航空发动机修理技术第二章零件故障分析.ppt

1、第二章故障分析，随着使用时间的延长，任何机械设备都会磨损、老化、破裂、故障。 失去产品原有设定修订规定的使用条件，在规定时间内达到规定性能的能力的现象，即故障。 l、早期故障早期故障是指产品开始使用后不太长时间发生的故障。 其主要特征是失效率高，一般来说随着使用时间的延长而减少。 早期故障的原因多是组装错误、零配件组合错误、加工质量差，或者原来的设定修正先天不足等。 2、偶然故障偶然故障的发生时间不确定、无法预料、失效率低、它是环境条件(温度、大气湿度、压力)、负荷变化(振动、风力、冲击、副射、特技动作)、材料工艺(缺陷、缺陷)、定期修理、零配件交换等方法无法解决。 3、易损、易损故障发生在产

2、品使用后期。 失效率的特征是随着使用时间的增加而急速增加。 产生的原因是产品的物理和化学变化，例如由于磨损、疲劳、老化、腐蚀、消耗等因素导致产品性能衰退或劣化。 从第二节裂纹和断裂、l、裂纹的定义断裂力学的观点出发，存在于材料内部的各种缺陷，例如夹杂物、气孔、发筋等可以看作裂纹。 构件部分破裂后，改变其原来的应力分布，在裂缝前端出现应力集中。 由于交变应力和持续增加的应力，裂纹逐渐扩展。 如果裂缝延伸到临界尺寸，失稳破坏将使对象无效。 裂纹扩展到临界尺寸，失稳破坏的现象叫做断裂。 裂缝的修理方法主要是将前端弄圆、修理、更换。 2、裂纹类型1 )宏命令裂纹宏命令裂纹是指大于用无损检验方法能检测到

3、的最小长度的裂纹(大于0.05mm )。 2 )网状裂纹呈龟壳网状，下深浅的表面宏观裂纹也称为网状裂纹，也称为龟裂。 3 )线状裂纹呈一条一条的分布，是垂直于结构主应力的纵裂纹，称为线状裂纹，简称为线裂纹。 这样的裂纹主要是发筋、伤或夹杂因应力而发展的。 这样的裂缝常常发展成破坏。 4 )由应力裂纹应力引起的裂纹，5 )蠕变裂纹在一定的温度下，由持续应力引起缓慢的塑性形变，这叫做金属的蠕变。 引起蠕变的应力称为蠕变应力。 由于蠕变应力，蠕变形逐渐增加而产生的裂纹称为蠕变裂纹。 6 )由于腐蚀裂纹的高变应力，金属的保护层被破坏，产生微观腐蚀孔，在细孔中产生尖溜溜裂纹，被称为腐蚀裂纹。 7 )疲劳

4、裂纹五金制品因高变负荷应力而产生的裂纹称为疲劳裂纹。 第三节过热和变形、零配件材料受高温影响变质、变形、爬升、失去原有机械性能的现象称为过热。 该温度称为该零配件材料的耐热临界温度。 有各种材料，耐热极限温度也各不相同。 耐热温度越高的材料，耐热性能越好，耐热蠕变性能越强，被称为耐高温材料。 l、过热分析航空发动机提高发动机推力，以追求其较大功率。 影响发动机推力的主要因素是温度。 如果增加加油量，起动温度就会上升，发动机推力就会增大。 但是，温度由材料的机械性能和耐热性能控制。 温度的上升会导致材料过热。 现在，发动机的最高工作温度(1400-1800 )超过了零配件材料能够承受的温度。 良

5、好的散热和隔热方案保证了韵的正常运作。 如果散热和绝热有一点问题，零配件材料就会过热。2、过热故障现象过热发生的原因过热发生的原因有材质耐高温性能差、绝热、蒸发制冷、散热问题、工作喷嘴安装不正确、或积炭引起的火焰位置变化、温度变化等。 过热现象零配件材料过热时发生的材料变质、材料变色、变形、烧蚀、裂纹、粘连现象。 排除的方法有换产调整、校准、补片、焊接等。 另一方面，变形部件根据负荷的不同，尺寸和形状会变化到不同的程度，这种尺寸和形状的变化称为变形。 1 .变形类型的弹性变形弹性变形是指部件的负荷引起的变形能够因负荷的取消而消失的变形。 当杆受到的外力(拉伸力或压力)不超过某个限度时，其绝对伸

6、长(或绝对压缩) l与外力p或杆长l成正比，反映出与杆的横截面积f成反比。 如图2-8所示，当向塑性形变材料或部件施加载荷时，在开始发生比较显着的永久变形或抵消作用的外载荷之后，变形不再局限于原始形状的变形，而是被称为塑性形变。 2 .应该允许材料和构件在受力作用下运行时发生弹性变形，如变形分析。 然而，在某些地方，弹性变形是不允许的。 如果小部件受到力而永久变形，这在任何情况下都是不允许的。 不能接受的变形都是变形故障，必须排除修理工作。 变形原因零配件在作业中永久变形，其主要原因是超过了材料的弹性极限。 也就是说，部件受到的力除了操作动载荷以外，还施加了设定修正上的考虑以外的力。 或者材料

7、本身有问题，部件本身有问题，部件的连接关系有变化等。 变形现象部件受到外力时，晶格产生扭曲和滑动，晶粒被拉伸变细，晶粒被压缩变短变粗。 然后发生永久变形。 这些个的变形经常发生在细长的杆、溥墙体材料、高温材料中。 发生变形的常见故障有扭曲、伸长、翘曲、鼓包、弯曲等。 3 .蠕变反应历程概要金属材料在一定温度下，受到持续应力的作用而引起的缓慢的塑性形变称为金属的蠕变。 引起蠕变的应力称为蠕变应力。 蠕变可以在低温和室温下发生，但仅在温度超过0.3Tm (Tm为绝对温度表示的熔点)时变得显着，必须重视。 温度越高，爬行现象越显着。 蠕升可以发生在单个应力状态，也可以发生在复合应力状态，主要有高温或

8、恢复蠕升、指数蠕升和扩散蠕升3种。 在反应历程蠕升过程中云同步中存在晶内滑动和晶界变形，在一定的温度和应力条件下形成空洞和裂纹，裂纹扩展，产生裂纹. 第四节磨损反应历程、零配件磨损使零配件原来的尺寸、形状和表面精度质量等发生变化，破坏了原来的嵌合副的嵌合特性，导致发动机零配件失去原来的工作性能和作用，发生发动机漏油、漏气等现象。 一、磨损反应历程1、磨损概念磨损是通过工作表面的相对运动，使其表面物质逐渐消耗的过程。 这是产品故障的基本原因之一。 零配件磨损，两个以上的零配件接触，必须构成摩擦副。 在摩擦副的相关零配件之间，必须发生相对位置关系不断变化的力和相互摩擦的相对运动。 研究副在力的作用

9、下产生相对运动的摩擦，在其接触表面产生金属剥落破损的现象。 磨损率w的定义是在单位衍射距离l磨损的材料体积v的比，即磨损率w与表面接触面积无关，与法线负荷FN成正比，与材料的硬度h成反比，即，式中，R-比例系数，实验测定，2，磨损过程一般是磨损过程腐蚀在材料性质上可分为两类，I为非金属腐蚀： II为金属腐蚀。 非金属的腐蚀有： 1、溶解和膨胀2、化学分解3、银筋和裂纹4、渗透破坏、金属的腐蚀： 1、化学腐蚀2、电化学腐蚀1、腐蚀分类1、不同材质的非金属腐蚀和金属腐蚀2、不同原理的化学腐蚀和电化学腐蚀(如高温气体腐蚀)，航空发动机中常见的有磨损腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀和高温气体腐蚀磨损腐蚀在磨损反应历程中有介绍，是腐蚀磨损。 应力腐蚀是指材料受到抗拉应力和环境共同作用的云同步而发生的变质现象。 应力可以是内部应力或外部载荷引起的应力。 疲劳腐蚀是指材料受到周期性应力和环境共同作用的云同步而发生的变质