前起落架活塞杆划伤失效分析

李瑶 纠永军 王志宏 李波 陈雷波 李玮 欧阳成龙

1.中航飞机股份有限公司 陕西西安 710089

2.中航西飞民用飞机有限责任公司 陕西西安 710089

某型飞机在交付时发现前起落架活塞杆全伸状态下有多处划伤痕迹。对起落架组件进行拆卸检查，发现组件中有两类多余物，一类为颗粒状，另一类为粉末状。起落架系统中活塞杆经过镀铬处理，与活塞杆组合的其他组件经过的冶金工艺主要有吹沙、焊接、喷丸。对多余物进行宏观、微观观察、能谱成分分析、金相检查和显微硬度检查分析，针对加工工艺中可能带来的多余物与现场发现的多余物进行对比分析[1]，最终确认落架活塞杆多处划伤的原因，以及多余物的性质

1 试验过程与结果

1.1 宏观观察

对活塞杆宏观观察，活塞杆划伤痕迹圆钝且深度均匀。

分解前起落架，发现活塞杆镀铬表面逆航向后侧约45º 位置上，自缓冲支柱外筒下部轴套螺母内部沿地面方向延伸出较明显的轴向划痕，在轴套螺母内仍有向上延伸，且沿周向右侧倾斜延伸痕迹的划痕，如图1 所示。

系统零件中压环内表面有多处划痕和点状压痕。对各个组件进行清洁清理后，发现两类多余物，一类为圆形颗粒物的外观与压环内颗粒物形貌相似，部分为不完整圆球状或饼状，表面平滑，颜色呈暗灰色，被压入内表面且较多细小颗粒状多余物，如图2 所示。另一类为黑色粉末状多余物。如图3 所示。

1.2 微观观察

通过扫描电镜对颗粒状多余物的断面进行微观观察。如图4 所示。颗粒状多余物部分表面平滑，有挤压痕迹部分表面粗糙。进一步观察，发现断口为韧窝特征，呈暗灰色[2]，如图5 所示。

1.3 能谱成分分析

分别对颗粒状多余物、粉末状多余物和压环压入颗粒物进行能谱成分分析，同时对各个多余物清洗前和清洗后成分进行能谱分析对比，颗粒状多余物为1 #，压入颗粒物为2 #，粉末状多余物为3 #，如表1 所示。

表1 能谱成分总汇表（Wt%）

1.4 金相检查

对多余物颗粒进行金相检查：分别在腐蚀前和腐蚀后对其进行显微组织分析，如图6 所示。

图6（a）为腐蚀前多颗粒状余物亚表面有疏松，内部有较大尺寸的疏松缺陷；图6（b）为腐蚀后颗粒状余物组织形貌。

1.5 显微硬度

对多余物颗粒基体进行维氏显微硬度测试，测试条件：F（压下量）=500Kg，保压时间S=12S。测试结果，多余物平均硬度为678HV。

2 结果分析

通过宏观观察发现，活塞杆划伤痕迹圆钝且深度均匀，属于较硬颗粒物造成。颗粒多余物较硬，其平均硬度为678HV，对颗粒多余物断面进行微观观察，断口面呈韧窝状，且表面有挤压痕迹，表明多余物在系统中与各个组件相互挤压，在挤压下发生破裂。

结合前起落架各个组件工艺检查与分析，组件中可能引入多余物的工艺流程有吹沙、焊接和喷丸。对起落架组件中的颗粒状多余物和压入压环颗粒与喷丸工艺中铸钢弹丸对比分析，喷丸工艺中铸钢弹丸，与颗粒状多余物形貌相似，其表面呈暗灰色，外形为圆球状，表面光滑，如图7 所示。

通过能谱分析，粉末状多余物的成分含有C、O、Al、Si、S、Cr、Mn、Fe、Cu 元素，以上元素均在前起落架系统零件的成分中含有，说明粉末状多余物为零件划伤产物。

起落架系统零件的吹沙工艺采用SiO2 吹沙，在能谱分析中，多余物Si 含量不高；另外，焊接工艺中，焊料为HTG-1，与多余物成分不符合，所以，排除多余物与上述两类工艺的关系。

对铸钢弹丸进行能谱分析，发现其主要含C 元素8．33%，Fe元素82．70% 与清洗后的颗粒状多余物元素相同，含量相近；对铸钢弹丸与颗粒状多余物进行金相组织对比，如图8 所示。

腐蚀前铸钢弹丸内部有疏松缺陷，腐蚀后组织和多余物颗粒组织相似。在相同条件下对铸钢弹丸进行显微硬度试验，其平均硬度为696HV，与颗粒状多余物硬度基本一致。

由于起落架系统零件在喷丸时的保护和喷丸后的清理不当，使经喷丸处理后的起落架系统零件上残留有铸钢弹丸，起落架系统在工作过程中，残留的铸钢弹丸在系统中与各个组件相互挤压，造成活塞杆划伤，并在挤压下发生破裂，造成颗粒状和粉末状多余物。

经过上述试验综合分析，活塞杆表面划伤为铸钢弹丸造成。前起落架系统中的多余物为喷丸工艺中的铸钢弹丸，在喷丸工艺中，保护与清理措施不当[3]，造成铸钢弹丸进入前起落架系统。在工作过程中组件之间相互挤压，活塞杆被残留铸钢弹丸划伤。

3 结论与改进措施

①前起落架活塞杆为喷丸工艺中残留的铸钢弹丸划伤。②应加强喷丸工艺控制，防止铸钢弹丸进入组件内部，划伤各个零件。③起落架系统零件经喷丸后要进行仔细清理，防止部分铸钢弹丸残留在起落架系统内。④建议今后加强关于多余物控制，在起落架系统零件的喷丸工艺中，增加喷丸保护与清理措施。