發(fā)布時間：2020-06-30 13:43

【摘要】：葉片是航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零部件之一,其加工質(zhì)量、精度直接影響航空發(fā)動機(jī)性能。電解加工技術(shù)因其無工具損耗、加工質(zhì)量高、不受材料力學(xué)性能限制等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)葉片制造領(lǐng)域。進(jìn)排氣邊是葉片的重要組成部分,對葉片的氣動性能具有決定性作用,但因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輪廓半徑小等特點,是電解加工領(lǐng)域的難點和重點。本文針對葉片進(jìn)排氣邊電解加工,開展了以下研究:1.開展進(jìn)排氣邊場域封閉的多物理場耦合仿真和試驗研究。建立多物理場耦合仿真模型,根據(jù)多物理場耦合仿真結(jié)果設(shè)計進(jìn)排氣邊部分陰極,并與未考慮多物理場陰極開展對比仿真和試驗,結(jié)果表明基于多物理耦合場仿真的陰極設(shè)計法,可以減小流程方向各截面之間的偏差,葉根截面與葉尖截面在進(jìn)氣邊偏差減小量分別為0.009mm、0.013mm,葉根截面與葉身截面在進(jìn)氣邊偏差減小量分別為0.021mm、0.025mm。此仿真模型對提高加工精度有積極作用。2.設(shè)計不同類型陰極交叉結(jié)構(gòu),開展了不同場域封閉形式下進(jìn)排氣邊電解加工仿真和試驗研究。建立電場仿真模型,開展了交叉量為0mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm電場仿真,仿真結(jié)果表明,0.1mm交叉量電場變化均勻;設(shè)計平板形交叉結(jié)構(gòu)陰極,開展了交叉量為0mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm的電解加工試驗研究,試驗結(jié)果表明,0.2mm交叉量加工重復(fù)性較高,為0.059mm。擬合結(jié)果表明,并非交叉量越大越有利,而是適當(dāng)?shù)慕徊媪坑欣谔岣唠妶龊图庸し�(wěn)定性。3.提出了四路供液形式的葉片全輪廓加工方式,設(shè)計了四路供液流場結(jié)構(gòu),并與傳統(tǒng)的兩路供液流場同時開展流場仿真研究。仿真結(jié)果對比表明,四路供液流場進(jìn)排氣邊部分速度分布均勻性較高,四路供液形式可提高進(jìn)排氣流場的穩(wěn)定性和均勻性,更有利于提高場域封閉的進(jìn)排氣邊電解加工穩(wěn)定性。4.針對航空發(fā)動機(jī)葉片進(jìn)行電解加工試驗研究,根據(jù)不同交叉量試驗結(jié)果,在陰極設(shè)計過程中采用0.13mm交叉量陰極結(jié)構(gòu),并考慮多物理耦合場影響因素。試驗結(jié)果表明,型面加工精度在-0.080mm至-0.037mm范圍內(nèi),進(jìn)、排氣邊部分加工精度在-0.09mm至-0.008mm范圍內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG662
【圖文】：

圖 1. 2 T408 發(fā)動機(jī)及其葉片目前階段，精密鍛造成形、精密鑄造、數(shù)控加工、電解加工、電火花加工等技術(shù)被廣泛于航空發(fā)動機(jī)葉片制造領(lǐng)域。.2.1 精密鍛造成形技術(shù)精密鍛造技術(shù)是在零件經(jīng)過鍛造工藝成形之后，通過少量加工或者無需加工即得到復(fù)合加工要求的成形技術(shù)[6]。葉片精密鍛造是在普通鍛造的基礎(chǔ)上成功發(fā)展的凈成形技術(shù)，能夠證保持金屬流線的連續(xù)性，可提高葉片的承載力和強(qiáng)度，從而提高葉片的使用性能，并可其壽命，適用于薄壁類、難加工零件的制造，且具有節(jié)約材料的優(yōu)點[7]。葉片精密鍛造技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和研究，其中在一些西方國家葉片生產(chǎn)量0%至 90%是通過熱精度工藝完成，且其加工精度能夠帶到 0.15mm 至 0.3mm[7]。德國合金鋼通過 350KN m的對擊錘完成大葉片的鍛造，型面誤差在 0.16 至 0.5mm 范圍內(nèi)，表面不平 0.025 到 0.07mm 范圍內(nèi)[8]。意大利的 P.F. Bariani 及 S. Bruschi 等基于有限元數(shù)值模擬和實料物理模擬技術(shù)，分析金屬內(nèi)部的溫度分布及晶粒的相變，對實際鍛造工藝進(jìn)行了重新設(shè)計低了鍛造工序的數(shù)量[9]。英國的 Z.M.Hu 等人分別針對鈦合金 Ti6Al4V 和金屬間化合物 TiA

圖 1. 3 葉片鍛造樣件造技術(shù)技術(shù)是在傳統(tǒng)的鑄造基礎(chǔ)上發(fā)展而來，工藝和模具的設(shè)計是以傳統(tǒng)計算機(jī)技術(shù)和自動控制技術(shù)的輔助下完成。利用合理的精密鑄造技，適合采用生產(chǎn)批量化。采用精密鍛造技術(shù)所生產(chǎn)的葉片具有較高有較高的抗疲勞能力和抗變形能力。0 年代，美國普惠公司實現(xiàn)單晶葉片的精密鑄造，在研制過程中采用 70 年代，英國羅羅公司開發(fā)單晶合金 RR3010，將發(fā)動機(jī)材料的承的 SNECMA 公司在沒有砂箱的情況下，根據(jù)不同冷卻速度完成葉人針對 TiAl 材料的壓氣機(jī)，根據(jù)金屬溶解和鑄造理論開發(fā)一系列鑄造工藝方法[19]。上世紀(jì) 90 年代，Allision 公司結(jié)合精密鑄造技術(shù) Lamilloy 合金渦輪葉片，具有高冷效的特點[20]。片精密鑄造領(lǐng)域的工程應(yīng)用和研究也取得了一些成果，早在 1966 年成功研制出鎳基高溫合金空心葉片,70 年代成功研制出基于精密鑄

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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4 楊振朝;整體渦輪電火花加工工藝研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號：2735388