進入21世紀以來,航空發(fā)動機的相關(guān)技術(shù)取得了長足的發(fā)展,氣膜孔用以噴出冷卻氣體形成壁面氣膜來隔熱散熱,保護航空發(fā)動機渦輪葉片在極端高溫下工作。下一代航空發(fā)動機為達到更高推重比和效率,高溫合金葉片上將設(shè)計為帶有熱障層（陶瓷覆層）的復(fù)合材料,傳統(tǒng)方式難以實現(xiàn)絕緣材料的氣膜孔加工。放電輔助化學(xué)加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）技術(shù)具有實現(xiàn)陶瓷熱障層的氣膜孔無損加工的可能性,本文對該工藝過程進行了實驗研究及探討。本文首先研究電解氣泡生成過程的理論模型,分析了氣膜形成的規(guī)律。利用高速攝像機觀察氣泡的運動規(guī)律,研究了電源特性、浸液深度和電解液濃度對氣泡特性的影響。優(yōu)化了實驗參數(shù)并提出在電壓90V、浸液深度2mm、電解液質(zhì)量分數(shù)5%時,氣膜能在加工過程中維持穩(wěn)定,有利于提高加工質(zhì)量。通過Comsol軟件建立了等粒子碰撞反應(yīng)模型,獲得了加工間隙和電極形狀對SACE加工放電的影響規(guī)律。搭建了掃描加工實驗系統(tǒng)并對加工間隙進行了精確測定,研究了中空和實心圓柱電極對SACE掃描加工工藝的影響,綜合考慮了加工質(zhì)量和效率,選用中空電極掃描加工槽的質(zhì)量較高。最后使用... 

【文章來源】：北京交通大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：99 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２?ＳＡＣＥ加工原理示意圖??－

輔助電極（陽極）：４０ｔＴ－４ｅ＿＝２Ｈ２０?＋?０２?Ｔ??工具電極（陰極）：２Ｈ２０?＋?２ｅ－＝２０Ｈ＿?＋?Ｈ２Ｔ??隨著電解過程進行，如圖１－３所示，工具電極表面產(chǎn)生的氫氣逐漸積累，附著??在電極表面的氫氣泡逐漸增多，累計到一定量以后，會在電極端部形成一層連續(xù)??的氫氣膜，并包裹電極端部形成絕緣相。絕緣相形成后，電極與電解質(zhì)溶液間存??在電壓差。由＝?可知，當間隙ｄ極小時，氫氣膜內(nèi)存在很大的電場強度五，??若五超過臨界值，便會在工具電極表面產(chǎn)生放電，氫氣被放電擊穿后產(chǎn)生大量的??熱使得間隙內(nèi)溫度升高（最高溫度可高達ｉ〇〇〇〇°ｃ以上），并且由于高溫熱膨脹會??產(chǎn)生高壓。????ｊ?｜???ｍｍ?ｍｍ?ｍｕｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｔ＞??ｔ⑩ｍ／ｔ工具電極３！??Ｉ?１?；?１?、９?＆?｝?＊??囅堿溶液?｜?（ｊ）忘邊ｔ面＜ｇ）?ｊ?｜??＼?ｒ?＾?｜??Ｉ?Ａ溫Ａｆｆｉ—ｘ件材料被蝕除??ＭＡＭ?ｗｔｔｉｔ?ｍｊｌ－ｉｍ?ｗｔｔＭ?ｔｔｄｕｉｔ?ａＭｔｔｗ?ｄａｄｌ??圖１－３?ＳＡＣＥ加工原理電極內(nèi)部放大示意圖??Ｆｉｇ．?１－３?ＳＡＣＥ?ｍａｃｈｉｎｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ??ＳＡＣＥ放電過程中擊穿氣體的瞬間高溫高壓條件（ｒ＊２ｘｌ〇４°Ｃ，Ｐ?＝?１００ＧＰａ），??能夠使大多數(shù)的絕緣材料熔化或汽化，讓陶瓷熱障層２１〇２與電解液ＮａＯＨ形成鋯??酸鹽的化學(xué)反應(yīng)成為可能［２４］。電解液內(nèi)發(fā)生綜合物理及化學(xué)的蝕除過程

出的經(jīng)驗方程式，利用隨機模型搭配使用滲透理論（Ｐｅｒｃｏｌａｔｉｏｎ?Ｔｈｅｏｒｙ）的轉(zhuǎn)換，提??出了較完整的模型，來推導(dǎo)氣泡包裹電極的過程。??將圓柱工具電極表面劃分網(wǎng)格如圖１－４所示，每個網(wǎng)格代表氣泡可能產(chǎn)生的位??置，用黑色圓點表示有氣泡生成的地方，用ｐ表示網(wǎng)格中產(chǎn)生氣泡的概率，ｐ值的??大小與電壓和電流密度相關(guān)。隨著電壓增大ｐ值增大，相鄰的氣泡匯聚成“簇”，??電壓大于臨界電極值，電極表面的簇覆蓋率達到某固定值時，工具電極與電解液??之間近似絕緣，形成氣膜。將氣膜形成作為隨機放電過程的開始，使用滲透理論??建立了預(yù)測臨界電壓、電流和電阻的數(shù)學(xué)模型；與前人模型相比，優(yōu)點是能夠解??釋臨界電壓與電極幾何尺寸的相關(guān)性。同年，他們考慮電極釋放氣體量與電化學(xué)??產(chǎn)生的氣體量相等，又對其模型進行了更新，該模型可以預(yù)測放電過程中的伏安??特性。??＿目．？丨ｎ關(guān)１??圖１－４氣膜形成的滲透模型［３８］??Ｆｉｇ．?１－４?Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｆｉｌｍ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ［３８］??２〇〇６年

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電火花放電輔助化學(xué)加工間隙實驗研究[J]. 劉光,佟浩,何蘇欽,李勇,李文卓.  電加工與模具. 2016(01)
[2]絕緣涂層構(gòu)件電化學(xué)放電穿孔技術(shù)[J]. 張有,劉志東,邱明波,陳益飛.  電加工與模具. 2012(01)
[3]渦輪葉片冷卻技術(shù)的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)[J]. 衛(wèi)海洋,徐敏,劉曉曦.  飛航導(dǎo)彈. 2012(02)
[4]混粉準干式電火花加工試驗研究[J]. 高清,張勤河,張建華.  機械工程學(xué)報. 2009(11)
[5]集束電極電火花加工工藝[J]. 李磊,顧琳,趙萬生.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2009(01)
[6]航空發(fā)動機的現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 張寶誠.  沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報. 2008(03)
[7]高性能航空發(fā)動機制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J]. 王增強.  航空制造技術(shù). 2007(01)
[8]超聲加工技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 曹鳳國,張勤儉.  電加工與模具. 2005(S1)
[9]航空發(fā)動機渦輪葉片冷卻技術(shù)綜述[J]. 倪萌,朱惠人,裘云,許都純,劉松齡.  燃氣輪機技術(shù). 2005(04)
[10]葉片氣膜孔的電火花加工工藝研究[J]. 盛文娟.  電加工與模具. 2004(01)

碩士論文
[1]氣膜冷卻孔熱障涂層SACE加工間隙優(yōu)化及掃描工藝實驗[D]. 劉光.煙臺大學(xué) 2016



本文編號：3400264