关键构件及其 “三大问题”

关键构件是指决定机械装备主要功能，体现机械装备寿命与可靠性，失效酿成灾难性后果，主要失效部件是疲劳的主承力构件。关键构件有三大类：①转动构件，如叶片、轮盘、轴；②传动构件，如齿轮、轴承；③主承力构件，如飞机起落架、对接螺栓、承力接头、承力弹簧等。关键构件的共同特点之一是：动！它们都在动态下服役，承受动载荷导致其疲劳失效。共同特点之二是：极端环境！因为关键构件设计的宗旨是重量轻、体积小、长寿命、高可靠，将选用材料的性能都用到了极限。极端环境下动态服役导致关键构件经常提前疲劳失效。所以，长期以来中国关键构件存在寿命短、可靠性差和结构重等三大问题。例如，军用航空发动机主轴承寿命仅约300h，国外已达到3000h。军用直升机主减速器传动齿轮大修期（TBO）仅约800～1200h；国外达到6000h，民用直升机达到8000～10000h。变速箱是风电机组的核心部件，国外风电机组变速箱寿命20年以上，否则不能收回成本。而且维修困难、耗费巨大，欧洲两家整机厂商曾因齿轮故障维修而倒闭。中国制造的风电机组变速箱仅保修2年，而且齿轮重量高出原机20%～25%，还常出问题。据统计，某发动机一级压气机叶片寿命多为100h，短则20多小时；涡轮导向器叶片台架试车时仅48h就出现裂纹，低则甚至5h出现裂纹；涡轮叶片甚至很少进行试验。关键构件“三大问题”严重制约高端机械装备发展和安全服役。

想要改善这三大问题首先就要从基础的热处理工艺上去进行改善，要改进热处理的工艺方法，改进热处理产品的质量，达到稳定可靠，选择先进的热处理设备，真空热处理可以有效地改善这三大问题，生产出高精度，变形量小的工件，延长工件的使用寿命。