某航空发动机小零件故障分析与修理

刘锦秋

摘要： 本单位小件修理班是专门修理发动机上小零件的班组，航空发动机上的所有小件几乎都在此修理。小零件应用于发动机上各个部位，各自起着不同的作用。但是主要的作用还是用于固定、连接各个部件。如果没有小零件，发动机就无法组成完整的一体，因此小零件在发动机上发挥着重要的作用。本文主要从装配部位、表面处理、修理情况等几个方面对小零件的故障进行分析，并讲述如何修理。

Abstract： Our department is special for repair of small engine pieces； we almost undertake the entire small pieces repair task of company. Small pieces mainly apply for each part of the engine， which play a role of different function. The main function of small pieces is fixing and connecting of each component. The engine would not be a complete unit without the small pieces， so they play an important role for the engine. The paper presents the analysis of small pieces failure and repair from assembly position， surface treatment and repair process.

关键词： 小零件；故障；修理；攻关；深度修理

Key words： small pieces；failure；repair；research；repair in depth

中图分类号：V263.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）02-0100-03

0 引言

某航空发动机是加力涡轮风扇发动机，配装在战斗机上。该发动机特点是推力大、耗油率低、安全性能好、可靠性高。

装配于该发动机上的小零件经过多年的修理，取得了很好的效果，积累了丰富的修理经验，本文对整台小零件进行分类归纳，对故障和修理情况进行详细全面的阐述。

1 基本情况介绍

如果把发动机比做衣服，那么分布于整台发动机上的小零件就象针线和纽扣一样将各个部件缝在一起，尤其在机匣的连接上更为形象。小零件因其数量多、种类杂，先从以下几方面对小零件简单进行介绍：

①从数量上看，小零件单台总数约7269件，共约450种，机匣工段的75种，钣焊件70种，传装班23种，总装班17种，附件机匣32种，转子平衡7种，后机匣6种，传动装置18种，操纵系统和钢索14种，供应给集件班的散件最多，是180种。

②小零件的编号是有规律的：是按螺栓、螺钉；螺母；销子；垫圈；封严涨圈；卡箍；外加螺母和堵头；铆钉、锁紧销分类编号的。有压气机的、中介机匣的、燃烧室的、涡轮的、上部减速器和外置附件机匣的、滑油系统中的空气系统、燃油与自动控制系统的、扩散器上的、可调喷口的、外涵道上的、管路和固定的，分别有不同的编码代号，并按装配位置分类专用编号。

③小零件普遍都有表面处理。包括镀银、镀铜、镀镉、镀铬、化学镀镍、涂石墨、钝化、喷涂、氧化磷化、热处理、除积碳，几乎发动机上零件的表面处理方法小零件都包括了。镀银作用是提高导电性和改善摩擦件的磨合，防止工作镀层粘结，但不防腐；镀铜作用是用于封严配合和防止配合件紧涩，用于防止零件表面个别地方渗碳，镀层不防腐；镀镉作用是用阳极保护法防止大气中水汽和海水对钢件以及气温高于60℃的受潮件；镀铬的作用是增加表面光洁度，增加轴表面的防腐蚀性能，增加表面的耐磨性的防腐蚀性能，增加表面的耐磨性；化学镀镍的作用是修复机器的钢件和型面复杂的零件，提高耐腐蚀性和耐磨性，镀层不防腐。涂石墨的作用是保持牢固和润滑，金属表面涂石墨具有耐腐蚀性，导热性好；金属表面的氧化磷化钝化是使清洁过的金属表面经化学作用形成保护性的薄膜，以提高防腐能力和增加金属漆膜附着力的方法。氧化能防止金属被进一步腐蚀；磷化能提高抗腐蚀性和绝缘性并能增加涂层的附着力；钝化具有一定的防腐性能适用于钢铁工件镀层的表面处理。涉及到表面处理车间、热处理车间、表面喷涂车间。

④小零件故检时尺表量具应用比较多。测量要用到内径百分表、内径千分表、千分尺、游標卡尺、螺纹量规、光面塞规、量壁规、角度样板、三针，还有各种专用量具。修理时基本是锉修、打磨、抛光、机械加工，还有中央锥主动齿轮的密封试验等。小件的故障检查涉及到荧光、磁力探伤等无损探伤工艺。

2 典型小零件典型故障分析与修理

2.1 螺纹件

2.1.1 种类及装配

螺纹件在小零件中占有很大比重，数量很大，种类也很多。螺纹件分内螺纹和外螺纹，广泛的分布在螺栓、自锁螺母、开槽螺母、管接头上，装配在发动机的各个部件上起着连接与紧固作用。

2.1.2 修理中常见故障

由于螺纹的结构特点及所处的环境，修理中常见故障有：螺纹镀层的脱落、螺纹脱扣、乱扣、磨损、裂纹、断裂等。 主要原因是由于螺纹与相配合件拧合，使用过程中形成的疲劳过渡造成的。

2.1.3 故障修理

螺纹件为了防止与相配合件在高温下（400～700℃）粘连，表面进行了镀层保护，主要的有银层、铜层等。所有钛合金零件和不锈钢零件在镀前须进行吹砂处理。银层脱落面积允许不超过工作面积的15%，超差的零件要重新镀银。

对于螺纹脱扣、乱扣严重的都要报废。螺纹磨损在1/3牙高处（从牙顶开始算起）相互距离大于两个螺扣者，允许在钳工台上以用三角形什锦锉或板牙进行修理。打磨压痕、压伤、磨伤时，允许打磨面积和平面不大于螺纹表面10%，修理后再用量规或与之相配合件进行检查。修整过的螺纹允许校准。endprint

螺纹在4倍放大镜下检查有裂纹则报废。

2.2 拉杆

2.2.1 种类及装配

某航空发动机上拉杆分为4种，共96件，主要由关节轴承、连杆及球体组成。有两种活动式拉杆，保证拉杆件活动量，球体装入轴承后全方位转动灵活。

以上几种拉杆主要装入发动机尾喷口上，作用是保证喷口自由收缩。

2.2.2 修理中常见故障

拉杆在大修中主要有两种故障，分别是磨损及衬套脱落。磨损是由于球体在关节轴承中自由转动，造成球体和关节轴承的衬套磨损。衬套脱落是由于球体中连接销轴做反复运动拉力过大时造成的。

2.2.3 故障修理

对于球体的磨损，轻微磨损用砂纸进行抛修，严重的要报废。关节轴承磨损轻者打磨，重者报废。但两者修理后都必须保证配合时的间隙要求。间隙需要在专用设备上进行检查。

衬套脱落目前仍无法修理，只有报废处理。

2.3 销轴

2.3.1 种类及装配

某航空发动机上销轴种类为10种、共352件。主要装配在可调喷口上起连接作用。

2.3.2 修理中常见故障

销轴的材料为15X16K5H2MBФAB，属不锈钢系列。此材料抗腐蚀性较差。而可调喷口工作温度达到600℃，在高温下销轴与空气接触氧化造成腐蚀。另外极易形成销轴积碳和锈蚀。因此，此类销轴主要的表面处理方法就是渗氮，提高耐磨性及耐腐蚀性。某些销轴表面还进行镀铬处理。

2.3.3 故障修理

关于销轴积碳和锈蚀采用化学方法进行去除，随后要进行钝化处理。而对于腐蚀的情况参照标准件进行，在标准件范围内允许使用。当超出标准件后报废。

2.4 摇臂

2.4.1 种类及装配

某航空发动机上的摇臂种类达15种之多，有223件，主要装配在高压压气机机匣和可调喷口上等处，起连接作用。

2.4.2 修理中常见故障

关于摇臂的常见故障主要有：衬套内孔磨损、石墨涂层脱落、尺寸超差及摇臂关节轴承与球体配合间隙过大。

主要形成的原因：

①摇臂与小轴间做圆周运动，两者之间反复运动造成里孔磨损和石墨层脱落。

②摇臂主要由关节轴承及球体组成，摇臂沿轴向摆动，使球体与关节轴承间间隙过大。

③摇臂沿相配件做圆周运动，造成相配合尺寸磨损超差。

2.4.3 故障修理

摇臂衬套内孔石墨涂层允许局部磨损，磨损程度按标准样件检查。对于石墨层脱落严重的要重新涂敷。石墨层材料为C-1，厚度6～9um，作用是润滑。内孔超差的可以更换衬套，详见下文摇臂深度修理内容。

2.5 其它件

除了上述几类典型零件外，还有很多种类，如支架、环、衬套、轴承座等。各个零件的结构不同它们的典型故障也就不同，形成原因也不同。总结起来不外乎就是两种故障，一是磨损，二是裂纹。对于小零件来说，裂纹故障比较容易处理，就是报废。对于磨损故障来说，处理方法就比较多了。就以磙子来说，这个零件装配在可调喷口上调节片的下部小轴上，外调节片通过磙子在上调节片的滚槽内上下移动，造成了内孔和外圆磨损及银层脱落。针对上述故障可以通过重新镀银来修复。

小零件中比较特殊而又重要的是螺栓A、螺母B、球体C和D。螺栓A连接高压压气机轴后端、高涡盘和高涡前缘的零件，单台24件；B是与A相配合的零件，拧紧A后用锁片锁紧，此处有限力要求；两个球体C和D装配于中介机匣上，俗称左右眼，是整个发动机起吊的承力件，表面镀银，单台数量各1件，此处间隙要求较严。

3 深度修理

3.1 摇臂深度修理

摇臂典型件装配在高压压气机机匣上，属于操纵机构装置的一部分。因为报废量比较大，此件的修理是攻关项目，目前该方法已通过考核，并正式纳入工藝规程，几年的时间里修理了很多超差件。

故障检查时在检验平台上用内径规和内径千分表检查衬套内径Ф14 磨损，在两个直径相对的方向上进行测量，允许局部磨损至Ф14.04，超标则更换衬套。按分解衬套-铰孔-装配-铰孔-着色检查-清洗-除石墨层-吹砂-涂石墨层-检验工序修复。更换衬套时用铝棒在较平稳的力作用下将原衬套取出。摇臂上装衬套的孔的尺寸如不符合尺寸Ф18 时，在摇臂钻床上进行铰孔。根据孔径选配相应组别的衬套进行装配保证过盈量。

同理，其他摇臂也可以用此方法修理。

3.2 支臂深度修理

内孔磨损故障的典型零件是支臂。该件测量ф8 直径尺寸，允许磨损到Φ8.1。对于Φ8孔在Φ8.10～Φ8.13的不合格件，用化学镀镍后铰孔的方法保证尺寸Φ8 ，镀层厚度0.04～0.05。对于Φ8孔在Φ8.13以上的不合格件，在钻床上先用扩孔钻和粗铰刀、精铰刀加工Φ8孔至尺寸Φ10 ，然后选配衬套，允许用电吹风将支臂加温到100～150℃，不允许敲击，装配在铰孔后的Φ10孔上，保证过盈0～0.03。装配后对衬套与支臂连接处进行氩弧焊焊接。焊接后再次用加工衬套内孔，保证加工后内孔尺寸Φ8 。

4 结束语

小零件的特点就是数量多、形状多样、涉外单位比较多、测量工作量大、大多都有表面处理工艺，小零件对发动机的组装起着重要的作用，因此在工作中也不能忽视。而且单台数量很多，比如单台数量最多的螺母单台是665件，其他100多件、200多件的也很普遍。因此需要更加仔细而小心的检查，防止遗失和混乱。涉及到报废量大的零件，我们不但要勤于动脑，分析产生的原因，还要想办法攻关，比如摇臂的修理、支臂的修理，积累了深度修理经验，也避免浪费。相信这些好的经验也会应用于其它机型的发动机上。任何班组的工作都有其自己的特点，有其需要注意的工序，发动机上的任何部位都是重要的，缺少一个小螺钉发动机也出不了厂，所以都需要我们尽职尽责的做好。

参考文献：

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