課件：航空發(fā)動機零部件故障分析講解

航空發(fā)動機零部件故障分析《航空發(fā)動機修理技術(shù)》航空維修工程學院01.故障分析概述02.裂紋與斷裂03.過熱與變形故障分析概述PART01一、故障分析概述任何機器設備，隨著使用時間的延長，就會磨損、老化、破裂、失效。喪失產(chǎn)品原設計規(guī)定的使用條件下，不能在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定性能的能力的現(xiàn)象，即稱故障。有用壽命期耗損期磨合期早期故障偶然故障耗損故障T工作時間故障率λ一、故障分析概述（一）早期故障早期故障是指產(chǎn)品開始使用后不太長的時間內(nèi)發(fā)生的故障。其主要特征是故障率高，但一般來說是隨著使用時間的增長而減少。一、故障分析概述（二）偶然故障偶然故障的發(fā)生時間是不確定的，無法預料，故障率很低，它是因環(huán)境條件（溫度、濕度、壓力）、載荷變化（振動、風力、沖擊、副射、特技動作）、材料工藝（缺陷、應力、強度等）損傷等隨機因素造成的，所以偶然故障也稱隨機故障。它不能通過磨合、定期修理或更換機件等方法來解決。一、故障分析概述（三）耗損故障耗損故障是產(chǎn)品使用后期發(fā)生的。其特點是故障率隨著使用時間的增長而迅速地增加。產(chǎn)生的原因是由于產(chǎn)品發(fā)生了物理、化學變化，如磨損、疲勞、老化、腐蝕、耗損等因素造成產(chǎn)品性能的衰退或老化。軸承滾道磨損剝落裂紋與斷裂PART02二、裂紋與斷裂（一）裂紋的定義構(gòu)件局部破裂后，改變了它原來的應力分布，裂紋尖端出現(xiàn)應力集中。在交變應力和持續(xù)增加的應力作用下，裂紋緩慢擴展。當裂紋擴展到臨界尺寸時，就會失穩(wěn)破壞造成物件失效。裂紋擴展到臨界尺寸而失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象叫斷裂。裂紋的修理方法主要是：將尖端圓純、修理或更換。從斷裂力學的觀點來看，材料內(nèi)部存在的各種缺陷，如夾雜、氣孔、發(fā)紋等均可視為裂紋。葉片斷口微觀形貌二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型宏觀裂紋是指大于用無損檢測方法所能探測得的最小長度的裂紋(大于0.05mm)。宏觀裂紋齒輪裂紋二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型裂紋呈龜殼網(wǎng)狀，表面下深度較淺的表面宏觀裂紋叫網(wǎng)狀裂紋，也稱之為龜裂。網(wǎng)狀裂紋涂層表面的龜裂二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型呈單條分布，垂直于結(jié)構(gòu)主應力的一種縱向裂紋，叫線狀裂紋，簡稱為線裂。這類裂紋主要由發(fā)紋、劃痕或夾雜在應力作用下擴展而成。這種裂紋往往發(fā)展成斷裂破壞。線狀裂紋某航空發(fā)動機變速器殼體線狀裂紋二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型由應力作用下引發(fā)的裂紋，叫應力裂紋。應力裂紋應力裂紋形貌二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型在一定的溫度下，受持續(xù)應力的作用而引起緩慢的塑性變形叫金屬的蠕變。引起蠕變的應力叫蠕變應力。在蠕變應力作用下，蠕變變形逐漸增加而產(chǎn)生的裂紋叫蠕變裂紋。蠕變裂紋葉片蠕變斷裂宏觀現(xiàn)象蠕變斷裂微觀現(xiàn)象二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型高變應力作用下，破壞了金屬的保護層，產(chǎn)生了微觀腐蝕孔，微孔處產(chǎn)生了尖銳的裂紋，叫腐蝕裂紋。腐蝕裂紋微觀腐蝕裂紋孔二、裂紋與斷裂（二）裂紋的類型金屬零件在高變載荷應力的作用下產(chǎn)生的裂紋，叫疲勞裂紋。疲勞裂紋葉片斷口宏觀現(xiàn)象裂紋斷口源區(qū)形貌過熱與變形PART03三、過熱與變形零件材料在高溫的影響下，出現(xiàn)變質(zhì)、變形、蠕變而喪失原機械性能的現(xiàn)象，叫做過熱。這一溫度稱為這種零件材料的耐熱臨界溫度。各種不同的材料，耐熱臨界溫度也各不相同。耐熱溫度越高的材料，稱其為耐熱性能好，抗熱蠕變性能強，或稱為耐高溫材料。三、過熱與變形01過熱分析（一）過熱航空發(fā)動機，為追求其大功率，即提高發(fā)動機的推力。其影響發(fā)動機推力的主要因素就是溫度。增加供油量就能提高發(fā)動的溫度、溫度上去了，發(fā)動機推力就增大了。但是溫度受材料的機械性能和耐熱性能所控制。由于溫度的提高，將造成材料的過熱。三、過熱與變形01過熱分析（一）過熱目前，發(fā)動機的最高工作溫度（1400-1800℃），已超出了零件材料所能承受的溫度。它們的正常工作是靠良好的散熱和隔熱方案來保證的。散熱和隔熱一旦出現(xiàn)一點小問題，零件材料將必產(chǎn)生過熱。三、過熱與變形02過熱故障現(xiàn)象（一）過熱過熱產(chǎn)生的原因有：材質(zhì)的耐高溫性能差，隔熱、冷卻、散熱出現(xiàn)問題，工作噴嘴安裝不正或積炭引起火焰位置改變，溫度均發(fā)生變化等。①過熱產(chǎn)生的原因三、過熱與變形02過熱故障現(xiàn)象（一）過熱零件材料過熱后會出現(xiàn)，材料變質(zhì)、材料變色、變形、燒蝕、裂紋、掉塊現(xiàn)象。排除的方法是換段、校正、補片、焊接等。②過熱現(xiàn)象三、過熱與變形三、過熱與變形（二）變形構(gòu)件在載荷作用下，其尺寸和形狀都會有不同程度的改變，這種尺寸和形狀的改變叫做變形。壓氣機葉片變形三、過熱與變形（二）變形01變形類型彈性變形是指，構(gòu)件在載荷作用下的變形，由于載荷的取消而可消失的變形。①彈性變形三、過熱與變形（二）變形01變形類型材料或構(gòu)件受載荷時，開始產(chǎn)生較為顯著的永久變形或取消作用的外載荷后，變形不能恢復原來形狀的變形，叫塑性變形。②塑性變形多晶體塑性變形圖三、過熱與變形（二）變形02變形分析一般來說，材料或構(gòu)件在受力工作時，產(chǎn)生了彈性變形應該是充許的。但在一些特定場所，彈性變形也是不允許的。如果構(gòu)件在受力的情況下產(chǎn)生了永久變形，這是在任何情況下都是不允許出現(xiàn)的。凡是不允產(chǎn)生的任何變形，都是一種變形故障，都要進行排除修理工作。三、過熱與變形（二）變形02變形分析①變形原因零件在工作中產(chǎn)生了永久變形，其主要原因是受力超過了材料的彈性極限。也就是說構(gòu)件所承受的力除工作載荷外，又增加了一個設計考慮之外的力?；蛘呤遣牧媳旧碛袉栴}，或者是構(gòu)件本身有問題，或者是構(gòu)件的聯(lián)接關(guān)系有變化等。三、過熱與變形（二）變形02變形分析②變形現(xiàn)象構(gòu)件受外力作用后，晶格產(chǎn)生扭曲或滑移、晶粒被拉伸/拉細變長，晶粒被壓縮變短變粗。然后發(fā)生永久變形。這些變形常發(fā)生于細長桿、溥壁件、高溫件。發(fā)生變形的常見故障有：扭轉(zhuǎn)、伸長、翹曲、鼓包、彎曲等。三、過熱與變形（二）變形03蠕變機理金屬材料在一定溫度下，受持續(xù)應力的作用而引起的緩慢的塑性變形叫做金屬的蠕變。引起蠕變的應力叫蠕變應力。①概述三、過熱與變形（二）變形03蠕變機理蠕變可發(fā)生于低溫和室溫下，但只有當溫度高于0.3Tm(Tm是用絕對溫度標注的熔點）時才顯著起來，才必須給予重視。溫度越高，蠕變現(xiàn)象越顯著。①概述三、過熱與變形（二）變形03蠕變機理蠕變可在單一應力狀態(tài)下發(fā)生，也