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        前起落架活塞桿劃傷失效分析

        2020-12-22 07:32:24李瑤糾永軍王志宏李波陳雷波李瑋歐陽(yáng)成龍
        商品與質(zhì)量 2020年51期
        關(guān)鍵詞:顆粒狀鑄鋼噴丸

        李瑤 糾永軍 王志宏 李波 陳雷波 李瑋 歐陽(yáng)成龍

        1.中航飛機(jī)股份有限公司 陜西西安 710089

        2.中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司 陜西西安 710089

        某型飛機(jī)在交付時(shí)發(fā)現(xiàn)前起落架活塞桿全伸狀態(tài)下有多處劃傷痕跡。對(duì)起落架組件進(jìn)行拆卸檢查,發(fā)現(xiàn)組件中有兩類多余物,一類為顆粒狀,另一類為粉末狀。起落架系統(tǒng)中活塞桿經(jīng)過(guò)鍍鉻處理,與活塞桿組合的其他組件經(jīng)過(guò)的冶金工藝主要有吹沙、焊接、噴丸。對(duì)多余物進(jìn)行宏觀、微觀觀察、能譜成分分析、金相檢查和顯微硬度檢查分析,針對(duì)加工工藝中可能帶來(lái)的多余物與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的多余物進(jìn)行對(duì)比分析[1],最終確認(rèn)落架活塞桿多處劃傷的原因,以及多余物的性質(zhì)

        1 試驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果

        1.1 宏觀觀察

        對(duì)活塞桿宏觀觀察,活塞桿劃傷痕跡圓鈍且深度均勻。

        分解前起落架,發(fā)現(xiàn)活塞桿鍍鉻表面逆航向后側(cè)約45o 位置上,自緩沖支柱外筒下部軸套螺母內(nèi)部沿地面方向延伸出較明顯的軸向劃痕,在軸套螺母內(nèi)仍有向上延伸,且沿周向右側(cè)傾斜延伸痕跡的劃痕,如圖1 所示。

        系統(tǒng)零件中壓環(huán)內(nèi)表面有多處劃痕和點(diǎn)狀壓痕。對(duì)各個(gè)組件進(jìn)行清潔清理后,發(fā)現(xiàn)兩類多余物,一類為圓形顆粒物的外觀與壓環(huán)內(nèi)顆粒物形貌相似,部分為不完整圓球狀或餅狀,表面平滑,顏色呈暗灰色,被壓入內(nèi)表面且較多細(xì)小顆粒狀多余物,如圖2 所示。另一類為黑色粉末狀多余物。如圖3 所示。

        1.2 微觀觀察

        通過(guò)掃描電鏡對(duì)顆粒狀多余物的斷面進(jìn)行微觀觀察。如圖4 所示。顆粒狀多余物部分表面平滑,有擠壓痕跡部分表面粗糙。進(jìn)一步觀察,發(fā)現(xiàn)斷口為韌窩特征,呈暗灰色[2],如圖5 所示。

        1.3 能譜成分分析

        分別對(duì)顆粒狀多余物、粉末狀多余物和壓環(huán)壓入顆粒物進(jìn)行能譜成分分析,同時(shí)對(duì)各個(gè)多余物清洗前和清洗后成分進(jìn)行能譜分析對(duì)比,顆粒狀多余物為1 #,壓入顆粒物為2 #,粉末狀多余物為3 #,如表1 所示。

        表1 能譜成分總匯表(Wt%)

        1.4 金相檢查

        對(duì)多余物顆粒進(jìn)行金相檢查:分別在腐蝕前和腐蝕后對(duì)其進(jìn)行顯微組織分析,如圖6 所示。

        圖6(a)為腐蝕前多顆粒狀余物亞表面有疏松,內(nèi)部有較大尺寸的疏松缺陷;圖6(b)為腐蝕后顆粒狀余物組織形貌。

        1.5 顯微硬度

        對(duì)多余物顆?;w進(jìn)行維氏顯微硬度測(cè)試,測(cè)試條件:F(壓下量)=500Kg,保壓時(shí)間S=12S。測(cè)試結(jié)果,多余物平均硬度為678HV。

        2 結(jié)果分析

        通過(guò)宏觀觀察發(fā)現(xiàn),活塞桿劃傷痕跡圓鈍且深度均勻,屬于較硬顆粒物造成。顆粒多余物較硬,其平均硬度為678HV,對(duì)顆粒多余物斷面進(jìn)行微觀觀察,斷口面呈韌窩狀,且表面有擠壓痕跡,表明多余物在系統(tǒng)中與各個(gè)組件相互擠壓,在擠壓下發(fā)生破裂。

        結(jié)合前起落架各個(gè)組件工藝檢查與分析,組件中可能引入多余物的工藝流程有吹沙、焊接和噴丸。對(duì)起落架組件中的顆粒狀多余物和壓入壓環(huán)顆粒與噴丸工藝中鑄鋼彈丸對(duì)比分析,噴丸工藝中鑄鋼彈丸,與顆粒狀多余物形貌相似,其表面呈暗灰色,外形為圓球狀,表面光滑,如圖7 所示。

        通過(guò)能譜分析,粉末狀多余物的成分含有C、O、Al、Si、S、Cr、Mn、Fe、Cu 元素,以上元素均在前起落架系統(tǒng)零件的成分中含有,說(shuō)明粉末狀多余物為零件劃傷產(chǎn)物。

        起落架系統(tǒng)零件的吹沙工藝采用SiO2 吹沙,在能譜分析中,多余物Si 含量不高;另外,焊接工藝中,焊料為HTG-1,與多余物成分不符合,所以,排除多余物與上述兩類工藝的關(guān)系。

        對(duì)鑄鋼彈丸進(jìn)行能譜分析,發(fā)現(xiàn)其主要含C 元素8.33%,F(xiàn)e元素82.70% 與清洗后的顆粒狀多余物元素相同,含量相近;對(duì)鑄鋼彈丸與顆粒狀多余物進(jìn)行金相組織對(duì)比,如圖8 所示。

        腐蝕前鑄鋼彈丸內(nèi)部有疏松缺陷,腐蝕后組織和多余物顆粒組織相似。在相同條件下對(duì)鑄鋼彈丸進(jìn)行顯微硬度試驗(yàn),其平均硬度為696HV,與顆粒狀多余物硬度基本一致。

        由于起落架系統(tǒng)零件在噴丸時(shí)的保護(hù)和噴丸后的清理不當(dāng),使經(jīng)噴丸處理后的起落架系統(tǒng)零件上殘留有鑄鋼彈丸,起落架系統(tǒng)在工作過(guò)程中,殘留的鑄鋼彈丸在系統(tǒng)中與各個(gè)組件相互擠壓,造成活塞桿劃傷,并在擠壓下發(fā)生破裂,造成顆粒狀和粉末狀多余物。

        經(jīng)過(guò)上述試驗(yàn)綜合分析,活塞桿表面劃傷為鑄鋼彈丸造成。前起落架系統(tǒng)中的多余物為噴丸工藝中的鑄鋼彈丸,在噴丸工藝中,保護(hù)與清理措施不當(dāng)[3],造成鑄鋼彈丸進(jìn)入前起落架系統(tǒng)。在工作過(guò)程中組件之間相互擠壓,活塞桿被殘留鑄鋼彈丸劃傷。

        3 結(jié)論與改進(jìn)措施

        ①前起落架活塞桿為噴丸工藝中殘留的鑄鋼彈丸劃傷。②應(yīng)加強(qiáng)噴丸工藝控制,防止鑄鋼彈丸進(jìn)入組件內(nèi)部,劃傷各個(gè)零件。③起落架系統(tǒng)零件經(jīng)噴丸后要進(jìn)行仔細(xì)清理,防止部分鑄鋼彈丸殘留在起落架系統(tǒng)內(nèi)。④建議今后加強(qiáng)關(guān)于多余物控制,在起落架系統(tǒng)零件的噴丸工藝中,增加噴丸保護(hù)與清理措施。

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