Page 88 - 理化检验-物理分册2023年第二期

杨 兵: 飞机舵机壳体裂纹产生原因

化学成分分析, 结果表明: 壳体材料均为7A04铝合
1 理化检验
金, 符合 GJB2054A — 2018 《 航空航天用铝合金棒
1.1 荧光渗透检测 材规范》 的要求, 结果如表1所示。
将故障舵机正常连接电缆和油路, 在额定供油
状态下正常接通舵机, 舵机发生漏油。
切取漏油壳体传感器孔和套筒安装孔之间的孔
壁进行荧光渗透检测, 可见传感器孔壁裂纹沿纵向
断续分布, 相应套筒安装孔环槽附近存在裂纹, 结果
如图2所示。壳体及孔壁无外力损伤及变形痕迹。
1.2 化学成分分析
图2 漏油壳体荧光渗透检测结果
对故障批次壳体、 正常批次壳体材料分别进行

表1 壳体的化学成分分析结果 %
质量分数
项目
Si Fe Cu Mn M g Cr Zn Ti
正常批次料实测值 0.15 0.49 1.59 0.36 1.83 0.17 6.01 0.03
故障批次料实测值 0.11 0.39 1.52 0.32 1.90 0.14 6.10 0.02

1.3 断口分析 口宏观形貌如图 3 所示。在扫描电镜( SEM ) 下观
在裂纹处将壳体打开, 可见断口平坦、 有光泽、 察断口, 源区均可见辐射状疲劳台阶( 见图4 ), 裂纹
源区有 A 和 B 两个裂纹源, 均位于传感器孔壁, 断 扩展区可见疲劳条带( 见图5 )。

图3 断口宏观形貌

图4 裂纹源区SEM 形貌 图5 疲劳条带SEM 形貌
1.4 金相检验 1.5 ANSYS有限元分析
分别从故障壳体裂纹附近及正常批次壳体上 运用 ANSYS有限元分析软件对壳体进行静强
截取金相试样, 分别在光学显微镜下观察, 结果如 度仿真分析, 壳体名义壁厚有限元应力分析云图如
图6所示。由图 6 可知: 故障批次壳体材料为再 图7所示。额定工作状态与极限工作状态下壳体传
结晶等轴晶组织, 正常批次壳体材料为枝晶网状 感器与套筒安装孔壁处的静强度 ANSYS有限元分
晶界组织。两者均为 α ( Al ) 基体上弥散分布有 η 析数据如表2所示。由表2可知: 壳体静强度满足
)
) 相, 沿 晶 界 分 布 有 S ( Al 2 CuM g 相、 T 设计规范要求; 最大应力部位为该壳体套筒安装孔
( M g Zn 2
) 相等。 相邻的传感器孔壁表面部位。
( Al 2M g 3 Zn 3
7 2