[00140144]秦嶺發動機機匣類零部件深度修理技術

1、本項目屬于領域：航空發動機修理技術 2、立項背景 航空發動機是飛機的“心臟”,處于高溫、高壓、高負荷工作環境,使用壽命短,特別是軍用發動機,僅數百小時,就需要返廠修理。而航空發動機深度修理技術作為發動機核心制造技術之一,一直被西方國家嚴密封鎖,必須依靠自主研發。 機匣作為發動機中最復雜,制造占比最大的部件,工作中極易產生嚴重變形、裂紋導致提前失效,其修理周期及成本對保障部隊裝備完好率和作訓任務的完成影響極大。因此快速、高效的對航空發動機進行深度修理,是行業亟待解決的問題。 目前在修理中存在如下問題： 1)修復方法簡單,可修復率低; 2)修復的零件壽命短、可靠性低; 3)復雜結構機匣采用的修理方式造價高、周期長,影響發動機按期交付。 針對以上問題,基于“綠色制造”理念,開展結構復雜的發動機機匣類零部件深度修理技術研究,形成具有自主知識產權的發動機機匣類零部件深度修理技術體系,以滿足國防和國民經濟建設的急需。 3、主要技術內容及技術指標 1)研究支承機匣變形與發動機振動的相關性,精準控制,使發動機振動超標率降低80%,修理時間縮短2個月。 ①采用數值回歸及統計學方法,分析服役后發動機承力機匣關鍵尺寸對發動機振動的影響; ②通過測量不同壽命期發動機承力機匣變形量,研究關鍵尺寸隨使用壽命的變化規律; ③利用軟件分析機匣關鍵定位尺寸的偏離分布,確定關鍵影響因子的驗收限制值;制定振動排故流程。 2)故障率高達100%的大直徑、多層薄壁結構鈦合金焊接機匣修理技術研究 ①分析機匣結構、使用工況、焊縫裂紋長度及分布特點,采用臺架試車方法研究裂紋擴展規律, ②依據部件壽命及裂紋模式的不同,制定裂紋檢查方法、判定及驗收標準的系列修理技術。 ③對有多條長裂紋的機匣,采用增加置換環換段修理、設計專用工裝控制機匣的變形,解決原位換段易產生焊接缺陷和接頭性能衰減的問題,合格率不低于90%。 3)針對馬氏體不銹鋼機匣修理技術,重點研究故障率高達74%的主承力（中介）機匣,進行裂紋分布、應力-應變、損傷容限分析,分級分區域提出修理方案。設計專用防變形裝置及工藝參數,解決機匣安裝邊翹曲變形問題。 4)建立“視情+適時” 的分級修理新模式。通過對不同機匣修理技術的研究,制定機匣類零部件成套故檢標準及修理規程,形成秦嶺發動機長壽命機匣類零部件修理標準體系。機匣平均使用壽命由原來1050小時提高到1850小時。 4、技術創新點 該項技術實現了秦嶺發動機機匣類零件深度修理,經行業專家技術鑒定,一致認為達到了國內領先水平,具有如下創新點： 1)運用數值分析及統計學方法,建立了承力機匣關鍵尺寸對后支點振動的影響因子模型,分析了影響規律,形成了關鍵尺寸修理控制標準,為振動故障的預防與快速排除提供了依據。 2)基于對機匣所屬部件應力-應變分析、損傷容限分析及壽命控制的研究,提出了“視情+適時”分級修理的模式,建立了秦嶺發動機長壽命（最長已達2000H）機匣類零部件修理體系。 3)采用置換環的修理工藝,解決了長期使用后焊接接頭性能衰減和材料可焊性差的問題。 4)設計了一種帶有角向約束、大剛性、強散熱的焊接工裝,采用數控加熱裝置對修復部位進行局部熱處理,解決了焊接變形問題。 5、實施效果及應用 5.1 實施效果 本項目已全面應用于秦嶺發動機的修理,滿足了部隊需求,實現了： 1)機匣的平均使用壽命由原來的1050小時提高到1850小時以上,最長達到2000小時; 2)發動機平均在廠修理時間縮短2個月。 3)使許多機匣“起死回生”,年修理成本降低9000余萬元。 5.2推廣應用 該項技術部分應用在昆侖、太行發動機及某國產艦用燃氣輪機修理、排故,年節省修理費用約4500萬元。 還可推廣應用于其他在役發動機、燃氣輪機的修理,以及民用發動機、軸流風機、工業透平等產品的修理,實現該項技術軍民共用。