[发明专利]一种检验涡轮盘榫槽可达性的试片和评估方法

说明书

本发明属于零件表面处理技术，涉及一种检验涡轮盘榫槽可达性的试片和评估方法；本发明设计了一种与榫槽榫齿材质及表面加工状态基本一致的试片，并设计了一个与涡轮盘结构基本一致的模拟件，将试片镶嵌在榫槽榫齿的受力面\非受力面位置，从而有效模拟榫槽的榫齿的结构干涉情况。在评估中，本发明综合考虑喷丸后的表面完整性情况，选择了三个可以定量化的表面完整性参数进行测量，通过获得直射条件下对照试片的表面完整性参数，从而计算出方程F中的三个定量(a、b、c)，并代入方程F，并据此方程比较不同多角度斜射喷丸工艺的优劣。

技术领域

本发明属于零件表面处理技术，涉及一种检验涡轮盘榫槽可达性的试片和评估方法。

背景技术

喷丸强化技术是基于塑性形变强化理论，通过高速运动的弹丸撞击金属表面，引起金属表面发生塑性变形，形成组织强化层和残余压应力层，从而提高金属的疲劳性能、耐磨损和抗应力腐蚀性能。该技术具有强化效果显著、表面质量好、工艺稳定性高等一系列优点，在国内外航空制造业被广泛应用。

涡轮盘是航空发动机的关键零件，承受高温、高载、接触磨损等多重因素影响，发生疲劳失效的风险较高，被列为“限寿件”。对于涡轮盘，榫槽是疲劳裂纹萌生概率较高的部位。榫槽的榫齿由受力面、非受力面、齿顶和底部过渡R角等四部分组成。其中，受力面是疲劳失效高发区域，因而成为重点关注区域。研究表明，喷丸强化成为提高受力面疲劳性能的有效手段。

但是，由于受到结构干涉的影响，受力面的喷丸可达性并不佳，目前仅凭研究人员的经验或单一测量参数判断喷丸可达性程度，存在误差较大的问题，尚未形成量化的评估方法。另外，目前检验喷丸强度常采用Almen标准试片，该试片的材质及加工方法与涡轮盘榫槽均不相同，难以准确反映喷丸可达性程度。

发明内容

本发明的目的是：提出一种检验涡轮盘榫槽可达性的试片和评估方法，形成量化的评估方法，可解决传统方法评估误差较大的难题，为喷丸强化效果提供了一种检验手段，满足工艺研发、固化和质量检验的需求。

本发明的技术方案是：

一种检验涡轮盘榫槽喷丸可达性的评估方法，所述方法包括如下步骤：

1.1加工一个涡轮盘模拟件，在榫槽的榫齿的受力面/非受力面制作一个凹槽，根据该凹槽的尺寸制作一个与待喷丸的涡轮盘尺寸、材质相同的试片，将试片嵌入凹槽内，两者呈间隙配合；

1.2将嵌入试片的涡轮盘模拟件喷丸：采用多角度斜射喷丸工艺方法对涡轮盘模拟件榫槽的榫齿的受力面/非受力面进行喷丸强化；

1.3试片检验：取下试片，将试片均分为上、中和下3个部分，并采用如下方法进行检验：

1.3.1、表面粗糙度检验

在上、中和下部每个部分选取3个测量点，各测量1次，取平均值后，获得上、中和下部的表面粗糙度值R_up、R_mid和R_down；

1.3.2、表面残余压应力检验

分别测量喷丸后的试片表面残余应力值，在上、中和下部每个部分选取3个测量点，各测量1次，取平均值后，获得上、中和下部的表面残余压应力值S_up、S_mid和S_down；

1.3.3、硬化层厚度检验

将试片镶样获得金相试样，并将与被喷丸面相垂直的横截面进行抛光，获得被喷丸面沿深度方向的显微硬度分布，从而获得硬化层厚度；在上、中和下部每个部分选取3个测量点，各测量1次，取平均值后，获得上、中和下部的硬化层厚度D_up、D_mid和D_down；

1.4、喷丸可达性判定