航空发动机装配清洁度控制技术

航空发动机装配清洁度控制技术

张霄

（中国航发哈尔滨东安发动机公司，哈尔滨150066）

摘要：发动机的装配清洁度控制可以避免生产、制造过程中因多余污染物影响发动机性能。文中针对生产中存在的清洁度控制隐患，从装配人员、装配现场、装配工艺、试验、设备、装配规范等入手，研究了多余物控制的控制要求，对航空发动机的总装配工艺起到借鉴和指导作用。

关键词：发动机；装配；清洁度；多余物

中图分类号:V263文献标志码:粤文章编号：员园园圆原圆猿猿猿（圆园员9）03原园122原园3 Cleanliness Control Technology for Aero Engine Assembly

ZHANG Xiao

（AECC Harbin Dongan Engine Co.,Ltd.,Harbin150066,China）

Abstract:Engine assembly cleanliness control can avoid engine performance due to excess pollutants during production and manufacturing.In view of the hidden dangers of cleanliness control in production,from the assembly personnel, assembly site,assembly process,test,equipment,assembly specifications,etc.,the control requirements of the control of excess materials are studied,which can be used as a reference for the total assembly process of aero-engines. Keywords:engine;assembly;cleanliness;excess pollutants

1清洁度控制的重要性分析

发动机装配质量是保证发动机正常工作的一个重要因素，而多余物污染故障是影响装配质量的关键因素，为了避免发动机在生产过程中因清洁度故障而影响服役寿命，发动机的清洁度故障包括：供油管路堵塞而导致供油不足或油压偏低的故障；因滤芯污染而造成的油滤滤油能力降低；回油管路因金属屑等多余物的沉积造成的回油系统回油不畅；轴承等回转件因多余物造成的磨损；齿轮副转动时因多余物污染造成油膜破损而导致的齿面擦伤、胶合等故障；密封件因多余物污染造成的漏油故障等，因此必须进行全流程、全工况的清洁度控制[1-3]。

经试车故障的统计,因多余物造成的发动机系统燃滑油参数（如压力、温度、消耗量）异常、过烧和磨损故障等达到总故障率较高，故障分解检查时发现，燃油喷嘴表面积碳严重，部分燃油管堵塞，且从油滤截获大量的絮状、丝状多余物，所以装配过程的燃滑油系统装配清洁度控

制是重中之

重，是提高

航空发动机

的可靠性、

耐久性,并降

低直接使用

成本的重要

因素[4-6]。

WJ5系

列批产发动

机多余物造成堵塞油路孔、点火喷嘴，系统供油不足、点火成功率低、发动机传动部件磨损、轴承干研等故障，严重的影响产品的装配质量,如图1所示。

发动机检验试车过程中因多余物堵塞造成的风扇转静子刮磨故障，如图2所示。发动机试车时，稳态工作4

min后，因油路孔堵塞造成突然喷出大量火星，发动机紧急停车，发现发动机前后有较多白烟冒出，台架出现燃油油迹。

在生产过程中

用老化的试验器，

在严重的老化和脱

现象，

滴漏的现象，

油液进入发动机的燃油总管及燃油喷嘴后对产品的细小管路有可能造成堵塞，有可能污染管路[7]。

部分高压清洗机设备的清洗精度不稳定，污染隐患较大，清洗机没有防护装置，导线外露，没有防爆设施，没有清洗精度的在线监测装置，没有清洗后的烘干装置，且汽油是易燃易爆液体，安全隐患严重，对人体的伤害较大[8]，

图1多余物故障照片

图2多余物故障照片

图3试验器老化照片

漏油及老化导线外露紧固件老化漏油

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圆园员9年第3期网址：电邮：hrbengineer@

如图3所示。

综上所述，航空发动机装配清洁度控制技术是航空制造业的关键技术。

2发动机制造流程的清洁度分析

2.1制造流程分析

多余物污染问题是发动机装配质量控制的一项关键指标，多余物是指一切与产品图样规定不符，残留在零件内部或表面的污物。多余物一般通过形貌、类别、性状、数量、规格、质量等指标来表示[9]。

发动机的制造流程包括备料、零件加工、集件、选配、试验、胶接、洗涤、动平衡、装配等多道工序。发动机制造过程中的多余物的来源主要是原材料生产环节、机械加工环节、装配工艺环节、试验工艺环节、操作人员、工装、设备、环境、辅助材料等。

多余物污染故障率较高的是零件内部油路孔加工时产生的金属屑末未清除干净，或装配前的清洗工序未将内部油路孔及机匣死角处的多余物清除,或装配过程中工装、辅助材料及操作者引入的多余物污染[10]。

2.2清洁度控制规范的分析

如果航空发动机装配试验过程的各个环节清洁度的控制要求和实施方法的规定和描述不明确，对人员、设备及工装的多余物控制要求，试验间的清洁度控制、防护等不够细致，规定笼统，重要工序的清洁度控制不够明确，那么现场的操作性就会很差。

洁净的产品经过试验后，装配并试车，分解后就会在油滤处清理出大量的絮状物、铁屑，清理出的多余物的体积之大令人触目惊心，如图4所示。

由于多余物故障造

成了严重的事故，近几

年才意识到清洗度控制

的重要性，而法国透博

梅卡公司对清洁度的控

制已形成了标准化和规

范化的操作要求，且控

制标准也比较高，相关清洁度控制要求如下：1）按使用特点将产品分为类，并按产品类型制定清洁度控制要求；2）零件图样规定清洁度等级要求；3）清洗方法包括手动刷洗、超声波清洗、压力清洗；4）清洗前外观目视检查多余物，不允许存在肉眼可见的异物，否则应拒收；5）有颗粒度等级要求的最终清洗的零件应进行清洁度检验，由检验部门负责；6）所使用的防锈油与发动机燃滑油兼容，免清洗；7）对于没有规定清洁度标准的零件，要清除掉所有可见的脏污或者颗粒，进行防腐保护，并装入密封的洁净的套子里。

经与法国透博梅卡相关规范对标，发现国内目前清洁度控制还存在一定的问题：1）设计图样没有相关清洁度标准或标注不明确，也没有按照清洗要求对产品进行分类的相关技术条件；2）现有清洁度规范还需按照完善后的图样或设计技术条件进行相应改进；3）零件清洗、库房清洗和装配清洗后零件裸露在空气中，存在汇总、转工、装配过程中的二次污染；4）清洁度过程控制不严导致多余物反复出现；5）零件防护还不到位，缺少必要的防护器具和手段[11]。

3发动机制造流程的清洁度控制方法

为了实现发动机生产制造全流程的清洁度规范性控制要求，首先需识别流程中的关键控制点，并制定针对性的工艺方法和措施。

1）关键控制点1：零、部件的机械加工工序。复杂机匣的内腔及零件内部细小油路孔在进行机械加工时，容易造成切屑的残留，切屑一般呈卷曲状，卡在机匣的内腔或油路孔的拐角处，通过冲洗的方式无法将其去除，而这部件金属屑残留在零件内部将成为发动机的隐形杀手，危害极大，这类零件加工完成后一般采用高精度孔探仪进行全方位检查，对于油路孔一般采取钢球通过试验进行检测，以确定其是否有多余物污染问题，如果有则立即清除[12]。2）关键控制点2：零件清洗工序。为了控制装配过程中多余物污染的隐患，需建设分阶段的清洗线，第一阶段先实现工序间清洗和交付产品前清洗分开，如图5所示，达到杜绝多余物的目的。第二阶段建立独立的交付产品前清洗生产线，如图6所示，实现航空产品全流程清洁度控制。

3）

序是整个

造流程中

后一道

序，也是

洁度控制

重要工序

零件的装

应清洁

净；然后

进行外观检查：应保证零件表面无磕、打、碰等机械损伤，无锈蚀、漆层脱落、尖边、毛刺等外观缺陷；装配过程中要及时清理多余物，对于自锁螺母等紧固件安装时产生的金属屑要用吸尘

器及时清除，对于流淌的

多余胶液要用干净的擦试

纸及时清除；对于保险丝

类零件，安装时要将剪掉

的保险丝头进行记录和清

点，应保证实物与记录相

符，避免保险丝在剪断时

飞溅到发动机内部；装配过程中零件的配合面要涂油润滑，避免因摩擦造成多余物污染[13]。

4）关键控制点4：试验工序。为了避免试验操作过程对发动机循环系统造成的污染，试验器要有必要的用于清洁度控制的高精度过滤器，一般设置三级过滤，过滤精度一般为吸油过滤器80滋m，一级压力过滤器10滋m，二

图4多余物现象

图5清洗设备

（a）工序间清洗机（b）交付前清洗机

图6清洗设备

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