楊興厚　劉金慧

摘 要：離心葉輪表面質量對于發(fā)動機的整體性能影響很大，離心葉輪的葉片及內流道若存在機加刀痕、劃傷、振紋、橘皮狀拋修痕跡等情況，都可能會導致離心葉輪工作時葉片發(fā)生斷裂，所以對所有主流葉片、分流葉片及內流道的粗糙度檢測是離心葉輪檢驗過程中至關重要的一環(huán)。文章對離心葉輪的表面粗糙度測量方法及流程進行了系統(tǒng)的研究。

關鍵詞：離心葉輪；表面粗糙度；輪廓儀

1 緒論

我公司加工的某型號離心葉輪作為壓氣機的核心轉子零件，其整體表面完整性對發(fā)動機的性能影響很大，所以對于離心葉輪表面質量的控制尤其是葉輪關鍵區(qū)域的表面質量控制是至關重要的，其中關鍵區(qū)域包括離心葉輪所有主流葉片、分流葉片、內流道、外流道、端齒、大端面及葉輪異型孔等等。而對于葉輪表面完整性我們給出下列定義，它是描述、鑒定和控制加工過程在零件表面層內可能產生的各種變化及其對零件使用性能影響的技術。從廣義上說，表面完整性包括兩個組成部分：與零件表面紋理變化有關的部分，稱為外部效應：其中包括表面粗糙度、波紋度、刀紋方向和宏觀缺陷（例如裂紋、壓痕、劃傷和雜質等）。粗糙度算術平均值Ra是表面紋理構形要素中最主要的表征參數(shù)。與零件表面層冶金物理特性變化有關的部分，即內部效應：其中包括顯微結構變化、再結晶、晶間腐蝕、熱影響區(qū)、顯微裂紋、硬度變化、塑性變形、殘余應力、材料非同質性和合金貧化等。

文章將會詳細論述離心葉輪表面粗糙度檢測方法和標準流程，通過各方面的改進，積累離心葉輪表面完整性質量控制經驗，為加工更優(yōu)質的離心葉輪打下堅實的基礎。

2 離心葉輪葉片及流道粗糙度要求

設計圖紙對離心葉輪零件規(guī)定和定義了關鍵區(qū)域，關鍵區(qū)域劃分為A、B和C三個等級，在不同的關鍵區(qū)域上設計人員給出了不同的表面粗糙度要求。離心葉輪的葉片及內流道部位屬于C級區(qū)域，C級區(qū)域損壞將限制零件壽命100000周以上，因此該區(qū)域是葉輪最為關鍵的部位，其中對于葉輪所有完整葉片及分流葉片以及內流道給出的粗糙度要求為Ra0.4。

3 離心葉輪葉片及流道檢測方法

3.1 粗糙度檢驗標準

按照國際標準和顧客規(guī)范的要求，離心葉輪粗糙度的檢測不僅要測量輪廓的算術平均偏差Ra，還要測量輪廓的最大偏差，即輪廓上相鄰波峰最高點到波谷最低點之間的距離的最大值Rmax。其中輪廓的算術平均偏差Ra要求小于等于0.4；最大偏差Rmax必須小于或等于下面兩個數(shù)值中的最大值：

-8×Ra（此Ra為此處的測量值）；

-5×Ra（此Ra為圖紙要求的值），

縮寫為：Rmax≤ max，[8Ra測量值，5Ra圖紙要求]。

3.2 主葉片、分流葉片及內流道序號的定義

主葉片：在離心葉輪的機械加工過程中，為了加工和測量的需要，操作者通常會在任意一片大葉片前緣正方10±1mm的流道位置處標記一個“O”點，檢驗人員首先檢查零件上是否標記“O”點。如果標記，即定該葉片為1號主葉片，從進氣端、吸力面順時針方向看去依次為2號主葉片，3號主葉片，依次到10號主葉片。

分流葉片：對于分流葉片序號的定義，在1號主葉片與2號主葉片之間的分流葉片為1號分流葉片，然后按順時針方向依次為2號分流葉片，3號分流葉片，直到10號分流葉片。

內流道：對于內流道來說，在1號主葉片與10號分流葉片之間的流道為1號流道，順時針依次為2號流道，3號流道。

3.3 目視檢查

進行外觀檢測時，首先保證零件必須完全清潔，檢驗員需佩戴干凈的棉手套方可接觸精加工表面；檢查環(huán)境必須具有足夠的照度，一般要求高于1080LUX，使檢驗人員能夠清晰的觀察離心葉輪表面的加工狀態(tài)；檢驗人員從離心葉輪的1號主葉片開始對葉輪整體表面進行目視檢查，如果檢查中發(fā)現(xiàn)葉片及內流道表面存在下列情況（不允許存在的缺陷），檢驗員應將零件返回到鉗工工序進行返修，直至目視檢查合格。不允許存在的缺陷如下：

（1）所有葉片及內流道表面狀態(tài)應一致，不允許存在任何機加刀痕及振紋，并且不允許存在拋光紋理。

（2）所有葉片前緣部位不允許存在任何刀花，并且不允許存在拋光紋理。

（3）葉根處應為圓滑轉接的R，不應有兩個R相連接的紋理，不應有弦狀轉接，不應有直接凹下的R轉接，凹下的R轉接允許與葉身最大成30°角。

3.4 儀器測量粗糙度

測量離心葉輪表面粗糙度數(shù)值通常使用輪廓儀，在專用測量工裝的配合下進行測量。測量參數(shù)設置如下：取樣長度（Lc）：0.8；取樣數(shù)量：5；總取樣長度（Ln）：5×Lc=4.0；掃描長度（L）：Ln+2×Lc=5.6；測量速度：0.5mm/min。

目視檢查合格后，表面無任何異常情況，則選擇均布的120°位置上的三個主流葉片、分流葉片及內流道在粗糙度測量儀上進行測量，如果存在異?，F(xiàn)象，再對異常的部位進行測量，確認是否合格。具體測量位置如下：

（1）葉片。在葉片上選擇均布120°位置，測量3組主葉片和3組分流葉片，在葉片吸力面和壓力面上分別測量，在進氣端測量沿流道和垂直流道兩個方向粗糙度，而在出氣端測量沿流道方向的粗糙度即可。

（2）內流道。在距離外輪緣直徑10mm，均布120°位置，控制3處內流道。在主葉片壓力面和分流葉片吸力面通道內，垂直于內流道測量1點；在分流葉片壓力面和主葉片吸力面通道內，垂直于內流道測量1點。

檢測合格后，測量的粗糙度報告應標明具體的測量位置，將每處粗糙度值的測量報告單打印保存。測量完畢，將所有測量數(shù)值整理記錄在《葉輪葉片及內流道粗糙度測量匯總單》內，匯總報告單模板如表1所示。

表1 檢測記錄表格樣式