航空发动机盘件径轴向裂纹底波监控超声检测方法研究

针对某航空发动机盘件中的径轴向裂纹,采用不同焦距的5MHz、10MHz聚焦探头和平探头,分别在0°,1°,2°,3°的声束入射角度下进行检测试验,通过对入射角度以及探头类型、频率、焦距等参数的优化,建立了径轴向裂纹的底波监控超声检测方法。研究发现:与垂直入射相比,小角度纵波斜入射底波监控超声检测方法可提高超声波对裂纹的敏感程度;使用焦距为89mm的10MHz聚焦探头,并使声束以2°入射角斜入射可得到最佳检测效果,试验结果与数值模拟具有良好的一致性。     

大型薄壁鼓筒盘用的涨胎式拉削夹具的设计

通过对CFM56-3涡扇发动机风扇增压级鼓筒盘结构的分析,设计了鼓筒盘1～3级榫槽拉削时所用涨胎式夹具的结构,并选用了填充介质,该夹具工作部件涨环材料的选用、涨环壁厚的设计与传统刚性件拉削夹具有本质的区别。     

某发动机Ⅰ级涡轮盘篦齿裂纹故障分析

根据某机Ⅰ级涡轮盘外场使用的调查和进行的分析、测量、试验 ,找出了该盘篦齿裂纹产生与扩展的主要原因 ,并得出了如下结论 :如果能控制该盘篦齿处工作温度不超过 738℃ ,则篦齿尖是很难萌生径向裂纹的 ;即使在篦齿尖萌生了径向裂纹 ,在 80 0 0个标准循环以内 ,该裂纹也是难于扩展致穿透篦齿环 ;该盘篦齿环上现有的轴向穿透裂纹 ,只要其轴向长度不超过17mm ,就不会危及该盘轮缘上扇形锁板的工作可靠性 ,也不会危及该盘的安全工作。     

凸肩径向位置对风扇叶片振动特性的影响

针对带凸肩风扇叶片的动力学设计需求,研究凸肩径向位置对风扇叶片振动特性的影响规律.基于梁理论建立带凸肩风扇叶片的力学模型,采用瑞利法推导了1阶固有频率解析解,并获得了1阶固有频率随凸肩径向位置的变化规律.基于非线性接触有限元法,研究了凸肩径向位置对接触状态和振动特性的影响.研究结果表明:凸肩径向相对位置为0.75时,可使叶片具有最大的刚度值和1阶固有频率值.而综合考虑多阶模态频率时,凸肩径向相对位置为0.55至0.68时,叶片振动特性最优.凸肩接触正压力随凸肩径向位置增加而下降,切向接触刚度随凸肩径向位置的增加先增加后减小.      

Inconel718和GH761拉削表面状态检测

本文针对涡轮盘用合金——Inconel718和GH761,对其拉削表面层状态进行了系统的研究。采用SEM与AES技术,检测并分析了拉削表面层的显微组织和化学成分的变化。     

基于半跨模式波的铝合金板底面缺陷TOFD检测

采用超声衍射时差法（TOFD）检测铝合金板底面缺陷时，受直通波脉冲宽度影响存在近表面盲区。提出了TOFD半跨模式波法进行盲区抑制，利用一次底面反射波在缺陷端点处衍射波的特征及其在B扫查图像中的对称性推导底面缺陷定深公式。仿真和实验结果表明，对于厚度为7.0 mm的铝合金板，在探头中心距为40 mm、中心频率为10 MHz的检测条件下TOFD半跨模式波法能将近表面盲区抑制64%以上，且深度不小于2.0 mm底面缺陷的定位误差不超过6.32%。与模式转换波及TOFD-W波相比，半跨模式波不会与底波混叠且离直通波较近，在铝合金板底面缺陷检测中适用性较强。     

薄板焊缝中超声TOFD检测方法浅析

回顾了超声TOFD检测方法,分析了超声TOFD近表面盲区的形成原因和3种改善近表面检测盲区的方法,包括TOFDW、S-TOFD以及基于希尔伯特黄变换的缺陷信号处理方法,并进行了典型的检测试验分析。利用TOFDW方法,TOFD表面检测盲区可达2mm。     

粉末冶金涡轮盘破裂转速分析与验证

结合改进前粉末冶金涡轮盘的破裂情况、断口分析和破裂转速分析方法,从提高总体强度、降低局部应力和应变、降低残余变形、控制加工工艺等方面,采取增大倒圆、增加辐板厚度等方法对粉末合金涡轮盘进行了结构和工艺上的改进。通过对比分析改进前后涡轮盘的局部应力应变、整体屈服强度储备和残余变形,及后续的涡轮盘破裂转速试验均表明,本文采取的改进措施效果明显,能显著降低破裂位置处的局部应力、提高径向屈服强度及降低盘缘残余变形。     

Inconel718和GH761拉削状态检测

本文针对涡轮盘用合金－Ｉｎｃｏｎｅｌ７１８和ＧＨ７６１，对其拉削表面层状态进行了系统的研究。采用ＳＥＭ与ＡＥＳ技术，检测并分析了拉削表面层的显微组织和化学成分的变化。     

基于齿顶结构设计的面齿轮接触性能优化

针对面齿轮传动系统存在边缘接触的问题，通过对面齿轮齿顶进行倒圆和削顶优化设计，改善面齿轮传动系统的接触 性能。利用有限元软件建立了含齿顶倒圆和削顶的面齿轮仿真分析模型，对传动系统进行准静态接触分析，研究了齿顶倒圆和削 顶对面齿轮传动系统啮合力、接触区域以及齿面最大接触应力的影响规律。结果表明：齿顶倒圆可以明显地改善面齿轮系统的边 缘接触并降低接触应力，但倒圆半径的增大会降低面齿轮的重合度，降低系统的承载能力，研究对象中面齿轮齿顶进行0.20倍模 数的倒圆较为合适。齿顶削顶可以降低面齿轮系统质量，但较大的削顶角度会恶化面齿轮接触性能，使齿轮副产生应力集中，从 而使齿轮接触应力增大，研究对象中面齿轮削顶角度为97.5°时较为合适。     

涡轮盘枞树形榫槽机夹拉刀设计

涡轮盘枞树形榫槽加工是涡轮盘加工的关键工序。完成榫槽加工的关键是榫槽的拉削工序,决定拉削工序的主要因素有机床、拉刀和夹具。拉刀的设计和制造质量是榫槽的拉削工序中最活跃的因素之一,也是拉削榫槽时加工涡轮盘榫槽厂家主要考虑的因素。     

热障涂层表面裂纹水浸超声检测

为有效检测热障涂层(TBCs)表面裂纹,进行了热障涂层表面裂纹水浸超声检测技术的应用研究。以常用的大气等离子喷涂(APS)热障涂层作为试验材料,采用水浸超声检测回波声程差和C扫描图像对不同深度、宽度和长度的热障涂层表面裂纹进行了表征。结果表明:热障涂层基体材料对热障涂层表面裂纹的检测效果无明显影响;通过优化检测参数和合理选用仪器探头,利用水浸超声方法可实现对热障涂层表面深度为0.1 mm、长度为2 mm裂纹的有效检测;水浸超声检测技术可以获得裂纹的长度、深度参数,是解决热障涂层表面裂纹检测问题的有效方法。      

拉刀钝圆半径对高温合金拉削表面质量的影响

ＧＨ761是我国自行研制的涡轮盘用新型高温合金 ,具有卓越的物理机械性能 ,但切削加工性较差。在ＧＨ761拉削加工中 ,拉刀磨损直接影响着表面质量。刀具的磨损通常用后刀面磨损值ＶＢ表示 ,在薄切屑低速拉削时 ,ＶＢ值变化极其缓慢。在试验中 ,60ｍｍ长的工件连续拉削 2 4 0ｓ(相当于拉削五六个涡轮盘榫槽的时间 ) ,才形成比较均匀的后刀面磨损带 ,但此时拉刀却已磨损得不能使用。据观察 ,此时拉刀钝圆半径ｒｎ 有相当明显的增长 ,ｒｎ 值的变化反映了拉刀磨损的程度 ,同时也是影响拉削表面质量的主要因素。我们用模拟拉削的方式做了工艺试…     

某型发动机一级风扇机匣包容性数值仿真

为研究航空发动机机匣/叶片包容性过程机理,以某型发动机一级风扇机匣/叶片为对象,建立了三种有限元模型,研究了最高工作转速下的非包容过程,分析了完整叶片等对非包容过程的影响.结果表明:该型发动机一级风扇机匣是非包容的;机匣初始裂纹的主要失效模式为双向拉伸应力下的拉伸失效,随后裂纹扩展产生大范围的撕裂;断叶受较复杂载荷的作用,最终在凸肩处断裂成二部分;断叶与机匣的撞击过程可分成三个阶段,第一次撞击为叶尖与机匣的轻微撞击,第二次撞击作用力最大,而第三次撞击受断叶后侧完整叶片的作用非常明显.受完整叶片的撞击,断叶动能有明显的增加.      

拉床液压系统的改进

涡轮盘榫槽和涡轮叶片榫头的加工,大多数使用国产液压拉床。其主液压系统均比较简单(见图1),采用电磁换向阀使前后油路接通,进行拉削和返回。这样的液压系统,对于拉削难加工材料的盘和叶片,其刚性不够。在拉削时,由于切削齿数和齿升量的变化,引起拉削力的变化,结果造成拉床产生振动和噪音,被加工的齿型面产生波纹,光洁度降低。     

人工槽模拟GH4169涡轮盘表面裂纹缺陷的微磁检测

针对航空发动机涡轮盘表面裂纹缺陷,提出一种地磁场环境下的微磁无损检测(NDT)方法。磁化试验测得了广泛使用的镍基高温合金GH4169材料的磁化特性曲线,通过磁性分析,证明该材料的相对磁导率略大于空气的相对磁导率,为弱顺磁性物质。理论分析了微磁检测适用于涡轮盘试件的检测原理和缺陷处的磁异常特征,通过对预置人工槽缺陷的涡轮盘试块进行检测,验证了理论分析的正确性。检测结果表明,随着涡轮盘表面裂纹宽度和深度的增加,磁异常的宽度和峰值也相应增加,裂纹宽度相同时,深度越深,或者说深宽比越大,磁异常越明显,且裂纹产生的位置对定位精度存在一定的影响。该微磁检测方法为涡轮盘表面裂纹缺陷的有效检测提供了新的思路,能进一步推广应用于飞机发动机的其他部件,如转子叶片、涡轮轴等,以及飞机机身上具有相似磁学特性的材料的无损检测。     

盘的高速拉削的尝试

航空发动机轮盘榫槽拉削,长期存在着效率低、拉削质量不稳定,刀具磨损快的问题。为此,几年来人们都把注意力集中在如何提高刀具材料的切削性能,研制了很多新品种刀具,耗费了很多材料和资金,但是收效甚微。摆在我们面前的任务是寻找别的途径来解决盘榫槽的拉削问题。随着高速切削理论的发展,我们想到了在拉削中能否应用。大家知道,拉削工艺参数走刀量s和切削深度t改变都不能很大,而唯一拉削速度这一参数可较大的改变。为此,我们在轮盘榫槽拉削中进行了高速拉削的尝试。一、实现高速拉削的可能性     

FGH95粉末高温合金的拉削研究

FGH95粉末高温合金作为一种高强度、高耐热性的镍基高温合金,在先进航空发动机的涡轮盘中应用日趋普遍,而涡轮盘的榫槽拉削是涡轮盘加工的关键工序。根据FGH95粉末高温合金的特点,从力学分析入手,强调FGH95粉末高温合金涡轮盘拉削过程控制的重要性,并提出了对FGH95粉末高温合金拉削过程中出现问题的解决措施。     

整体壁板三维裂纹应力强度因子计算与分析

近年来,整体壁板成为飞机结构设计上一个新的研究方向。针对典型的飞机整体壁板,应用有限元软件ABAQUS建立了含裂纹整体壁板的参数化模型,对裂纹在凸台和筋条中的扩展轨迹进行三维裂纹扩展模拟。分析了裂纹在扩展过程中,凸台、筋条、蒙皮中裂纹应力强度因子的变化情况以及凸台、筋条的止裂性能。研究结果对整体壁板的损伤容限设计和评定具有一定的指导意义。     

某型发动机低压一级盘原位涡流探伤

某型发动机低压压气机一级盘槽角裂纹故障,已造成几起空难事故,给飞行安全带来巨大威胁。本文探讨了使用涡流探伤技术,通过合理设计制作专用传感器、对比样件,确定仪器参数,减少边缘效应、消除晃动等因素影响,完成低压压气机一级盘早期裂纹的原位涡流探伤任务。