鉚釘頭是一種常用的緊固件，因其連接方式簡單、抗震、耐沖擊、傳力均勻、牢固可靠等特點，廣泛應用于機械構件。鉚釘頭的斷裂性質屬于微動疲勞；渦輪結構可能存在被鉚接件較薄、硬度高于鉚釘的設計缺陷；鉚釘頭脫落的原因可能與渦輪結構設計不合理及選材不當有關。可通過優化渦輪結構、選擇抗疲勞強度更好的鉚釘等方式來防止此類故障的發生。
渦輪結構
鉚釘頭渦輪結構主要包括渦輪葉輪、輪箍、鉚釘和測速裝置四部分。渦輪葉輪與輪箍通過35個鉚釘相連，形成空氣流通的腔體。工作過程中，高溫高壓空氣進入渦輪，推動渦輪壓縮空氣并降低溫度和壓力，最終通過管道輸送至所需冷氣的部位。渦輪葉輪由2A70鋁合金制成，處于T6狀態；輪箍由GH4169高溫合金沖壓而成，經過時效處理，厚度為0.3毫米；鉚釘為標準件，材料為2A01鋁合金，處于T4狀態；測速裝置則由1Cr18Ni9不銹鋼制成，處于固溶狀態。
試驗過程
無損檢測
通過對未斷裂的鉚釘進行熒光檢測，發現在鉚釘頭與鉚釘桿交接的轉角R處有8根鉚釘出現裂紋。對于新加工、鉚接好的渦輪，即未經裝配工作的零件，進行熒光檢測并未發現裂紋。
斷口檢查
斷裂鉚釘的斷口周圍沒有顯著的塑性變形，斷口平整，裂紋從兩側開始并向中心擴散。其中一側的擴展區域較大，另一側較小，幾乎沒有瞬時破斷區。斷裂源區有摩擦痕跡，未見初始裂紋痕跡及夾雜物等缺陷形態。擴展區呈現出羽毛狀花樣，可見明顯的疲勞臺階和疲勞條帶。
金相組織與化學成分
對斷裂鉚釘進行金相組織檢查，結果顯示組織正常，未發現過燒現象。化學成分分析顯示，其符合GB/T 3190-2008規定的2A01鋁合金的化學成分要求。
防止鉚釘頭脫落的改進措施
1. 使用抗疲勞性能更強的鋁合金鉚釘，如2A11鋁合金鉚釘。
2. 在條件允許的情況下，考慮采用鑄造整體葉輪，替代鉚接結構。
3. 增加輪箍厚度，并選擇硬度與鋁鉚釘硬度更匹配的材料，如固溶態的1Cr18Ni9類不銹鋼。
鉚釘頭焊接修復工藝
清理
1. 堆焊前，清除鉚釘頭表面的摩擦附著物，并測量復環厚度。
2. 宏觀檢查打磨后的葉片鉚釘頭表面是否存在缺陷。
3. 實際施焊前，焊工和加熱回火人員應進行焊前練習，確保現場焊接安全。
4. 正式捻鉚施工前，需在堆焊試樣上進行試捻鉚，確認無表面裂紋后再進行實際操作。
堆焊工藝
1. 采用全氬弧焊接法。
2. 選用逆變焊機，直流正接。
3. 焊接電流控制在40~50安培，盡可能使用較小電流。
4. 焊接前用丙酮清潔鉚釘頭。
5. 預熱采用火焰加熱，溫度控制在250~300攝氏度。
6. 焊絲表面油污和鐵銹清理干凈，放置引弧板。
7. 引弧板上引弧，采用短弧焊，控制堆焊層形狀。
8. 堆焊完畢后，用石棉保溫緩冷至室溫。
焊后熱處理
1. 回火采用小號火焊把，中性火焰加熱。
2. 回火溫度控制在700~720攝氏度，恒溫5分鐘后空冷。
3. 加熱時升溫速度緩慢，嚴格控制最高加熱溫度。
質量檢查
1. 對堆焊鉚釘頭進行焊縫表面硬度檢查，確保硬度合格。
2. 將堆焊層表面打磨光滑，進行著色無損檢測，確認合格。
鉚釘頭補焊后捻鉚工藝
1. 捻鉚前，將熱處理完畢的鉚頭加熱至700~720攝氏度，使用紅外線測溫儀監測溫度。
2. 達到溫度范圍后，立即用手錘進行捻鉚。
3. 先捻鉚軸向兩面，再捻鉚切向兩面。
4. 每一組先捻鉚兩端葉片，再由中間向兩端捻鉚，確保圍帶能夠自由延伸。
5. 每一面的捻鉚錘擊次數不宜過多，以防冷作硬化。
6. 捻鉚后的鉚頭應能覆蓋圍帶上的孔，表面至圍帶表面應平滑過渡。
7. 捻鉚完畢后，用放大鏡宏觀檢查，若發現裂紋，則需磨除裂紋并重新補焊。
參考資料 >