[发明专利]提高航空发动机精铸高温零件安全性的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机精铸高温零件加工处理技术，更为具体地说，是涉及一种提高航空发动机精铸高温零件安全性的处理方法。

背景技术

航空发动机中工作于高温环境中的零件，外形结构复杂的异型零件通常都是采用精铸加工成型，精铸成型零件的某些部位，如装配部位还需要进行进一步的精加工，才能满足装配要求，如发动机中的高温合金叶片，其叶冠和榫头都需要进行精加工才能满足装配的要求。在对这些部位进行精加工时，通常需要在零件的某一部位焊接 “方箱”用于加工定位。“方箱”在零件精加工结束后要从零件上去除，为了便于“方箱”从零件上去除，方箱一般采用 “锡”、“铋”合金材料制作。“锡”、“铋”为低熔点元素。

为了保证航空发动机的安全，工作于高温环境中的零件都必须在地面装机进行试车。申请人在某型号航空发动机的研发过程中，在装机试车中出现了叶片断裂故障。为了解决这一问题，申请人集中了各方面的研发设计人员，从多方面研究分析导致叶片断裂故障产生的原因，最后经分析检测发现，是叶片断口处存在的低熔点合金元素导致叶片脆性断裂。经进一步研究分析，叶片断口处存在的导致叶片脆性断裂的低熔点合金元素，是叶片在加工过程中去除“方箱”时未能将叶片表面残留的低熔点合金彻底去除，导致低熔点合金渗入零件组织内部，在高温环境下改变了零件自身的耐热、耐蚀性，从而导致零件疲劳断裂，降低了精铸高温零件的安全性，进而严重危害发动机的安全性。

发明内容

本发明基于上述导致航空发动机精铸高温零件脆性断裂原因的发现，提出了一种提高航空发动机精铸高温零件安全性的处理方法，以解决由于低熔点合金渗入零件组织内部，在高温环境下改变零件自身的耐热、耐蚀性，从而导致零件疲劳断裂的问题。

目前常用的“方箱”材料主要为“锡”、“铋”合金。通常情况下，氯离子以及铁离子对钢铁材料有较强的腐蚀性，硝酸根离子对其具有较好的钝化作用，一般不锈钢零件的钝化都含有硝酸组份，为此，本发明选用硝酸作为酸洗溶液。

本发明提出的提高航空发动机精铸高温零件安全性的处理方法，其内容主要包括：

（1）将零件依次浸没于不少于2个的酸洗槽内浓度为750g/l~780g/l的硝酸溶液中进行酸洗，洗除附着在零件表面上的低熔点合金； 

（2）零件酸洗结束后，将零件浸没于碱洗槽内碱溶液中，中和洗除零件表面上的硝酸溶液，以消除硝酸溶液在今后对零件的腐蚀；

（3）零件经碱溶液中和洗后，用带水压缩空气冲洗零件的表面，清洁零件表面上的酸洗残留物。

由于酸洗相当于通过溶解的方式使低熔点合金元素从零件表面均匀地分布到整个溶液和零件表面，属于一个稀释的过程，零件表面上的低熔点合金含量与硝酸溶液中的含量基本一致，为此，只要进行足够时间的酸洗，就可使零件表面上的低熔点合金充分地溶入到硝酸溶液中，通过检测最终的酸洗溶液中的低熔点合金含量就能达到检测零件表面低熔点合金含量的目的。因此，在本发明的上述技术方案中，可采用通过检测零件酸洗后硝酸溶液中的低熔点合金的含量浓度来检测零件表面上的低熔点合金的含量。实践中一般认为，当硝酸溶液中低熔点合金的浓度不大于1ppm时，就可以认为零件表面上的低熔点合金就彻底去除了。这一假定，申请人在零件后期加工以及试车过程中得到了证明，是完全可行的。

在本发明的上述技术方案中，由于硝酸对不锈钢材质的零件基体也存在一定的腐蚀作用，在对零件的处理过程中，需要确保零件表面的低熔点合金去除彻底而对零件基体的蚀去量不要超过一定的厚度。因此零件累计酸洗时间不应超过零件基体允许蚀去量所确定的时间。通常零件累计酸洗时间不超过零件基体蚀去1μm层厚所需的时间。

在本发明的上述技术方案中，对酸洗后零件进行中和洗碱溶液的选用，考虑酸洗后零件表面的清洗，优选碳酸钠溶液或氨水。最好是用重量浓度为40~60%的碳酸钠溶液对酸洗后零件进行中和洗，既可获得很好中和洗效果，又不会在零件表面生成残留物。