文氏管表面粗糙度的检测方法

陈军　宋丹　张娟　王伟涛

【摘 要】文氏管作为火焰筒中的流道件，其表面光洁度直接影响气流的流动速度和气流的稳定性。文章介绍了文氏管结构及主要技术特点，利用标准样块对文氏管表面进行粗糙度检测，进一步确定文氏管表面粗糙度的检测方法。

【关键词】文氏管;表面粗糙度;检测方法

【中图分类号】TP274.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）01-0108-02

0 引言

某型航空发动机火焰筒，作为发动机燃烧室中的关键部件，处于高温、高压和恶劣的工作环境中，飞机的各种飞行要求和工作状态，例如起飞、降落、巡航、加速等，使火焰筒不断在升温、降温及很高的温度中工作，材料承受着很大的交变热应力，当热应力超出材料的屈服极限时，便会在零件上出现裂纹或烧蚀缺陷。火焰筒上的裂纹、烧蚀直接影响发动机的稳定性、可靠性。

文氏管作为火焰筒中的流道件，其表面光洁度直接影响气流的流动速度和气流稳定性。为此，某机返厂大修时，要求文氏管不允许有积碳且清除积碳后文氏管粗糙度不能降低。

1 文氏管结构及主要技术特点

文氏管的头部方式主要由文氏管组件（文氏管、套筒、挡溅盘）、带头部的外壁组件等组成（如图1所示）。

采用带文氏管的头部方式进气和进油。文氏管为中心带孔的喇叭形精铸件，燃油喷嘴由文氏管中心孔插入，工作时燃料由燃油喷嘴喷出，在火焰筒头部涡流器高压空气作用下，燃油与空气充分混合形成涡旋状燃气在火焰筒中燃烧，火焰筒中气体膨胀推动涡轮做功，从而为飞机提供源源不断的推力。由于文氏管表面曲率较大，无法使用粗糙度仪进行测量时，一般优先选择粗糙度比较样板;对于铸造表面，至今还没有相应的标准粗糙度样块，如何对文氏管进行粗糙度评定就成为难题。

1.1 表面粗糙度比较样块

表面粗糙度比较样块（简称樣块）是用来检查制件表面粗糙度的一种工作量具，它的使用方法是以样块工作面的表面粗糙度为标准样块，凭触觉（如指甲）、视觉（可借助于放大镜、比较显微镜）与被检制件表面进行比较，从而判断文氏管表面粗糙度是否合乎要求。

如图2所示，在进行比较时，所用的样块和被检文氏管的加工方法应该相同，同时样块的材料、形状、表面色泽等也应尽可能地与被检文氏管一致。判断的准则是根据制件加工痕迹的深浅决定文氏管表面粗糙度是否符合图纸（或工艺）要求。当被检文氏管的加工痕迹深浅不超过样块工作面加工痕迹深度时，则被检文氏管的表面粗糙度一般不超过样块的标称值。

1.2 粗糙度主要技术参数

文氏管表面粗糙度所描述的是一种形状极其复杂的三维空间曲面，它对机械和仪器的性能有重要的作用，特别是对高速、高压和重载荷条件下工作的机器和高精确度运动的部件作用更大。通常把文氏管表面几何形状的偏差分解成为粗糙度（微观的）、波纹度（中间的）和形状误差（宏观的），分别进行参数评定与实施有效控制。

（1）文氏管的某一表面图纸上规定的是某种形状（如平面、球面、柱面等）的几何表面，但加工后的实际表面与几何表面相比存在几何轮廓形状误差[如图3（a）所示]。

（2）文氏管表面粗糙度是指由加工方法在加工表面所产生的微观形状误差，也称微观不平度，把实际表面相对理想几何表面的几何形状误差按峰谷起伏大小和节距大小分为表面粗糙度、波度和宏观形状误差[如图3（b）所示]。

（3）表面波度是指表面峰谷起伏中间距较宽并呈现出周期性的成分，波度是由机床或工件的偏摆、振动等造成的[如图3c所示]。

（4）宏观形状误差是指除粗糙度和波度之外的与理想几何表面的偏差，零件上的不平度、不直度、不圆度等就是此类误差[如图3d所示]。

2 检测技术要点及实施效果分析

文氏管表面粗糙度不包括表面缺陷，如气孔、砂眼、划痕、擦伤等，因此在测量时应予以排除。对于表面缺陷，必要时应另外提出要求，归纳总结出以下后期技术工作方案，用于解决生产现场技术问题。

（1）建立各件号文氏管所需种类的表面粗糙度样块，例如吹砂、喷涂、电火花、激光、振动光饰等不去除材料的表面粗糙度标准件。在加工零件的同时投入一个试片，试片要求平整、易于测量且无表面缺陷。该试片的粗糙度等级要求应与被测文氏管要求一致，也可同时加工高于一级和低于一级的样片便于判断。

（2）文氏管粗糙度样块应有唯一性编号，每片粗糙度样块都应有唯一编号并注明加工方法，以方便使用和建标。

（3）文氏管粗糙度样块的建标。粗糙度样块的建标检测可用粗糙度检测仪进行，根据标准样件的建标方法进行建标。

（4）建档与周期复查，各使用单位应对其进行台账管理，并实行周期管理。由于比对样板的状态较为稳定，周期应由各单位根据使用频繁程度酌情制定，一般周期不超过3年。

（5）使用方面，各使用单位可根据实际情况按表面粗糙度样板的方法使用。此项改进方法扩展了文氏管粗糙度样板的应用范围。

3 结论

使用粗糙度标准样块和文氏管表面粗糙度进行数据比对，确定文氏管曲面粗糙度的检测方法，现场解决故障件带头部的外壁组件、文氏管、套筒、吹砂后表面粗糙度检测问题，确保组件按期交付。

参 考 文 献

[1]JJF 1099—2003，表面粗糙度比较样块校准规范[S].

[2]佚名.测量设备使用及维护知识——冲焊检具及C类量具[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/61dfb20203d8ce2f00662352.html，2010-11-10.

[3]佚名.表面粗糙度计量[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/c6b76da630126edb6f1aff00bed5b9f3f80f7202.html，2019-03-27.