【摘要】：鈦鋁金屬間化合物具有輕質(zhì)、耐高溫等優(yōu)異的特性,在航空發(fā)動機領(lǐng)域被認為是替代鎳基高溫合金的理想結(jié)構(gòu)材料,已在葉片等重要零部件中獲得應用。然而鈦鋁材料室溫塑性低、硬度高,同時葉片曲面形狀復雜,前后緣尖銳、扭曲,精度要求嚴苛,因此鈦鋁葉片的制造難度非常大。電解加工因其不受材料力學性能限制、表面完整性好、陰極無損耗、加工效率高等優(yōu)點已經(jīng)成為鈦鋁葉片的主要制造方法之一。本文以典型雙緣板鈦鋁葉片為研究對象,重點針對葉片前后緣精密電解加工開展研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)提出了基于液體密封的多向輔助供液式流場模型。在長葉身的雙緣板葉片電解加工中由于流場不均勻經(jīng)常導致加工短路的發(fā)生,流場仿真結(jié)果表明大量電解液從兩側(cè)緣板區(qū)域的間隙中被分流,嚴重影響電解加工穩(wěn)定性。為了改善流場狀態(tài),提出了基于液體密封的多向輔助供液流場方式,在葉盆和葉背兩端緣板區(qū)域設置了四個輔助進液口,通過液壓密封抑制電解液分流。對所提出流場進行仿真分析,結(jié)果表明加工區(qū)流場穩(wěn)定性與一致性顯著提升。開展了加工試驗,采用優(yōu)選的脈沖加工參數(shù)加工出輪廓精度和表面質(zhì)量良好的試件。(2)掌握了加工參數(shù)對葉片前后緣輪廓成形規(guī)律的影響。針對葉片前后緣結(jié)構(gòu)特點,通過電場仿真探究不同陰極寬度、加工電壓、進給速度、占空比等參數(shù)對前后緣電解加工平衡態(tài)形狀的影響,以曲率均勻系數(shù)為評判指標,優(yōu)選出圓弧型后緣和橢圓弧型前緣加工參數(shù)組合,開展了加工試驗,試驗樣件具有較高的輪廓精度和重復精度,驗證了參數(shù)優(yōu)選方法的有效性。(3)開展了長葉身、雙緣板葉片前后緣精密電解加工試驗研究,根據(jù)雙緣板鈦鋁葉片前后緣結(jié)構(gòu)特點,優(yōu)化出前后緣電解加工最優(yōu)進給方向,設計了工裝夾具,采用優(yōu)選的前后緣電解加工參數(shù),成功加工出鈦鋁葉片試件,試件前后緣型面具有較高的輪廓精度。前緣重復精度為0.033mm,后緣重復精度為0.036mm。
【圖文】：

航空發(fā)動機葉片上的應用 17 日，美國萊特兄弟成功地進行了人類歷史上首次持續(xù)的，這一壯舉開創(chuàng)了人類飛行的新紀元。此后，隨著活塞式發(fā)動多的應用；20 世紀 30~40 年代，英國、德國相繼發(fā)明燃氣渦音速飛行的新時代；20 世紀 60~70 年代，渦輪風扇發(fā)動機問等方面都實現(xiàn)了歷史性的飛躍[2]。由此可見，航空發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域的革命性進展。因而，航空發(fā)動機被喻為飛機的“心臟”和綜合國力的重要標志。動機核心零部件之一，葉片決定了航空發(fā)動機熱力循環(huán)的兩溫度，，因此葉片質(zhì)量的好壞直接決定了發(fā)動機的性能與壽命。，始終處于高溫、高壓、高速狀態(tài)，且受到頻繁的振動和劇烈、耐高溫材料的研究與發(fā)展在航空領(lǐng)域一直備受關(guān)注。TiAl ) 是近年來新興的一種優(yōu)質(zhì)航空發(fā)動機材料，與傳統(tǒng)的鎳基高更低的密度、更高的彈性模量及高溫屈服強度，其在阻燃性、顯處于優(yōu)勢，因此吸引了各國大量研究者的目光。

取代傳統(tǒng)的鎳基高溫合金成為航空發(fā)動機葉片的主要材料。機葉片制造技術(shù)葉片的制造一直以來都是制造領(lǐng)域的難點，在一定程度上決定方面，為了保證發(fā)動機的工作性能和可靠性，葉片的形位精度方面，由于葉片材料難加工以及結(jié)構(gòu)形狀復雜，使得其加工制被視為“制造業(yè)的皇冠”，葉片則是其“皇冠上的明珠”。葉片的主要制造技術(shù)有：精密鍛造技術(shù)、精密鑄造技術(shù)、數(shù)控。技術(shù)造是采用優(yōu)質(zhì)一次性模料在高尺寸精度和表面粗糙度的胎具內(nèi)模表面涂覆若干層特制涂料，并經(jīng)過干燥、硬化、脫模熔燒形成爐內(nèi)澆入熔融金屬，冷卻成形的工藝過程，是一種近凈成形技圍廣、批量靈活、適合復雜形狀鑄件等優(yōu)點在航空發(fā)動機葉片
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：V263

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本文編號：2603108