徐亞亞，李 澤，劉興勇

（西安航空動力股份有限公司，西安 710021）

渦輪葉片是航空燃?xì)獍l(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)動件，受應(yīng)力、溫度等環(huán)境因素影響，工作條件苛刻，是發(fā)動機(jī)故障多發(fā)件之一［1－2］。

某機(jī)兩級高壓渦輪葉片均采用精鑄而成，鑄造工藝復(fù)雜。為保證其表面質(zhì)量，除了在零件的不同制造工藝階段安排熒光滲透檢測工序外［3－4］，為進(jìn)一步保障外場發(fā)動機(jī)質(zhì)量，發(fā)動機(jī)在進(jìn)行完一次試車后還需再次對兩級渦輪葉片進(jìn)行熒光滲透檢測。

試車后對葉片進(jìn)行熒光滲透檢測時(shí)，發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷比率偏高，引起了用戶對葉片前期熒光滲透檢測質(zhì)量的懷疑。筆者查找了原因，改變了鑄件熒光滲透檢測前的預(yù)處理方式，優(yōu)化了熒光滲透檢測工藝。

1 原因分析

1.1 葉片制造過程中的熒光滲透檢測工序安排

（1）高壓1級渦輪葉片的檢測

對于高壓1級渦輪葉片，共安排了4次熒光滲透檢測。鑄造階段的2次熒光滲透檢測均在吹砂工序后進(jìn)行。機(jī)械加工階段的熒光滲透檢測，第一次是在焊接完蓋板，腐蝕工序后進(jìn)行；第二次是在葉片進(jìn)行了滲鋁工序后進(jìn)行。

（2）高壓2級渦輪葉片的檢測

對于2級渦輪葉片，共安排了3次熒光滲透檢測。鑄造階段2次，均在吹砂工序后進(jìn)行；機(jī)械加工階段1次，是對葉片完成了所有機(jī)加工序，緊接在腐蝕工序后進(jìn)行的。

1.2 一次試車后的熒光滲透檢測工序安排

發(fā)動機(jī)一次試車后將葉片分解成單件狀態(tài)，由組裝車間清洗后進(jìn)行熒光滲透檢測。

1.3 兩級葉片的熒光滲透檢測工藝

考慮到葉片屬于關(guān)鍵受力件，再結(jié)合其制造方法為鑄件的情況，選擇后乳化3級靈敏度的熒光滲透檢測。

1.4 一次試車后熒光滲透檢測發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷的情況

復(fù)查2009年發(fā)動機(jī)1次試車后渦輪葉片的熒光滲透檢測記錄，發(fā)現(xiàn)其鑄造缺陷的比率為6.64%，比率偏高。其中裂紋為18%，冷隔為27.27%，非線性夾雜為9.09%，線性夾雜為45.45%。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，后續(xù)發(fā)現(xiàn)缺陷比例最高的為線性夾雜，如圖1，2所示。其中裂紋、非線性夾雜、線性夾雜屬于熒光滲透檢測容易發(fā)現(xiàn)的缺陷，但在前期葉片制造階段的熒光滲透檢測中卻未被發(fā)現(xiàn)。

圖1 白光下的線性夾雜

圖2 黑光下的線性夾雜

1.5 工藝分析

為查找原因，從以下四個(gè)方面進(jìn)行了梳理：①葉片鑄造及機(jī)加工藝中，熒光滲透檢測工序之前的工序。②葉片鑄造及機(jī)加工藝中，熒光滲透檢測工藝后的工序。③熒光滲透檢測工藝本身。④試車后，進(jìn)行熒光滲透檢測前的工序。

1.5.1 葉片熒光滲透檢測前工序影響分析

經(jīng)過對葉片鑄造和機(jī)加工藝路線比較可知：鑄造階段的葉片，熒光滲透檢測前采用吹砂工序來清理零件表面；而機(jī)加階段的葉片，熒光滲透檢測前，為使缺陷充分暴露而采用腐蝕來清洗零件表面。

比較這兩種預(yù)處理方法知，腐蝕比吹砂的方法更利于缺陷的暴露。對于關(guān)鍵件的檢測，規(guī)范中一般推薦采用腐蝕的預(yù)處理方法。

1.5.2 葉片熒光滲透檢測后工序影響分析

（1）鑄造階段

兩級葉片的鑄造階段，在進(jìn)行了最后一次熒光滲透檢測后，其后續(xù)工序有：振動光飾處理→最后外觀檢查→震動標(biāo)記→最后審定。

在這些工序中，只有“振動光飾處理”會對零件表面產(chǎn)生輕微影響。但此影響會被后續(xù)機(jī)加階段的熒光滲透檢測工藝消除，其他工序均不會影響熒光滲透檢測的結(jié)果。

（2）機(jī)加階段

對1級渦輪葉片的機(jī)加階段而言，在進(jìn)行了最后一次熒光滲透檢測后，其后續(xù)工序有：釬焊檢測→修磨葉背緣板→超聲波清洗→除油→壁厚檢查→終檢→超聲波清洗→除油→噴丸處理→目視檢測→包裝入庫。在這些工序中，只有“修磨葉背緣板”工序?qū)θ~片緣板的表面狀態(tài)有影響。但一次試車后，對鑄造缺陷的位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后發(fā)現(xiàn)：這些缺陷位置不固定，無一定規(guī)律，且分布在葉片各個(gè)部位。因此，此因素不構(gòu)成鑄造缺陷比率偏高的主要原因。

對2級渦輪葉片的機(jī)加階段而言，在進(jìn)行了最后一次熒光滲透檢測后，其后續(xù)工序有：最終檢驗(yàn)→標(biāo)刻印記→濕吹砂→包裝入庫。在這些工序中，只有“濕吹砂”工序?qū)θ~片的表面狀態(tài)有輕微影響。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員充分討論后認(rèn)為，吹砂的目的是增加零件表面光潔度，不是造成試車后鑄造缺陷比例偏高的主要原因。

1.5.3 葉片的熒光滲透檢測工藝分析

兩級葉片均采用后乳化高靈敏度熒光滲透檢測。分析熒光滲透檢測工藝（預(yù)清洗→滲透→預(yù)水洗→乳化→最終水洗→干燥→顯像→檢驗(yàn)）本身，由于此機(jī)種是從國外引進(jìn)，因此將葉片目前的檢測參數(shù)和國外的檢測數(shù)據(jù)卡進(jìn)行了比對后發(fā)現(xiàn)：除了在預(yù)清洗工序有差異外，其他檢測參數(shù)完全相同。國外的預(yù)清洗參數(shù)為在120 ℃的烘箱中干燥60min；而目前現(xiàn)場采用的參數(shù)為在70 ℃的烘箱中干燥15min。兩者相比，前者對零件缺陷中殘留水分的干燥效果更佳，從而利于滲透液進(jìn)入缺陷。

1.5.4 葉片一次試車時(shí)的熒光滲透檢測工藝分析

由于葉片經(jīng)過試車，零件表面狀態(tài)較差，表面附著物較多，用水基清洗的方法對這種附著物的清洗能力較差。

2 制造與檢測的工藝改進(jìn)

2.1 對葉片鑄造工藝路線的優(yōu)化

針對1.5.1節(jié)的分析，技術(shù)人員對葉片鑄造階段的工藝路線進(jìn)行改進(jìn)，將熒光滲透檢測前的吹砂工序改為腐蝕工序，以利于缺陷的暴露。

2.2 熒光滲透檢測工藝本身的優(yōu)化

針對1.5.3節(jié)的分析，為使缺陷中的水分徹底干燥而提高滲透檢測的靈敏度，對葉片預(yù)清洗后的干燥參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，采用在120 ℃的烘箱中干燥60min的工藝。

2.3 葉片一次試車后的工藝優(yōu)化

針對1.5.4節(jié)的分析，真空熱處理具有無氧化、無脫碳，可保持零件表面光亮的熱處理效果，同時(shí)可使零件脫脂及脫氣，并凈化表面的特點(diǎn)。經(jīng)過真空熱處理后，零件表面潔凈及無污染。潔凈的表面能使?jié)B透液對零件表面及缺陷進(jìn)行良好的潤濕，從而促進(jìn)其毛細(xì)作用。因此，在試車后的熒光滲透檢測前增加了一道真空熱處理工序。

3 效果驗(yàn)證

在進(jìn)行上述的改進(jìn)措施后，統(tǒng)計(jì)了幾十臺發(fā)動機(jī)一次試車后兩級渦輪葉片的檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)葉片鑄造缺陷的比例由改進(jìn)前的6.69%降低到3‰。

4 結(jié)語

（1）熒光滲透檢測前增加腐蝕、真空熱處理工序利于缺陷的充分暴露。

（2）對零件采用水基清洗方法進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，最優(yōu)化的干燥參數(shù)應(yīng)為：烘箱溫度最低為120℃，干燥時(shí)間至少60min。

［1］唐建朝.某發(fā)動機(jī)葉片拋修裂紋熒光滲透檢測［J］.無損檢測，2014，36（3）：72－74.

［2］陳翠麗.軸承用陶瓷球熒光滲透檢測［J］.無損檢測，2014，36（11）：59－61.

［3］林猷文，任學(xué)東.滲透檢測［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［4］王自明.無損檢測綜合知識［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.