铸铝壳体断裂故障的原因及修复方案的研究

Keywords: cast aluminum housing; fracture; laser deposition technology
0引言
发动机附件机匣的壳体为ZL114A壳体，附件机匣在
装配过程中，右壳体盖组合件与壳体组合件无法全部对
正，使用胶木棒辅助装配方法使其对正时，右壳体盖组合
件定位销处的安装边断裂，断裂位置如图1所示。
LIU Ying, ZHAO Lin, FAN Huifang
(AECC Harbin Dongan Engine Co., Ltd., Harbin 150066, China)
Abstract: This paper introduces the failure phenomenon and causes of the fracture of the engine cast aluminum
1 故障原因
附件机匣属
于 科 研 产 品 ，设
计、工艺、制造状
态 均 不 稳 定 ，装
配过程中常出现
右壳体盖组合件
（a）
与壳体组合件难 以合拢情况。经
分析，造成机匣
安装边断裂的原
因如下。
1）装配约束
要素过多。通过
复查壳体图样发
（b）
现约束右壳体盖
图1 附件机匣壳体安装边断裂实物图 组合件与壳体组
合件合拢的因素
证产品的性能可以达到性能要求，避免因壳体报废产生的不必要的损失，缩短了产品的交付周期。
关键词：铸铝壳体；断裂故障；激光沉积修复
中图分类号:V 23
文献标志码:A
文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员9）01原园167原园4
Study on Causes and Repair Scheme of Cast Aluminum Housing Fracture
共有4点：a. 右壳体wk.baidu.com组合件与壳体组合件共有6个定位
销，如图2所示；b.右壳体盖组合件与壳体组合件结合面共
有4个过油销，如图3所示；c.右壳体盖组合件与壳体组合
件间有4根齿轮轴，如图3所示；d.右壳体盖组合件与壳体
组合件间有1件通风管组件定位约束，如图3所示。
将右壳体盖组合件装配至壳体组合件过程中，约束过
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
铸铝壳体断裂故障的原因及修复方案的研究
刘莹， 赵林， 范慧芳 （中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，哈尔滨 150066）
摘 要：介绍了发动机铸铝附件机匣壳体断裂的故障现象，阐述了壳体断裂故障产生的原因，对现有的修复方法进行介绍
及对比分析，简述激光沉积修复的原理及方法。通过采取激光沉积修复技术对铸铝故障壳体进行修复，修复后通过试验验
在补加工处与
愚
机匣安装边结
合 处 ，补 加 工 后
榆 虞
图2 定位销位置
存 在 尖 边 ，容 易
导致应力集中， 且 壁 厚 较 薄 ，强
淤 于盂
度 不 足 ，均 可 能
引起壳体断裂。
3) 装 配 因
素。装配发动机 附件机匣过程 中 ，无 法 使 右 壳
榆
图3 过油销位置及通风组件
体盖组合件与壳体组合件直接合拢时，采用左右或前后
图4所示为铝合金铸件的零件示意图以及存在缺陷 的零件示意图，零件缺陷位于法兰安装边，薄壁位置，两 个修复方向的基底均过小，设计修复方案拟采用添加垫 块方式，增加修复基底面积，便于激光沉积修复以及变形 量控制。
结合铸件工作状况，主要考虑修复后变形情况以及
试样如图9所示。另备一组基体试样，做试验对比。待拉伸 试样如图10所示，拉伸后试样如图11所示，其中S1、S2、S3 为修复试件，J1、J2、J3为铸铝基材试件用于数据对比。拉 伸后结果如表1所示。
2）激光沉积修复技术。激光沉积修复技术（LDR）是 以激光熔覆和快速成形技术作为基础，通过高能激光热 源在产品的缺陷部位逐层叠加，从而恢复产品的缺陷部 位，因其输入热量小、修复后产品的性能优异等诸多因 素，近些年被广泛地应用于铸铝零件的修复[6-7]。激光沉积 修复技术的实施过程为：首先对缺陷产品进行规整处理， 其次生成STL文件，而后在该文件的约束下，在待修复产 品的修复区域进行扫描，实现逐层的粉末堆积，最终实现 与原产品形貌十分相近的实体[8-10]。 3 激光沉积修复铸铝壳体 3.1 激光沉积修复试验方案
accessory gearbox housing. The existing repair methods are introduced and compared. The principle and method of
laser deposition technology are described. The laser deposition technology is used to repair the cast aluminum fault
housing. After the repair, the performance of the product can be verified by the test to meet the performance
requirements. This can avoid unnecessary losses caused by the housing scrap and shorten the product delivery cycle.
多，造成过定位，合拢过程中定位销与右壳体盖组合件不
能完全对正，存在装配应力，可能造成壳体安装边断裂。
2）断裂处壳体壁厚不足。测量右壳体盖组合件壳体
断 裂 处 壁 厚 ，发
现 壁 厚 为 3.6 ~
盂
3.7 mm，远低 于
理 论 要 求 值 4.5
淤
于
mm，机 匣 外 壁
有明显补加工
痕 迹 ，断 裂 位 置
晃动机匣的同时用胶木棒辅助的方法使其合拢，力度过
大时容易造成机匣壳体的断裂。
网址：www.jxgcs.com 电邮：hrbengineer@163.com 圆园员9 年第 1 期
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机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
2 修复方案 1）修复技术简介。目前，国内外对铸铝壳体的修复方
式有热喷涂、电镀、焊接、MIG 等[1]，但上述方式修复后的 壳体易出现裂纹、气孔等缺陷，严重影响修复产品的性 能，降低了产品的强度[2-5]。