钛合金叶片超深扁孔的电解加工

某型号航空发动机第1级整流叶片为钛合金材料,沿着叶片截面扭转中心线方向贯通一个扁状型孔。钛合金为较难进行机械加工的金属材料。我们采用电解方法加工叶片扁孔。下面就钛合金整流叶片超深扁孔的电解加工工艺技术作一介绍。 一、技术要求 叶片为TA7钛合金模锻毛坯,硬度d=3.7～3.2,叶片型面长为230mm,弦宽为90mm,是战斗机动力装置上的特大型叶片。要求沿着叶片截面扭转中心线方向加工出一个5×14×300贯通扁孔,如图1所示。型孔中心线对叶片截面扭转中心线的位移度为0.20mm,型孔与叶片型面形成的壁厚不得小于1mm,型孔的表面租糙度Ra值为6.3μm。     

微小整体叶轮五轴联动微细铣削加工试验研究

微小整体叶轮作为微型发动机的重要组成部分,其加工质量直接影响微型发动机的使用性能。针对微小整体式复杂叶轮流道狭窄、叶片扭曲大和长厚比大等特点,开展了微小复杂扭曲整体式叶轮五轴联动微细铣削加工方法研究。针对微小叶轮加工过程极易发生变形、过切和碰撞干涉等问题,对微小叶轮的加工过程进行工艺规划,建立了微小叶轮流道加工刀具选择的约束方程,计算出叶轮加工刀具的最大理论直径。通过CAM软件对叶轮进行切削仿真,验证了刀具选择和工艺规划的正确性。通过五轴联动微细铣削试验,得到了具有6个直径10mm的叶片、叶片最小厚度0.15mm、叶片最小相邻间距0.58mm的7075铝合金微小整体叶轮。     

TB5钛合金脉冲阳极氧化膜电偶腐蚀性能研究

通过脉冲阳极氧化技术在TB5钛合金表面制备一种抗电偶腐蚀的氧化膜,采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪分析了钛合金阳极氧化膜的组织形貌和晶体结构,测量了TB5钛合金与钢及铝合金间的电偶腐蚀性能,并采用电化学的方法探讨了钛合金阳极氧化膜的抗电偶腐蚀的机理。结果表明,该氧化膜为厚度约为2~3μm的多孔结构膜,由锐钛型Ti O2晶体和无定型的Ti O2混合组成;电化学分析显示,钛合金阳极氧化后反应电阻增大导致电偶腐蚀电流密度降低;因此,对钛合金进行脉冲阳极氧化处理可以有效降低钛合金电偶触腐蚀敏感性。     

钛合金整体闭式叶轮刀具的研究

本文结合某型号钛合金整体闭式叶轮的研制过程,针对钛合金材料的加工特性,和整体闭式叶轮的结构特点,采用科学的正交实验方法和先进的加工方法来优化刀具几何参数及提高刀具刚性,使数控铣削刀具达到理想的切削性能和耐用度,从而大幅提高加工效率和质量,降低生产成本。     

圆柱坐标数控机床加工整体叶轮的运动学分析

为研究一种叶轮加工的新方法,使其能够提高叶轮加工时机床的刚性,并且降低叶轮加工的成本。从机构学角度提出并分析了一种用于整体叶轮三轴联动数控加工的机床模型和运动模型。该机床由2个线性轴和1个转动轴组成,称为圆柱坐标数控机床。另外,该机床具有2个辅助轴用于调整主轴姿态,且加工过程中上述两轴被锁紧。通过遍历待加工叶轮叶片上选择的采样点,可寻找每个采样点对应的主轴姿态可行域空间,并可在所有可行域的基础上求解公共的可行域,进而可在此公共可行域中确定机床主轴的姿态。使用提出的算法求解该数控机床加工叶轮的运动,并在VERICUT软件中对某一叶轮进行了加工仿真以验证该圆柱坐标数控机床模型和相关算法。对于此叶轮,求出的机床可行的B′的值在[-5°,9°]之间,对应的C′的值在[-3°,3°]之间,使用圆环面刀具计算刀轨后在VERICUT中进行仿真,仿真结果表明95%的加工区域的欠切量在0.02mm以内,即此方法可用于叶轮加工。使用该新型圆柱坐标数控机床加工叶轮的方案是可行的,且具有工业应用价值。     

《航空工艺技术》1991年1～6期(总第151～156期)主要文章索引

钛合金构件配合面无机防粘涂层的研究与应用2—20 技 术 评 述 CO。激光加工技术的发展与应用 2—31 细小孔的磨粒流加I3—20航空制造技术的预研是型号研制 钛合金叶片电解加工的表面完整性研究3—35 成功的根本保证l—2 电沉积镍一磷合金研究4—15从转包牛产中得到的启发和收获l—3 钛及其合金电化学氧化工艺研究4—23航空制造技术的展望2—2 多孔层板涡轮叶片的激光加工技术4—34沈阳飞机制造公司N十年飞机制 线切割尖角切割精度控制研究5—9 造技术发展的…     

酒石酸钠体系中TC18钛合金阳极氧化膜的制备、表征与疲劳性能

在以酒石酸钠为成膜剂的新型无氟环保电解液体系中对TC18钛合金进行阳极氧化,制备出一种钛合金阳极氧化膜。通过扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分析了阳极氧化膜的形貌和相结构。采用电化学方法研究了阳极氧化后TC18钛合金的耐腐蚀性能。采用万能高频疲劳试验机进行高频疲劳试验。结果表明：膜层具有沟壑与鼓包的表面形貌。膜层具有非晶态、锐钛矿型及金红石型TiO₂结构,可能有板钛矿TiO₂结构。阳极氧化后TC18钛合金的耐蚀性有显著的提高。阳极氧化后TC18钛合金的拉伸性能与疲劳性能基本不降低,相比于传统硫酸-磷酸型阳极氧化,拉伸性能和疲劳性能得到了一定的改善。     

Cimatron五轴加工实例——叶轮加工(一)

本篇文章将分为5步介绍应用Cimatron五轴航空铣加工叶轮(见图1)的过程,读者可以从中了解整体叶轮的加工原理,熟悉掌握单个叶片铣削策略以及分析、判断并解决编程中所出现的问题.     

TC1和TC4钛合金腐蚀加工溶解行为研究

测试了TC1和TC4钛合金在氢氟酸-硝酸溶液中腐蚀加工的E-t曲线和极化曲线,分析了腐蚀加工过程的速率变化,观察了腐蚀加工形貌。在氢氟酸-硝酸腐蚀加工液中,极化曲线呈现活化-钝化特征,氢氟酸浓度较高时,硝酸浓度增大到一定值后,极化曲线呈现自钝化倾向。钝化膜的生成速率和厚度由氢氟酸和硝酸体积比决定,氢氟酸和硝酸体积比为1∶2时,腐蚀加工速率最大。腐蚀加工初期钛合金表面氧化膜被破坏,自腐蚀电位迅速变负,加工速率较大,继续加工,硝酸使钛合金表面发生钝化,导致速率降低,钝化膜的生成和破坏同时进行,当钝化膜的生成与基体溶解达到动态平衡时,自腐蚀电位和加工速率趋于稳定。TC1和TC4钛合金中的Ti和Al优先溶解,随着硝酸浓度的增加,钛合金表面微观凹坑变浅。     

内喷式阴极电解加工整体叶轮叶间通道的间隙特性

本文介绍了在内喷式阴极展成电解加工整体叶轮叶间通道时，加工电压、阴极进给速度、电解液压力和温度对加工间隙的影响，经过对其试验数据所作分析，得出了一些有益的结论，为展成电解加工整体叶轮提供了试验与理论依据。     

F136发动机及其关键部件

F136发动机是在YF120-GE-100发动机的基础上为JSF计划研制的新一代发动机。它的直径为1.09m的3级风扇采用20片三元气动设计的高流量宽弦钛合金叶片,第1级叶片为空心结构;第2,3级叶片为实心结构,3级叶片全部采用线性摩擦焊焊接的整体叶盘结构。5级整体叶盘结构的压气机也采用三元气动设计,转子叶片叶尖前掠,静子叶片为弓形,前2级用钛合金加工;后3级采用钢加工。燃烧室为由多孔层板加工的单头部双层壁环形燃烧室。单级高     

离心叶轮叶片前缘椭圆长短轴比对性能的影响

使用数值研究方法研究了三个机器马赫数(Mu)下,小尺寸离心叶轮叶片前缘采用长短轴比例分别为1:1,2:1,3:1,4:1的椭圆形(圆形前缘可认为长短轴比为1:1)时叶片前缘附近流场情况及不同前缘形状对压缩机气动性能的影响(Mu主要应用于工程中,在离心压缩机中是用来衡量叶轮转速的一个无量纲量)。结果表明,椭圆形前缘随着长短轴比例的增大,可有效减小叶轮入口处的分离损失,使压缩机性能明显提高,喘振裕度及工作范围没有明显变化,并对结果进行了实验验证。经过静力分析,叶片前缘椭圆形长短轴比例的增加对叶轮强度影响不大。在小尺寸叶轮的设计和加工中,如压缩机在正常叶轮入口机器马赫数下运行(Mu=0.95附近),叶轮叶片前缘椭圆形长短轴比例对压缩机性能略有影响,可折衷考虑加工效率和压缩机性能;如压缩机在叶轮入口机器马赫数较高工况下运行较多(Mu大于1),叶轮叶片前缘椭圆形长短轴比例对压缩机性能影响较为显著,可将比例选为3:1或4:1。     

扭叶片整体叶轮电火花加工成形电极设计

针对目前整体扭叶片叶轮难于加工的现状,提出了采用分离式组合成形电极加工整体叶轮的方法。同时还对成形电极设计过程中遇到的进给方向确定,避免与相邻叶片发生干涉等具体问题进行了论述     

三元整体叶轮的曲面造型及其计算机辅助制造技术

针对一种三元整体叶轮,采用B样条方法对叶片中性面上顶部和根部的两组数据点进行了插值曲线的反算,进而构造出直纹面形式的叶片中性面和叶片曲面;研究了在五坐标机床上采用球头棒铣刀侧铣加工叶轮时的刀位计算方法,给出了在UG环境下的叶轮曲面建模方法及其数控加工仿真步骤。     

整体叶轮电火花加工技术研究

整体叶轮因其材料难于切削、叶片型面复杂等因素,其加工一直都是机械制造业的难题。本文针对叶片的结构特点,结合复杂曲面造型理论,利用Solid-Works软件进行了整体叶轮造型研究。针对分体电极容易形成搭接台阶、叶片成形精度低的缺点,设计了适合整体叶轮加工的整体式电极,该电极具有叶片型面成形精度高、能源消耗低的优点。     

钛合金叶片超深圆孔的加工

某新型航空发动机一级整流叶片的材料为钛合金TC4,模锻毛坯,d=3.2～3.5mm。在机械加工时需要沿叶片轴向加工出一个直径为8_0~(+0.2)mm,深为226mm,表面粗糙度Ra3.2μm,垂直度0.3mm的贯通圆孔(图1)。 圆孔的深径比为28,属于超深圆孔,而钛合金机械加工性能又差,所以在这种叶片上加工超深圆孔很困难。经过努力,依靠现有生产条件,采用钻、扩和研磨的方法,共加工80件,满足了设计要求。现将有关夹具设计、钻头结构及材料、切削要求介绍如下。     

阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其粘结性能的影响

采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化,研究阳极氧化膜厚度对TB8钛合金表面特性及其与环氧树脂粘结性能的影响。采用SEM、XRD和EDS分析了阳极氧化膜的微观形貌和晶体结构,采用角接触测量仪和三维视频显微镜分别对阳极氧化膜的表面润湿性和粗糙度进行测量。研究了不同厚度TB8钛合金阳极氧化膜的粘结性能与表面形貌、相组成、润湿性及粗糙度的关系。结果表明:采用以酒石酸钠为主盐的电解体系对TB8钛合金进行阳极氧化处理,氧化时间为15 min,电压为1~30 V时,能够在钛合金表面形成一层1~4μm厚的阳极氧化膜;氧化膜主要由金红石型和锐钛型TiO₂混合晶体组成,其表面具有微纳多孔的粗糙结构;随着厚度的增加,阳极氧化膜对水的润湿性能逐渐增强。当氧化膜厚度为3μm时,可获得最大粘结强度为19.6 MPa,相对于母材提高了88.5%,同时,水接触角为43.2°,相对于其母材减少了56.1%;粗糙度为2.14μm,相对于母材提高了137.8%。     

数控精密电解（PECM）--航空发动机创新制造技术不可或缺的一部分

埃马克推出的多轴联动数控精密电解机床已被航空发动机制造商用来加工高温合金、钛合金、钛铝合金的发动机主要部件,为诸如整体叶盘、单个叶片、扩压器以及涡轮叶盘的燕尾槽等复杂3D曲面工件加工提供了最佳工艺解决方案。     

钛表面阳极化试验研究

进行了钛表面阳极化试验，分析了阳极化氧化膜的绝缘性能，得出了该氧化膜只能作为阳极保护膜，不能作为电解加工中阴极绝缘层的结论。     

高温合金和钛合金的电火花加工研究新进展

高温合金和钛合金由于性能优越,被广泛应用于航天航空领域。但由于高温合金高温强度大且导热性差,加工硬化等现象严重,在机加工过程中刀具磨损严重,加工表面质量较差;钛合金塑性小,钛的活性较强容易被氧化或是产生氢脆性,在机加工时会出现严重的加工硬化和粘刀现象,加工难度较大。电火花加工依靠火花放电产生的局部高温来蚀除材料,工具电极和工件不接触,加工不受材料的机械性能限制,因此对于高温合金和钛合金的加工有重要的意义。从电火花成形加工、电火花线切割加工、微细电火花加工、电火花铣削、电火花表面强化和其他电火花加工方式6个方面综述了高温合金和钛合金材料电火花加工研究的新进展,并介绍了主要的研究成果。