【摘要】：隨著航空事業(yè)的蓬勃發(fā)展,航空發(fā)動機的性能也大力提升,對發(fā)動機內(nèi)的葉片要求日趨嚴(yán)苛。為此越來越多的轉(zhuǎn)子葉片采用鈦合金制成。此外葉片鍛造生產(chǎn)方式逐步由普通模鍛向小余量鍛造及精鍛方向發(fā)展,這樣更利于獲得滿足嚴(yán)酷條件下工作要求的高質(zhì)量葉片,且葉片的葉身能最大限度的保留鍛造流線,從而提高葉片的耐腐蝕性和抗疲勞性。目前國外葉片精鍛技術(shù)發(fā)展已相當(dāng)成熟,在鍛造方面能夠?qū)崿F(xiàn)快速、穩(wěn)定化生產(chǎn)。但國內(nèi)對于鈦合金精鍛工藝路線還缺乏系統(tǒng)研究。本文以TA11鈦合金一、二級轉(zhuǎn)子葉片為研究對象,進行小余量鍛造工藝路線研究,為精鍛葉片工藝路線做準(zhǔn)備。首先根據(jù)一、二級轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計圖繪制出小余量葉片的鍛件圖,并合理分配每加熱火次的變形量,制定其工藝路線為擠桿→鐓頭→頂鍛(一級轉(zhuǎn)子葉片)→一次預(yù)鍛→二次預(yù)鍛→終鍛→校正。通過UG軟件創(chuàng)建模具的三維模型,利用DEFORM模擬軟件進行鍛造過程的模擬以優(yōu)化模具設(shè)計。其次,通過壓扁試驗進行TA11鈦合金鍛造工藝參數(shù)的研究,選取鍛造溫度為880℃、910℃、970℃和1010℃,應(yīng)變速率為0.01_S~(-1)、0.1_S~(-1)、1_S~(-1)、10_S~(-1)、50_S~(-1),變形量為30%、50%,根據(jù)變形組織確定合適的鍛造溫度。最后,確定適用于小余量鍛造用輔助工藝,即潤滑、光飾、化銑及表面清理等工序的具體工藝參數(shù),研制出尺寸合格的小余量鍛造葉片樣件。將試制的TA11鈦合金葉片鍛件進行微觀組織及力學(xué)性能檢測,并與鍛件標(biāo)準(zhǔn)要求相對比,進而進行工藝優(yōu)化,制定出了滿足設(shè)計要求的TA11鈦合金葉片小余量鍛造工藝路線。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG319
【圖文】：

1.1 課題背景及研究的目的和意義由于航空工業(yè)的迅速發(fā)展，飛機對發(fā)動機的質(zhì)量要求越來越嚴(yán)格。不僅要求發(fā)動機有更大的推重比、更高的輸出功率，而且要具備更低的燃油消耗能力及更高的安全性能。這對葉片的性能提出更嚴(yán)格的要求，葉片不僅要具有良好的外觀形狀，還要具有良好的性能，即強度高、韌性好、高溫蠕變性能好、抗應(yīng)力腐蝕性能好，并且具有良好的內(nèi)部組織和合理的流線分布[1,2,3]。為了達到這一目標(biāo)，制造葉片的原材料、工藝方法、制造技術(shù)等都需要不斷提高和完善。發(fā)動機中的葉片工作環(huán)境惡劣，經(jīng)常需要在高溫、高壓、高速狀態(tài)下工作，所以葉片的原材料大多選用性能良好的鈦合金[4,5,6]。鈦合金葉片形狀復(fù)雜，葉身截面薄、扭角大，冷、熱加工都很困難[7]。鍛造生產(chǎn)的葉片占發(fā)動機葉片總量的 3/4 以上[8]。目前鈦合金鍛造技術(shù)由普通模鍛向小余量鍛造和無余量鍛造方向發(fā)展，這有利于提高葉片的質(zhì)量并且保留了光滑的鍛造金屬流線，提高葉片在腐蝕性環(huán)境工作的時間。為了提高葉片質(zhì)量和降低制造成本，逐步用無余量鍛造葉片代替普通模鍛葉片，所以研究小余量鍛造和無余量鍛造工藝路線對提高航空發(fā)動機的性能有重大意義。

的分析及滿足機加工序的需求，設(shè)計出小余量。根據(jù)鍛件圖設(shè)計可行的工藝路線，合理分配每足設(shè)計圖要求。由于葉身余量較小，又需要給了保證鍛件的表面質(zhì)量，需要合理安排輔助工11 在不同溫度、不同變形程度、不同變形速率下造的工藝參數(shù)。指導(dǎo)性技術(shù)文件 HB/Z199 鈦合相變點為 1040℃，建議加熱溫度為 Tβ-（20～5及變量三方面進行試驗，得到不同條件下的微造用的工藝參數(shù)[29～32]。給小余量鍛造葉片的質(zhì)求，一、二級轉(zhuǎn)子葉片是發(fā)動機高壓壓氣機的關(guān)檢驗的重要件，與鍛造有關(guān)的重要特性為檢查間商議，最終根據(jù)零件形狀及加工條件繪制出三維圖見圖 2-2，具體各個部位的余量分布見表

a）一級轉(zhuǎn)子葉片 （b）二級轉(zhuǎn)子葉片圖 2-2 一、二級轉(zhuǎn)子葉片三維鍛件圖表 2-1 鍛件余量分布（mm）榫頭底面緣板周邊緣板內(nèi)側(cè)面阻尼臺葉身進氣邊排邊2 2.5 1 3 0.8+1.2+0.22 23 3 1 — 0.5+1.2+0.52 2

【參考文獻】

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本文編號：2780016