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专题
自锁螺母裂纹故障

2018-08-13 融融网

        一  情况描述
        某发动机主机厂按技术要求对发动机压气机转子部件进行分解检查时,发现起连接固定作用的十二角花键自锁螺母在收口端椭圆长轴方向螺纹牙顶存在裂纹,如图1所示。


   
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图1  自锁螺母裂纹宏观形貌


        二 故障原因分析
        通过断口分析,并结合自锁螺母设计、材料、制造工艺和装配方法等方面的排查得知:自锁螺母的设计、选材、热处理制度、制造标准和装配工艺不是裂纹产生的原因。自锁螺母裂纹产生的主要原因在于收口工序放在稳定化工序之后,由于材料硬度高,塑性差,收口时产生较大的残余应力,在安装应力作用下产生的拉应力与残余拉应力叠加,导致螺母内表面长轴处产生过大拉应力,使螺母装配时易产生沿晶开裂。收口工序安排在固溶之后,稳定化之前,收口时变形抗力相对较小,收口产生的残余应力较小,在随后的稳定化和时效过程中,特别在稳定化时残余应力容易消除,在安装时就不易产生裂纹。自锁螺母在使用装配过程中出现的裂纹还与零件出厂试验采用了目视检测方法进行裂纹判断有关。

        三 改进措施
        1 调整收口的工序位置
        某紧固件厂家开展了相关工艺试验,将收口工序安排在固溶之后稳定化之前,工艺改进后生产的自锁螺母没有出现裂纹现象。
        2修订自锁螺母试验方案
        针对国内几家单位在自锁螺母试验方法和试验判据等方面存在部分差异的现象,已由301所负责修改完善了《高温合金十二角花键自锁螺母试验方案》。该方案明确了裂纹检查采用荧光检查方法。
        3 完善装配方法
为了提高发动机的装配质量,细化自锁螺母的装配技术要求,编制了自锁螺母使用要求,明确了具体装配方法,对首次使用的自锁螺母提出了拧入、拧出最大、最小锁紧力矩限制值要求,并对自锁螺母的使用次数作了规定。


        四 效果意义
        此案例从设计、制造工艺、检验检测等多个方面对自锁螺母进行了深入研究,改进了高温合金自锁螺母收口工艺及检测方法,可以有效避免该情况的再次发生,也间接提升了发动机产品的质量及可靠性。

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