高温合金双性能整体叶盘铸造技术

介绍铸造高温合金双性能整体叶盘的铸造工艺,包括双性能合金材料的选择、整体叶盘组织的形成方法、控制措施和浇注工艺参数以及热处理制度对双性能整体叶盘力学性能的影响.结果表明,当浇注过热度△T=160～290℃,铸型搅动转数n=K 270～K 300(rpm)时,整体叶盘叶片为定向柱晶组织、轮盘为等轴晶组织,初步获得双性能叶盘的热处理制度为1180℃/2h 1230℃/3h,AC 1100℃/4h,AC 870℃/20h,AC.     

整体叶盘数控加工技术研究

整体叶盘是高推比航空发动机采用的新结构。分析了国际同类整体叶盘制造技术,提出了一种整体叶盘复合制造工艺方案及五坐标数控加工的关键技术,包括叶盘通道分析与加工区域划分、最佳刀轴方向的确定与光顺处理、通道的高效粗加工技术、型面的精确加工技术、加工变形处理和叶片与刀具减振技术等。给出了该研究成果在预研型号中的应用实例,证明了所提方法的先进性和有效性。     

自适应加工技术在整体叶盘制造中的应用

自适应加工技术通过数控加工过程中加工区域提取、工件装夹定位、余量优化和变形误差的自适应控制,实现大飞机发动机整体叶盘的高效精密加工.它不仅能应用于整体叶盘复合制造工艺流程中的精密数控加工,还适合于叶盘、叶片类零件的修复及再制造加工,同时也是提高传统粗加工-半精加工-精加工效率和精度的有效方法.     

钛合金线性摩擦焊接界面组织研究现状

由于线性摩擦焊在整体叶盘,特别是双性能叶盘的制造及修复方面具有很大的技术优势,因此,深入、系统地开展线性摩擦焊的应用基础理论研究,掌握整体叶盘线性摩擦焊的接头组织演变与质量控制等技术关键是很有必要的。     

整体叶盘超硬磨料砂轮数控磨削加工技术

针对航空发动机整体叶盘进排气边曲率半径小、材料加工难度大、工具磨损快、编程难度大、加工周期长和容易产生加工变形等问题,对多种整体叶盘的磨削加工技术进行了系统的研究,总结了一系列整体叶盘的CBN砂轮数控磨削加工技术,开发了专用的整体叶盘编程模块。利用鼓形砂轮插磨方法和宽行周磨方法实现了整体叶盘叶片的全型面高精度磨削,加工面轮廓精度提高到15-20μm,最小进排气边圆弧半径达到28.7μm。利用几何自适应磨削加工方法实现整体叶盘进排气边的局部磨削加工,接刀痕迹低于10μm。提出了整体叶盘的三轴圆柱坐标磨削方法和圆周阵列磨削方法,可望将叶片长度不大于60mm整体叶盘的加工时间从数十乃至数百小时缩短到3h以内。     

含裂纹叶片的轴流式压气机整体叶盘振动特性分析

某型轴流式压气机性能试验过程中出现转子叶片裂纹故障.结合该型压气机结构特点,分析了振动响应的时域信号、频域信号以及高频成分出现的频率波动现象,总结了含裂纹叶片的轴流式压气机整体叶盘振动特性.分析结果显示:含裂纹叶片的整体叶盘使得轴流压气机振动响应呈现非线性特性;振动频谱中出现共振峰分离现象,表明叶片裂纹引起轴流压气机1级转子叶盘出现结构失谐;随转速升高,两个共振峰对应频率均出现波动现象(波动周期分别约为8s和9.2s),叶片裂纹不断扩展且数量增加,整体叶盘失谐程度不断加深,整体叶盘系统出现低阶模态局部化现象.      

开式整体叶盘通道高效粗加工方法研究

整体叶盘是现代航空发动机的重要组成部分,对提高发动机性能具有十分积极的作用.美国综合高性能涡轮发动机技术(IHPTET)计划与经济可承受多用途先进涡轮发动机(VAATE)计划均将整体叶盘列为重点突破技术[1].国内整体叶盘技术与欧美发达国家相比差距较大. 与传统叶片和轮毂装配结构相比,整体叶盘省去了连接用的榫头、榫槽及相应的连接件,减轻了重量,提高了推重比,使发动机的工作寿命与安全可靠性得到提升.整体叶盘分为开式与闭式两种结构.     

整体叶盘铣削数控编程与加工技术

整体叶盘有良好的结构完整性、轻质化、装配环节少、装配精度高等优点,已被广泛应用于航空发动机中。根据整体叶盘的切削加工特征,将其简化为整体叶盘基准件,从数控编程和加工技术两方面实现整体叶盘的高质量加工。首先,利用Hyper MILL软件对整体叶盘基准件进行数控编程,优化获得理想的刀具路径,保证高效高质量的零件加工。然后,利用DMU-70V五轴加工中心对钛合金TC4整体叶盘基准件进行切削加工,在整体叶盘基准件叶片和流道几何特征的精加工时,选用不同型号的立铣刀,并监测加工过程中的切削力。最后,对加工后叶片和流道加工表面形貌进行测试分析,并结合切削力对比分析国产刀具和进口刀具对钛合金整体叶盘的切削加工性能。     

三坐标测量机在整体叶盘叶片型面检测中的应用

叶片型面是整体叶盘设计和加工中的重要参数,能够显著影响整机性能。为了精确测量整体叶盘叶片叶型,以三坐标测量机在航空发动机整体叶盘测量方面的应用为对象,提出了用三坐标测量机通过三维曲线扫描的方法对整体叶盘叶片型面进行检测,并说明了几种不同情况的叶片叶型的计算处理方法。利用此方法可以避免传统二维曲线扫描带来的余弦误差,使得计算结果更加准确。     

压气机转子叶片类零件的制造与修复技术

随着发动机对推重比、结构可靠性和精度一致性要求的不断提高,整体化结构在发动机中的应用越来越多,如整体叶盘在发动机风扇、压气机等转子部件上的广泛采用。这类零件在结构简化、减重增效的同时也对制造工艺提出了更高的要求。另外,由于整体叶盘运行过程中经常受到磨损、冲击以及冷热疲劳等作用,极易产生裂纹、腐蚀和磨损等缺陷,如何对存在缺陷和损伤的叶片进行修复加工,也逐渐成为发动机设计和制造人员关注的重点。     

电子束焊接TC4整体叶盘结构的变形控制

基于电子束焊接方法,探讨了TC4钛合金整体叶盘结构电子束焊接过程中的变形控制方法,提出了综合应用焊接工艺优化、刚性固定、真空热处理和电子束局部加热相结合的变形控制方法,有效地控制了焊接变形,实现了电子束焊接整体叶盘结构的制造.     

基于光学几何测量的整体叶盘几何失谐建模与辨识

通过光学几何测量技术获取精确的叶片型面差异化信息（即几何失谐）建立整体叶盘的高保真动力学模型的方法，并进一步开展整体叶盘几何失谐辨识的研究。采用先进的三维结构蓝光扫描系统测量构建精确的叶片几何型面点云模型，然后采用网格变形技术，将谐调叶片有限元模型的表面节点自动投射至实测的点云表面，以回避传统逆向工程的实体模型重建环节，从而实现整体叶盘高保真动力学模型的快速构建。该模型可直接用于量化识别叶片几何失谐对其固有频率和振型的影响，其中各叶片“一弯”频率失谐量在2.1%以内，同时可以精确比对各叶片间的模态置信因子，因此可大幅提高整体叶盘建模和动力学仿真分析的准确性。     

面向型面精度一致性的整体叶盘砂带磨削新方法及实验研究

由于整体叶盘由多个叶片组成,根据"木桶定律",整体叶盘的性能和寿命取决于型面精度(型线精度和表面质量)最差的叶片。因此,在满足整体叶盘型面精度的前提下,提高各叶片型面精度一致性对其性能和寿命具有重要的影响。提出一种面向型面精度一致性的砂带磨削新方法,一方面通过砂带周期性的往复运动结合自锐式磨削原理,实现型面铣削残差层的高效去除;另一方面通过砂带周期性的自动更新,保证各叶片的型面精度在同一截面具有高一致性。阐述并建立了面向型面精度一致性的砂带磨削新方法及其磨削控制方程。在此基础上,对某航空发动机整体叶盘的11个叶片进行了砂带磨削实验,并且运用标准差对整体叶盘型面精度一致性进行定量分析。研究结果表明:整体叶盘磨削后,表面粗糙度小于0.25 μm,型线精度小于0.05 mm,同时型面精度一致性显著提高,证明了该方法的有效性。     

GH710整体叶盘叶片型面磨削加工技术研究

GH710材料强度高、耐热性好,但切削加工性极差,导致GH710整体叶盘叶片型面的轮廓精度极难保证。根据GH710整体叶盘的加工特点,研制了专用CBN电镀砂轮,在磨削参数和工艺方法优选的基础上,实现了GH710整体叶盘叶片型面的精密磨削加工,并完成磨削应用验证试验。结果表明,利用电镀CBN砂轮磨削加工技术和对称插磨工艺可以实现GH710整体叶盘叶片型面的精密磨削加工,叶片型面的整体轮廓误差小于0.04mm,且砂轮使用寿命和磨削效率能够满足生产需要。     

闭式整体叶盘五坐标插铣刀位轨迹规划

针对闭式整体叶盘通道开槽工艺问题,研究了叶盘通道五坐标开槽插铣加工方法。进行了闭式叶盘通道可加工性分析,给出了通道加工区域划分方法;基于最小面积原理研究了叶盘插铣通道边界最佳直母线求解算法,分别针对叶片曲面及叶盘内外环面,提出了通道偏置直纹包络面的生成方法,给出了闭式整体叶盘五坐标插铣刀位轨迹。研究结果表明:该方法能解决闭式整体叶盘通道插铣区域划分和直纹包络面生成问题,可有效实现闭式整体叶盘的五坐标开槽粗加工。     

钛合金整体叶盘扩散焊

对钛合金整体叶盘复杂构件扩散焊接头形式、扩散焊工艺进行了研究 ,用金相分析与超声波无损检测相结合的方法分析接头组织和焊合情况。结果表明 ,采用斜块式接头形式和合适的焊接工艺焊接的钛合金整体叶盘界面焊合好 ,叶片无变形 ,接头和基体等强度 ,拉伸试样断口为典型的韧性断裂 ;淬火时效能显著提高接头和基体的强度与韧性 ,使强化相弥散分布于基体 ,消除块状局部解理断裂。     

罗罗公司研制出线性摩擦焊宽弦风扇整体叶盘

与通常发动机的压气机轮盘和叶片的机械连接方式不同,新型整体叶盘结构的轮盘和叶片是一个整体,它可以大大提高发动机的性能,至少可使发动机重量降低３０％。此外,整体叶盘还可取消轮盘和叶片上的一些附件,减轻轴承和转动件支撑结构的重量。整体叶盘并不是全新结构,它在直升机的发动机上应用已有十几年时间。但在大型军用发动机上应用才刚刚开始。直到最近才有可能用五坐标数控铣床或电解加工机床由实体毛坯加工出大尺寸整体叶盘。这种加工是很昂贵的,并且加工量大,加工周期长。由Ｒ＆Ｒ和ＭＴＵ公司联合开发的线性摩擦焊接技术是目…     

航空发动机整体叶盘加工技术

整体叶盘技术是新一代航空发动机实现结构创新与技术跨越的核心技术之一.与传统结构相比,整体叶盘将叶片和轮盘设计为一体,具有减重、减级、增效和提高可靠性等优点,美英等航空强国在20世纪80年代中期的新型发动机上开始应用整体叶盘技术,我国整体叶盘技术起步于20世纪90年代中期.     

整体叶盘抛光技术的研究现状及发展趋势

整体叶盘的表面质量和型面精度对航空发动机的气流动力性和使用性能影响巨大,而抛光是保证整体叶盘最终表面质量及型面精度的关键技术。针对目前国外对整体叶盘抛光技术及装备的严格保密、国内整体叶盘的抛光仍然广泛采用人工打磨的现状,对整体叶盘的抛光技术研究现状及发展趋势进行归纳总结,为整体叶盘的抛光及其自动化的发展提供参考。首先,概述了整体叶盘抛光加工的必要性及其重要性,分别从整体叶盘结构特性、材料特性和曲面特性等方面分析了整体叶盘的抛光工艺,并介绍了整体叶盘抛光工艺要求。然后,就整体叶盘磨料流加工、电解加工、砂带抛光等方面概述了国内外整体叶盘抛光技术及装备的研究现状,在此基础上提出了制约整体叶盘型面抛光技术发展的关键问题及其研究内容和解决方案。最后,根据整体叶盘的技术现状及核心关键问题指出了整体叶盘抛光技术的发展趋势。     

焊接式整体叶盘加工余量自适应优化方法

针对航空发动机焊接式整体叶盘毛坯变形严重、余量不均等问题,提出一种基于对称原则的整体叶盘加工余量自适应优化方法。通过分析整体叶盘的制造工艺特点与难点,给出了加工余量优化建模与求解算法;在此基础上,根据叶片周向对称分组原则,提出了整体叶盘变形叶片组逐层细分的余量分布优化方法。算例及分析表明,此方法能够较好地优化焊接式整体叶盘毛坯余量,从而降低线性摩擦焊接工艺引起的叶片位置偏差和余量分布不均对叶盘加工质量的影响。