周，取出这一横截面的最大值，在测取多个横截面之后取出最大值作为内孔的跳动误差。

6、结语

本文主要对钛合金衬套的工艺分析以及主要尺寸的检测，利用通用的检测技术对难度较大的薄壁零件进行检测，从上述分析中可以得出，采取的检测方式具备一定的合理性和科学性。经过相关结果表明，使用上述方法检测出来的结果准确度好，而且还可以将这一类型方法应用到零件检测中去，它并不是仅仅可以使用到钛合金类零件中。最后，该方法未来应用范围较广，效果明显。

参考文献

[1]张润山,唐春丽,马仑.航空发动机钛合金衬套的检测技术[J].中国新技术新产品,2013.

[2]舒成龙,樊文欣,王志伟,张俊毅.铜合金连杆衬套塑性成形工艺优化研究[J].热加工工艺,201.