航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法技术

本发明专利技术提供的一种航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法，包括：获取轮盘的工作参数，并根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域；根据所述寿命薄弱区域确定轮盘局部替换区域，并在盘上进行区域标记；对所述标记进行切割，切割后形成加工面，所述加工面的表面质量、形位公差要求表面质量、形位公差要求，不低于轮盘原有要求；制作可替换套齿环，将所述可替换套齿环在所述加工面上进行安装，完成轮盘的修复。可有效延长轮盘的使用寿命，充分发掘其寿命潜力。发掘其寿命潜力。发掘其寿命潜力。

【技术实现步骤摘要】
航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法


[0001]本专利技术属于轮盘修复方法的
，尤其涉及一种航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法。

技术介绍

[0002]压气机轮盘是航空发动机典型的寿命关键件，是制约航空发动机整机寿命和使用可靠性的关键因素。近年来，随着航空发动机向高推重比发展，压气机轮盘应力水平逐步提高，在使用过程中，轮盘应力集中部位甚至进入塑性区，面临的低循环疲劳问题较为显著。针对轮盘裂纹，通常采取报废的处理方法，鲜有切实可靠的修理方法。
[0003]某型航空发动机压气机轮盘，盘心为花键结构，而键槽根部倒圆位置由于应力集中，在服役一段时间后极易在应力集中区域产生疲劳裂纹。针对轮盘疲劳裂纹存在的局部区域，需提供进行修复的方法，有效延长轮盘的使用寿命，避免直接整体更换致使成本较高的情况出现。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供的一种航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法，解决现有直接整体更换轮盘致使经济成本较高的技术问题。
[0006]一种航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法，所述修理方法，包括，
[0007]获取轮盘的工作参数，并根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域；
[0008]根据所述寿命薄弱区域确定轮盘局部替换区域，并在盘上进行区域标记；
[0009]对所述标记进行切割，切割后形成加工面，所述加工面的表面质量、形位公差要求，不低于轮盘原有要求；
[0010]制作可替换套齿环，将所述可替换套齿环在所述加工面上进行安装，完成轮盘的修复。
[0011]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
[0012]目前国内轮盘在寿命期内的使用中一经发现出现裂纹就报废的寿命控制方法，不能充分发掘轮盘的寿命潜力，通过本专利技术中所述方法对轮盘进行修理，可有效延长轮盘的使用寿命，充分发掘其寿命潜力。从工程实际出发，替换轮盘薄弱区域，操作简便、成本较低，基于本专利技术的实施例通过低循环寿命试验验证，轮盘寿命提升效果明显，节约经济成本。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本专利技术方法的流程图；
[0015]图2为对标记部分进行切割后的示意图；
[0016]图3为修复后的示意图。
具体实施方式
[0017]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]如图1所示的航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法，所述的修理方法，包括，
[0019]S101：获取轮盘的工作参数，并根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域，具体的：
[0020]轮盘的工作参数包括轮盘转速、轮盘温度场、不同温度下材料性能数据和材料密度；
[0021]轮盘的工作参数输入至有限元分析软件计算得到轮盘的整体应力分布，预设应力值，确定出应力值大于预设应力值的多个轮盘寿命评估部位，或是，找出应力水平较高的几个部位，作为轮盘寿命评估部位。
[0022]根据选取的考核部位是否进入塑形区，采用不同的评估方法，如，
[0023]若发动机有转速循环矩阵，判断每个轮盘寿命评估部位是否进入塑性区，如是，采用应变/寿命模型计算对应的低循环疲劳寿命值，(当结构局部应力较大且局部区域进入塑形区域，此时，塑性应变为导致结构发生疲劳破坏的重要因素，采用应变/寿命模型可准确的进行疲劳寿命评估)如否，采用应力/寿命模型计算对应的低循环疲劳寿命值，应力/寿命模型可以精确的计算结构在受到弹性变形范围内的循环载荷作用下的疲劳寿命；
[0024]选出低循环疲劳寿命值最低的部分作为寿命薄弱区域。
[0025]并非所有型号发动机均已开展载荷谱研究，若暂无转速循环矩阵时，可采用通用斜率法计算选取的轮盘寿命评估部位低循环疲劳寿命值，选出低循环疲劳寿命值最低的部分作为寿命薄弱区域。
[0026]并非所有型号发动机均已开展载荷谱研究，若暂无转速循环矩阵时，可采用通用斜率法计算选取的轮盘寿命评估部位的低循环疲劳寿命值。
[0027]S102：根据寿命薄弱区域确定轮盘局部替换区域，并在盘上进行区域标记，具体的：
[0028]寿命薄弱区域预设距离(预设距离根据设计规范而定，裂纹在受力时具有破坏的风险，应力相对较高)范围内是否有裂纹，如是，将裂纹所在的区域和寿命薄弱区域作为轮盘局部替换区域，并判断轮盘局部替换区域的尺寸是否满足加工标准，如是，轮盘局部替换
区域进行标记，如否，轮盘局部替换区进行补偿或扩充直至满足加工标准，并在补偿或扩充后进行标记；
[0029]如否，寿命薄弱区域作为轮盘局部替换区域，并判断轮盘局部替换区域的尺寸是否满足加工标准(加工的标准即为加工的尺寸，根据设计规范而定，例如，某种型号的发动机加工尺寸至少10mm)，如是，进行标记，如否，轮盘局部替换区域进行补偿或扩充直至满足加工标准，并在补偿或扩充后进行标记。
[0030]替换区域尺寸不宜太小，应充分考虑替换结构的可加工性、易装配性，通常确定为一定厚度的套齿环结构。
[0031]S103：对标记进行切割，对轮盘进行固定，采用线切割或激光切割的方法对标记的区域进行切割，切割后形成加工面，加工面的表面质量、形位公差要求，不低于轮盘原有要求，以保证修理后结构的可装配性。
[0032]S104：制作可替换套齿环，将可替换套齿环在加工面上进行安装，完成轮盘的修，具体的：
[0033]轮盘的工作参数输入至有限元分析软件计算得到轮盘的整体应力分布，预设应力值，确定出应力值大于预设应力值的多个轮盘寿命评估部位，多个轮盘寿命评估部位中选出低循环疲劳寿命值最低的部分作为寿命薄弱区域，例如，选取5个轮盘寿命评估部位，即为，a，b，c，d和e，确定a部位为寿命薄弱区域；
[0034]按设计规范要求，确定可替换套齿环的轴向和/或径向厚度在第一尺寸和第二尺寸之间，第一尺寸和第二尺寸之间可根据设计规范确定，如，套齿环的轴向和径向厚度均在为9.8mm
‑
10.2mm的范围，也或是换套齿环的轴向和/或径向厚度满足本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机压气机轮盘局部可替换结构的修理方法，其特征在于，所述修理方法，包括，获取轮盘的工作参数，并根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域；根据所述寿命薄弱区域确定轮盘局部替换区域，并在盘上进行区域标记；对所述标记进行切割，切割后形成加工面，所述加工面的表面质量和形位公差的要求不低于轮盘原有要求；制作可替换套齿环，将所述可替换套齿环在所述加工面上进行安装，完成轮盘的修复。2.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域，包括：轮盘的工作参数包括轮盘转速、轮盘温度场、不同温度下材料性能数据和材料密度；轮盘的工作参数输入至有限元分析软件计算得到轮盘的整体应力分布，预设应力值，确定出应力值大于所述预设应力值的多个轮盘寿命评估部位；若发动机有转速循环矩阵，判断每个所述轮盘寿命评估部位是否进入塑性区，如是，采用应变/寿命模型计算对应的低循环疲劳寿命值，如否，采用应力/寿命模型计算对应的低循环疲劳寿命值；选出低循环疲劳寿命值最低的部分作为寿命薄弱区域。3.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，根据有限元分析确定出轮盘的寿命薄弱区域，包括：若无转速循环矩阵，采用通用斜率法每个所述轮盘寿命评估部位的低循环疲劳寿命值，选出低循环疲劳寿命值最低的部分作为寿命薄弱区域。4.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，根据所述寿命薄弱区域确定轮盘局部替换区域，并在盘上进行区域标记，包括：所述寿命薄弱区域预设距离范围内是否有裂纹，如是，将裂纹所在的区域和所述寿命薄弱区域作为轮盘局部替换区域，并判断轮盘局部替换区域的尺寸是否满足加工标准，如是，轮盘局部替换区域进行标记，如否，轮盘局部替换区进行补偿或扩充直至满足加工标准，并在补偿或扩充后进行标记；如否，所述寿命薄弱区域作为轮盘局...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴盟，郑松旺，徐毅，方腾，刘燕萍，
申请(专利权)人：中国航发成都发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：