应用数学成果——Ⅰ级涡轮叶片电解试验

一、试验目的过去,用电解加工的方法加工某机Ⅰ级涡轮叶片,只限叶盆加工余量为0.05毫米以上的,否则容易超差报废,而且叶背不能电解加工,只能机械抛光。对此,我们对原工艺装置进行了调整,改进了流场,取消了压背,优选了电解液,实现了叶盆、叶背同时进行电解加工。为了进一步提高叶片电解精度(即整平比),并找出影响叶片电解加工质量的主要因素,提高生产效率,故对电解加工有关参数运     

大直径整体叶轮分步法电解加工工艺与试验

在对大直径整体叶轮的叶片特征和过去电解加工(ECM)方法比较分析的基础上提出了一种叶片分步加工的电解加工方法.首先确立了分步法的加工顺序,采用专用仿真软件对叶片的被加工区域进行划分,使前道工序加工后留下的区域满足后道工序的电解加工要求;在此基础上计算各工序的加工运动路径,并根据机床运动配置形式给出了叶片加工所需的四轴联动算法,通过软件自动生成数控加工自动编程;借助于CAD/CAE/CAM软件设计了一组加工阴极并进行了工艺试验.试验结果表明,通过合理的区域划分,叶盆、叶背和叶根的加工过程具有较好的稳定性,叶背、叶根的加工精度得到了较好的控制.该工艺方法可望较高精度地解决大直径整体叶轮叶片型面加工难题.     

大扭曲叶片整体涡轮电解加工工艺研究

研究用展成电解工艺进行大扭曲度整体涡轮叶片的机械加工，对涡轮叶片型面进行数据处理，用软件方式实现电解加工的多轴联动进给；分析叶片电解过程成形规律，合理设计阴极、流场，解决大扭曲叶片加工的叶背二次腐蚀、出口短路等关键工艺问题，试验可稳定达到工序精度要求，并可批量生产。     

扩压器扭曲型面电解加工阴极进给方向优化及试验

电解加工(ECM)是一种非接触式加工工艺,阴极进给方向对最终的加工精度有重要影响。斜向叶片式扩压器轮毂面较为扭曲,针对其叶片型面电解加工,提出了一种基于遗传算法的阴极进给方向综合优化方法。该方法将夹角的最大值和阴极侧面与轮毂面之间的间隙方差同时作为遗传算法的评价指标,在保证夹角最大值相对较小的情况下,使得阴极侧面与轮毂面之间的间隙分布更加均匀,从而避免轮毂面发生余量不均或过切现象。为了验证该优化方法的有效性,基于优化结果进行了夹具设计并开展扩压器电解加工试验,结果表明,叶片型面加工误差小于0.12 mm,轮毂无过切现象,实现了该扩压器的电解精加工。     

GH40钢不同热处理状态下电解加工的金相观察

GH40钢电解加工叶片是由冷拉方钢生产的。供应状态的方钢具有良好的表面质量。但在电解加工中,经常出现一些问题,即同一GH40钢材料,在不同的热处理状态下,电解加工出来的叶片表面质量相差很大,有些叶片的表面腐蚀严重,以致影响使用。为保证叶片质量,对不同热处理状态下的 GH40冷拉方钢进行了电解加工试验和金相观察,本文概述对试验结果进行的分析。     

基于精密电解工艺的叶片进排气边形状控制方法

针对高温合金复杂曲面叶片进排气边尺寸和形状的高精度要求,开展了精密电解加工试验研究。结果表明,利用振动进给电解机床与优化电极设计方法可以有效提高电解加工叶片进排气边尺寸形状精度。使用电导率85~90m S/cm,温度25℃的Na NO3电解液,叶盆和叶背电极振幅0.4mm,振频40Hz可加工出中心型面进气边形状满足设计要求,排气边接近设计要求的试件。在此基础上,探索采用振动光饰工艺作为精密电解加工技术的辅助手段解决叶片进排气边形状控制难题的方法。     

基于电解扫掠成形原理的整体叶盘叶根加工方法

采用片状或管状阴极电解加工(ECM)后的整体叶盘由于加工运动、阴极形状等原因在叶根处会形成一定的加工残留,影响整体叶盘的加工精度。针对叶片电解加工后形成的叶根残留,开展去除叶根残留电解加工方法的研究,解决叶根电解加工的阴极结构、加工路径设计等难题。首先,分析了叶根的残留分布情况以及叶间通道的结构,采用了电解扫掠成形加工方案。其次,设计了阴极结构与加工路径,在阴极结构上采用了扇形流道并分析了电解液流速分布,通过增加引流槽、改变倾角等措施改善了流场;对阴极的运动路径进行了规划,利用专用仿真软件对阴极运动干涉与加工程序进行了检验;通过附加叶盘转动补偿了由于不同截面内叶间通道宽度与阴极刃口尺寸不一致给加工带来的不足。最后,制作了电解加工装置并通过试验对叶根电解加工方法进行了验证。试验结果表明,该加工方法有效去除了叶根残留,加工表面质量好,加工精度达到了要求。     

钛合金小余量叶片脉冲电流电解加工

脉冲电流电解加工可以改善流场,提高加工稳定性,有利于进行小间隙加工,从而提高加工精度。本文介绍了脉冲电流电解加工钛合金小余量叶片的情况,并且取得了较好的效果。     

叶片空心扁孔的电解加工

一、概述某机一级整流叶片空心扁孔原来采用电脉冲加工,加工后表面有烧伤和裂纹现象,并且加工效率低。为了提高空心扁孔的表面质量和加工效率,现采用电解加工。叶片空心扁孔的尺寸精度与技术要求:     

电解加工发动机叶片阴极进给方向的优化

 超薄扭曲叶片由于叶型超薄、型面复杂、精度要求高, 目前主要以电解加工作为首选加工工艺。以某新型发动机叶片为研究对象, 对电解加工阴极的进给方向、毛坯装夹位置做了优化选择并对叶片型面采样点的法线方向与阴极斜向进给方向的夹角分布做了详细的阐述, 为阴极型面的设计打下了坚实的基础。     

基于等几何法的叶片电解加工过程仿真方法研究

航空发动机叶片具有复杂的加工边界,其电解加工的过程仿真是加工预测的重要手段.而传统基于有限元法的腐蚀过程仿真需要反复划分网格,且存在边界上计算精度不足的问题.提出利用等几何法原理提升叶片电解加工数值仿真精度的思路,采用NURBS基函数替代原有拉格朗日基函数建立加工间隙物理场的求解方程组,解决由于NURBS基函数在边界处非插值特性引起的Dirichlet边界条件施加误差.将阳极边界的腐蚀位移转化为其控制顶点位移,避免反复划分网格所占用的计算时间,提升过程仿真精度.最后,通过试验证明该方法的有效性.     

脉动态电解加工

电解加工在航空航天装备的核心部件制造中起到了重要作用。为了满足这些高科技产品的发展需求,它的加工精度需要进一步提高。电解加工过程中产生的氢气、温升及去除物,会显著影响加工间隙中电解液电导率的分布,并降低加工精度。脉动态电解加工将工具振动与脉冲给电优化耦合,改变了间隙状态,提高了精度和稳定性。拷贝式、旋印式、削边电极线切割式等3种脉动态电解加工形式分别对应叶片类、机匣类、榫槽类结构的加工表现出很好的工艺效果。     

方坯叶片电解成形规律的探讨

从电解加工过渡过程公式出发，分析了方料毛坯叶片型面直接电解成形的特殊规律，讨论了方坯阴极反拷法的制造过程，提出了基干提高方坯叶片电解成形精度的措施。     

叶片型面精密振动电解加工工艺研究

采用电解加工工艺对叶片型面进行加工,可以有效提高发动机叶片加工效率,降低生产成本。针对GH4169G合金叶片型面,开展了精密振动电解加工试验研究。结果表明:高频脉冲电流和阴极机械振动具有改善极间流场特性、降低阳极钝化和阴极的产物吸附的作用,可以大幅改善加工效果;采用参数组加工电压15V、阴极振动频率25Hz、开通角度Ra 150°~195°、脉冲频率3000Hz时,获得最优的型面加工质量,型面轮廓度为-0.012~+0.013mm,表面粗糙度值为0.51μm,证明精密振动电解加工工艺满足叶片型面的加工要求。     

进一步提高电解加工技术

电解加工作为一种工艺方法用于生产,在我国已有十多年的历史,不论在电解加工工艺技术上还是在设备设计制造上都有了很大的进展。电解加工的应用范围正在不断扩大。航空发动机叶片的成批生产,已能直接由锻件加工而且基本上保证型面公差在0.18毫米以内。目前电解加工的叶片类型正在不断扩大:从锻造叶片到精铸叶片,从镍基合金叶片到钛合金叶片,从小涡轮叶片到大型风扇叶片,从单个叶片到整体涡轮叶片,还要扩大到整体涡轮扭曲叶片的加工。     

微幅往复走丝微细电解线切割试验研究

 微细电解线切割是一种新型的微细加工技术,适合高精度金属窄缝、窄槽等微细结构的加工,由于加工间隙内电解产物排出困难,容易影响加工精度。为了提高产物排出效率,提出线电极微幅往复走丝促进加工间隙内电解产物排出的方法,改善了加工稳定性,提高了加工精度和加工效率。建立了间隙内电解产物排出效率对加工精度、加工速度影响的数学模型,分析了线电极走丝速度和走丝幅值对间隙内电解产物排出和电解液更新的影响。通过试验研究了线电极的走丝速度和走丝幅值对加工精度和加工效率的影响规律,采用优化参数在厚度为80 μm的钴基弹性合金上进行微槽结构加工,底面粗糙度约为0.45 μm,倒角半径小于8 μm。结果表明线电极轴向微幅往复走丝可以有效地提高加工质量和加工效率。     

超薄扭曲叶片精密电解加工

介绍了由方料经单面电解加工超薄扭曲叶片叶身型面的方法．以及其零件加工难点、夹具和阴极结构及非加工面的保护．用该方法批生产叶片、叶身型面重复制造精度稳定，型面轮廓精度基本满足了无余量修抛要求．     

航空叶片制造工艺及坐标检测方法分析

以当前航空发动机制造现状为研究对象,简要概述电解加工、数控加工、精密锻造及超塑性成形等叶片主流加工工艺及其制造关键性技术,并引出发动机叶片制造过程的测量手段。阐述三坐标测量过程中叶片坐标定位、测量轨迹规划及点云降噪的实现方法;简要分析了激光测头安装精度、激光投射角度、测量景深等对激光扫描法测量精度的影响。对航空叶片精密制造工艺及与之相适应的高效精密检测技术快速发展具有一定指导意义。     

定间隙间歇送进-混气电解加工技术

介绍了定间隙间歇送进-混气电解加工技术及其提高复制精度的途径,通过试验研究了该技术在提高电解加工精度及表面质量方面的优越性。     

整体构件异形曲面电解加工运动分析与设计

为了解决整体构件异形曲面的加工难题，提出了展成电解加工及电解光整加工的方法，分析展成运动方式，讨论确定机床进给运动方案，重点探讨直纹面整体构件叶片间通道电解加工及异形曲面电解光整加工的进给运动参数设计方法，分析并给出合理的流场设计方案。通过优化异形曲面电解加工的数控编程、完善工艺设计与试验，最终加工出了合格件。