单晶涡轮叶片定向凝固过程应力场数值模拟

针对单晶涡轮叶片壁厚尺寸精度偏低和壁厚尺寸漂移大等瓶颈问题,考虑叶片定向凝固过程边界条件不精确因素,通过实际温度数据采集,采用温度场与应力场耦合的有限元模拟方法,对单晶涡轮叶片定向凝固过程进行三维动态模拟,并结合单晶气冷叶片的工作状态,对模拟结果进行定性分析,得到应力分布规律。研究结果表明:当榫头进气窗口倒圆角R=0.5 mm时,叶片最大铸造热应力出现在榫头底面四大进气窗口区域,该区域最大应力比叶身截面最大应力高28.4%;该仿真方法可准确反映单晶涡轮叶片凝固过程温度/应力动态变化,将为避免叶片出现大铸造残余应力区,预防变形工艺,提高叶片壁厚尺寸精度及尺寸稳定性,提供量化参考依据。     

基于特征的航空发动机涡轮叶片参数化设计

从零件层、特征层和参数层的角度,详细分析和阐述了涡轮叶片及其叶身特征、叶身附属特征和标准件之间的关系.给出了涡轮叶片的叶身特征、标准件,以及叶身附属特征中的扰流柱和隔肋特征参数化设计的实例.详细介绍了扰流柱和隔肋的参数化设计过程,以程序设计结合标准模板件的方式实现了扰流柱和隔肋的参数化设计.     

动力涡轮工作叶片与导向叶片振动疲劳性能差异分析

针对某型航改燃气轮机动力涡轮工作叶片与导向叶片振动疲劳性能差异较大、导向叶片疲劳极限较低的现象,开展了 表面状态检查、内部冶金质量检查、断口分析、组织分析、叶身取样疲劳性能对比分析等工作。结果表明：工作叶片和导向叶片表面 和内部冶金质量均满足标准要求,内部晶粒度和显微疏松等级相当;工作叶片和导向叶片裂纹均为靠近“叶根”进排气边处的疲劳 裂纹;导向叶片未采用细晶工艺,叶身表面晶粒较粗;导向叶片使用返回料导致枝晶间组织粗大、局部区域存在针状TCP 相。     

IC10合金涡轮叶片叶身不同部位取样的力学性能试验

为评估服役前IC10合金涡轮叶片不同部位的真实材料力学性能，与《航空发动机设计用材料数据手册》中采用标准试 棒获得的性能数据进行对比。在选取的新叶片的叶身尾缘、叶背和叶盆处沿叶高方向完成小尺寸的工字形试验件取样，通过优化 设计的工装在保证加载同轴度和安装一致性的基础上进行单轴加载试验，即900℃拉伸试验以及900℃、342/374 MPa的持久寿命 试验。试验结果表明：试样均在平行段断裂，符合试验设计要求；相比于手册中标准试棒的测试数据，试样的抗拉强度下降约 20%，持久寿命缩短达76%～85%；不同叶身部位的原始组织形貌相似，试样性能差别不大；应力提高会导致取样的持久寿命明显 降低，其中盆侧取样的降低幅度最大，约64%。相比于标准试棒，叶身的本体取样兼具了铸造叶片的晶体取向和薄壁特征，在一定 程度上可以真实反映叶片的力学性能，为客观评价IC10合金涡轮叶片材料力学性能奠定了基础。     

Ni3Al基IC6高温合金工程应用研究

IC6合金是在"863"计划支持下,由北京航空材料研究院研制成功的一种定向凝固Ni3Al基高温合金.选用该合金试制某新型航空发动机整体定向凝固Ⅱ级导向器叶片.由于该叶片尺寸大、形状复杂,给铸造工艺带来很大难度.经过合理设计浇注系统,实现了定向柱晶从叶身向缘板平滑过渡弯晶生长,有效地消除了叶身和缘板转接处的晶界裂纹,使叶片的毛坯合格率由原来的5%攀升到62%,超过了"863"计划规定的50%的指标.在此基础上,对Ⅱ级导向器叶片的铸造工艺稳定性,真空热处理工艺,叶片表面防护涂层工艺,返回料的应用进行了系统的工程应用研究.该叶片已通过技术鉴定,转入批生产,目前已生产65台叶片,在使用中工作正常,没有出现任何材料质量问题.     

叶片检测技术的现状及其发展

叶片检测包括的内容很多,有几何尺寸的检验、材料性能的检验、表面完整性检验、振动频率的检测等等.本文仅就叶片加工中几何尺寸特别是有关叶身型面的尺寸检测问题加以介绍.目前国外发动机叶片大量采用精化叶片毛坯,我国近十年来在这方面也开展了大量的研究工作,这一新工艺对检测提出了很多新要求,本文所谈的叶片型面尺寸检测也是基于此情况而言.一、国外叶片检测现状以英国罗·罗公司为例(美国、加拿大等     

DZ22B高温合金定向凝固叶片铸造缺陷的形成机理研究

采用SEM、EDS等分析手段研究了DZ22B镍基高温合金定向凝固涡轮叶片不同区域铸造缺陷的特点及其形成原因。结果表明,裂纹缺陷主要分布在叶身的中上部位,其形成机理主要归因于叶片在凝固过程中的共晶组织过多;而疏松缺陷分布在叶身和缘板部位,产生在枝晶间共晶组织附近。枝晶间距小补缩不足和反应生成的CO气体未及时排除是疏松形成的两大原因。     

叶片包容性试验研究初探

本介绍了单个模型叶片包容试验，并将此试验结果与斯贝MK202发动机应力标准（EGI－3）中单个压气机叶片的包容曲线（仅叶身）进行了比较。本初步得出结论：斯贝MK202发动机应力标准（EGD－3）中单个压气机叶片的包容曲线（仅叶身）可做为类似的单个压气机叶片（仅叶知）包容性计算的根据。     

叶片叶身型面的形状误差及位置误差检验——斯贝精锻叶片检验方法探讨

从斯贝精锻精铸叶片检验工序的安排上及对检测工装结构的分析中,可以发现罗·罗公司的精锻精铸叶片之所以能够质量好,合格率高,除了热工艺本身采用了一系列先进的技术和设备外,叶身型面采用无基准检验及位置和轮廓度误差的分项检验法,也是一个重要的原因。叶身型面的检验项目主要有:1.形状误差(轮廓度),2.厚度,3.扭转误差,4.弯曲误差,5.叶身相对于基体的位移度误差等。前一项叫     

TC11钛合金叶片组织和性能控制

 研究了利用超声波检验不合格的毛坯，经过中间β处理，生产出组织和性能符合国军标要求的合格叶片模锻件的方法。结果表明，高倍组织不均匀的毛坯，经β处理、水冷获得α组织，使叶片的缘板或榫头和叶身的锻造变形量控制大于50%,锻造温度控制为（Tβ-50）℃，第一次退火温度由（Tβ-50）℃提高到（Tβ-40）℃，保温时间取3h,最终获得的叶片模锻件的高、低倍组织可达到国军标评级图1～2级，常规力学性能指标全部满足国军标要求。     

进气导向叶片的补焊

进气导向叶片在生产过程中,常在拋光至成品时发现叶身与镶条的焊接处(氩弧焊)有未焊透、未熔合等缺陷,因而报废,造成较大的损失。我们试用微束等离子焊进行了补焊,经抛光、检验后,全部合格,为国家节约了财富。进气导向叶片用Cr17Ni不锈纲制造,叶片的构造见图1。叶片以内外轴颈(3,5)分别装于导向器内环和外环中,叶片外轴颈是空心的,叶片前缘有与两进气孔(4)相通的气道,     

航空发动机叶片评价方法

基于对HB 5647-1998《叶片叶型的标注、公差与叶身表面粗糙度》的研究和三坐标测量压气机叶片型面的应用实践,提出使用三坐标测量机测量和评价压气机叶片的方法,并就应注意的问题进行了讨论。     

用刚粘塑性有限元法分析叶片精锻时的金属流动和变形组织

本文依据现行生产的某航空发动机压气机二级叶片的有关数据,采用刚粘塑性有限元法对叶身截面的成形过程进行了模拟,得到了纯铅和TC4钛合金两种材料在不同工艺条件下的金属流动和应变分布的规律,讨论了摩擦条件和毛边桥尺寸对金属流动的影响比较了锻件内不同区域的应变量所对应的组织。计算网格与实验网格比较基本吻合。     

基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝建模方法研究

航空发动机涡轮叶片尾缘劈缝是一个复杂的曲面,设计过程繁琐,造型过程中易出现与叶身连接不光顺的问题。针对尾缘劈缝的几何结构特征,提出一种基于桥接线的涡轮叶片尾缘劈缝的建模方法,以尾缘劈缝截面线和叶身内形曲面为边界条件,采用模拟退火算法创建桥接线,以此为基础完成尾缘劈缝的建模。开发了尾缘劈缝参数化建模模块,提高了叶片设计效率,并为航空发动机复杂曲面参数化建模提供了参考     

面向螺旋铣削的叶身曲面重构的参数化方法

针对螺旋铣削中普通造型方法得到的叶身型面往往出现扭曲,严重影响螺旋铣削刀位轨迹的问题,提出了一种针对螺旋铣削的叶身曲面重构的参数化方法。该方法首先根据单条叶片截面线的特征,采用累加弦长参数化和等弧长参数化离散的方法,实现单条截面线的参数化,从而得到高质量的截面线。然后在此基础上,从叶身曲面的V向和U向对叶身曲面重新参数化。最后对截面线进行放样,实现叶身曲面的重构。试验结果表明叶身曲面质量较高,能够较好地满足螺旋铣削刀位轨迹的规划要求。     

叶片包容性试验研究

单个模型叶片包容性试验总的目的在于确定单个模型叶片折断后与机匣的碰撞姿态、损坏模式 ,定量测试机匣受叶片撞击时的瞬态应变响应 ,为建立有限元叶片包容性预测计算模型 ,为验证或建立包容曲线提供试验依据。1 .试验概况　模型叶片通过销钉装于轮盘上 ,在轮盘上对称位置通过销钉装了一个平衡块。平衡块比模型叶片短得多 ,但其离心力与模型叶片的离心力是正好相等的。在模型叶片叶身靠近根部的某个需要部位有两条对称的开口槽 (经Φ 0 .2 mm的钼丝线切割加工而成 )。当试验转子达到某一转速时 ,叶身将从开口槽处断开 ,叶身的前半部分 (以…     

某型风扇转子叶片裂纹失效分析

针对某型风扇转子叶片的榫头工作面及叶身与缘板转接部位在振动疲劳试验后发现的裂纹故障,通过外观检查、断口分析、表面检查、成分分析、金相组织检查、硬度检查和有限元分析,对故障叶片的裂纹性质和萌生原因进行分析。结果表明:故障叶片2条裂纹的性质均为高周疲劳,A裂纹的萌生与叶片表面的加工刀痕有关;B裂纹的萌生是由夹具和榫头工作面之间的磨损导致。     

轮廓度约束下近净成形叶片余量优化方法

针对近净成形的叶片在自适应精加工中余量不均这一问题,提出了考虑叶型截面线轮廓度公差约束的余量优化方法。在设计基准与加工基准配准的条件下,改变工件做刚性位移的余量优化思路,建立一种新的叶身优化模型,避免优化后叶片检测处的截面线超出轮廓度公差,提升叶片余量优化阶段寻找到目标加工曲面的能力。最后以某压气机叶片为例进行验证,此方法不仅能够保证叶身加工余量,还能同时满足型面检测处的轮廓度公差,为近净成形的叶片在自适应加工中提供一种新的余量优化方法。     

燃气轮机发生器转子叶片加工工艺

一、某型发生器三种转子叶片简介 我公司试制的三种叶片是钛合金材料,相当于国产钛合金TC4。美方规定加工中不允许磨削,叶身要求喷玻璃丸,叶根喷钢丸。叶片的叶根结构较复杂,精度要求高。图1为1.3级叶片的简略视图。叶片加工特点如下:     

某机低压0级工作叶片的加工工艺

针对某燃气轮机低压0级叶片的结构特点，抛弃原来电解加手工抛光的方法，用五轴连动数控加工中心加工叶身型面、缘板及进排气边缘，提高了大型面叶片的叶身表面加工质量和加工效率。