高压压气机整流叶片钎焊检测方法研究

发布时间：2020-09-19 21:06

　　高压压气机是航空发动机的重要组成部分,整流叶片作为压气机的重要部分,目前较多的是采用钎焊法来进行制造,钎焊层焊接的好坏直接影响到发动机的整体运行性能。由于该部件组焊后,难以使用常规无损检测方法检测,因此需要开发一种能够在线的无损检测方法。本文开发用于高压压气机整流叶片第三~六级整片钎焊缝的电位法检测方法,首先利用ANSYS仿真软件,研究出合适的检测电流及合适的检测电极尺寸,分析出适宜检测的缺陷大小。设计和制作了钎焊模拟叶片和试样,利用超声C扫描和射线DR对焊接质量进行标定,设计和制作了适应不同检测试样要求检测探头和夹具,对钎焊模拟叶片和试样进行电位法检测和分析,模拟试样检测数据的结果与ANSYS仿真结果具有很好的相似性,与实际超声C扫描结果也呈现很好的相似性,模拟叶片DR检测计算的评判值与电位法检测的值线性相关,拟合函数为y=168.67201+192.44305x。经验证发现提高检测电压(电流)对检测灵敏度的影响较小,使用小电极更利于缺陷的检出,缺陷尺寸增大缺陷检出困难。在此基础上,针对现场检测需求,提出了使用核密度函数近似函数(正态函数)峰值下降的分贝线分析方法。使用MATLAB画出测量数据的箱线图,结合箱线图和叶片的实际情况去除相应的异常点,并通过Jarque Bera检验、卡方优度检验等方法分析出样本数据的分布规律,根据样本数据的分布规律对每级叶片整体进行核密度估计,求出每级叶片整体的分布规律和核密度估计函数,然后通过核密度函数以及聚类法划出检测电阻值的正常范围,结合叶片的实际情况进行检测范围修正,结果表明:根据核密度函数分布和聚类分析,可以判别钎焊质量,焊接优良指标为三级叶片单、双叶片检测核密度峰值下降6db和8db;四级叶片单、双叶片检测核密度峰值下降均为8db线;五级叶片单、双叶片检测核密度峰值下降9db、和6db;六级叶片单、双叶片检测核密度峰值下降8db和9db,在检测线以外的区域为需要重点关注的区域,此结果在模拟叶片上得到成功验证。本课题的研究成果为某型高压压气机整流叶片钎焊的检测提供了有效的检测方法,为电位法检测检验标准、工艺及验收标准的制定提供了依据,确保了某新型压气机整流叶片的研制质量。
【学位单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V263
【部分图文】：

整流叶片,质量检测方法,钎焊界面,电位法

究背景和研究目的压压气机整流叶片的制造技术是航空领域内的关键技术，它的制造质航空飞行器的安全运行，目前国际上较为先进的制造方式主要是采用动机整流叶片组件如图 1-1 所示。机匣材料 0Cr11Ni2MoVNb，叶片i2，钎料 B-Ni73CrSiB-40Ni2-S，钎焊温度 1095±5℃焊接后回火 650±5整流器钎焊组件试车后由于数实际焊接结构中，不能完全消除余高、，接头或多或少地存在应力集中，导致疲劳裂纹萌生；焊接接头疲劳体缺陷裂纹源和面缺陷裂纹源，裂纹扩展过程中出现了明显的疲劳辉头焊缝区塌陷位置的断面尺寸很小裂纹将沿着最小厚度的力方向扩i2MoVNb 经过淬火和高温回火后材料的组织为回火马氏体和碳化物，相和 a 相中饱和溶解度的差异，使得材料在 Ac3 以上温度缓冷时，碳出，与周围的 Cr 及 Fe 形成碳化物，并沿晶界分布，这种淬火时生成随后的回火过程中无法消除，而且随着淬火冷却速度的降低，这种碳、长大的趋势，导致压气机叶片脱开，可能造成飞行事故[1-4]。

电阻分布,钎焊,有限元分析

图 2-2 钎焊件的电阻分布截面（裂纹、脱焊、虚焊影响），钎焊ANSYS 仿真的对象与参数设置美国的 ANSYS 公司研制的有限元分析E 软件，对模态分析、接触分析、结构力效果。ANSYS 有限元分析在核工业、航电等领域有广泛的应用。ANSYS 仿真软行的软件。目前，在国内已有较多的公司仿真研究电流变化、电极尺寸变化对带

仿真流程

第 2 章高压压气机整流叶片钎焊电，分为三个阶段：前处理阶段、求建立与问题有关的模型，定义模型数等的设置，以及网格的划分，对过程主要是指通过设置的材料属性理阶段主要是指在模型求解计算的图形或者图表的形式显示，并导出所示。

【参考文献】