[發(fā)明專利]一種檢驗渦輪盤榫槽可達性的試片和評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010386912.2
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111551460B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設計）人: 羅學昆;王欣;王強;馬世成;宇波;湯智慧
• 申請（專利權）人: 中國航發(fā)北京航空材料研究院
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N23/00;G01L5/00;G01B21/30;G01B11/30;G01N1/32
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于零件表面處理技術，涉及一種檢驗渦輪盤榫槽可達性的試片和評估方法；本發(fā)明設計了一種與榫槽榫齒材質及表面加工狀態(tài)基本一致的試片，并設計了一個與渦輪盤結構基本一致的模擬件，將試片鑲嵌在榫槽榫齒的受力面\非受力面位置，從而有效模擬榫槽的榫齒的結構干涉情況。在評估中，本發(fā)明綜合考慮噴丸后的表面完整性情況，選擇了三個可以定量化的表面完整性參數(shù)進行測量，通過獲得直射條件下對照試片的表面完整性參數(shù)，從而計算出方程F中的三個定量(a、b、c)，并代入方程F，并據(jù)此方程比較不同多角度斜射噴丸工藝的優(yōu)劣。

技術領域

本發(fā)明屬于零件表面處理技術，涉及一種檢驗渦輪盤榫槽可達性的試片和評估方法。

背景技術

噴丸強化技術是基于塑性形變強化理論，通過高速運動的彈丸撞擊金屬表面，引起金屬表面發(fā)生塑性變形，形成組織強化層和殘余壓應力層，從而提高金屬的疲勞性能、耐磨損和抗應力腐蝕性能。該技術具有強化效果顯著、表面質量好、工藝穩(wěn)定性高等一系列優(yōu)點，在國內外航空制造業(yè)被廣泛應用。

渦輪盤是航空發(fā)動機的關鍵零件，承受高溫、高載、接觸磨損等多重因素影響，發(fā)生疲勞失效的風險較高，被列為“限壽件”。對于渦輪盤，榫槽是疲勞裂紋萌生概率較高的部位。榫槽的榫齒由受力面、非受力面、齒頂和底部過渡R角等四部分組成。其中，受力面是疲勞失效高發(fā)區(qū)域，因而成為重點關注區(qū)域。研究表明，噴丸強化成為提高受力面疲勞性能的有效手段。

但是，由于受到結構干涉的影響，受力面的噴丸可達性并不佳，目前僅憑研究人員的經驗或單一測量參數(shù)判斷噴丸可達性程度，存在誤差較大的問題，尚未形成量化的評估方法。另外，目前檢驗噴丸強度常采用Almen標準試片，該試片的材質及加工方法與渦輪盤榫槽均不相同，難以準確反映噴丸可達性程度。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是：提出一種檢驗渦輪盤榫槽可達性的試片和評估方法，形成量化的評估方法，可解決傳統(tǒng)方法評估誤差較大的難題，為噴丸強化效果提供了一種檢驗手段，滿足工藝研發(fā)、固化和質量檢驗的需求。

本發(fā)明的技術方案是：

一種檢驗渦輪盤榫槽噴丸可達性的評估方法，所述方法包括如下步驟：

1.1加工一個渦輪盤模擬件，在榫槽的榫齒的受力面/非受力面制作一個凹槽，根據(jù)該凹槽的尺寸制作一個與待噴丸的渦輪盤尺寸、材質相同的試片，將試片嵌入凹槽內，兩者呈間隙配合；

1.2將嵌入試片的渦輪盤模擬件噴丸：采用多角度斜射噴丸工藝方法對渦輪盤模擬件榫槽的榫齒的受力面/非受力面進行噴丸強化；

1.3試片檢驗：取下試片，將試片均分為上、中和下3個部分，并采用如下方法進行檢驗：

1.3.1、表面粗糙度檢驗

在上、中和下部每個部分選取3個測量點，各測量1次，取平均值后，獲得上、中和下部的表面粗糙度值R_up、R_mid和R_down；

1.3.2、表面殘余壓應力檢驗

分別測量噴丸后的試片表面殘余應力值，在上、中和下部每個部分選取3個測量點，各測量1次，取平均值后，獲得上、中和下部的表面殘余壓應力值S_up、S_mid和S_down；

1.3.3、硬化層厚度檢驗

將試片鑲樣獲得金相試樣，并將與被噴丸面相垂直的橫截面進行拋光，獲得被噴丸面沿深度方向的顯微硬度分布，從而獲得硬化層厚度；在上、中和下部每個部分選取3個測量點，各測量1次，取平均值后，獲得上、中和下部的硬化層厚度D_up、D_mid和D_down；

1.4、噴丸可達性判定