航空发动机叶片电解质等离子去毛刺技术的研究

发布时间：2017-10-22 21:13

  本文关键词：航空发动机叶片电解质等离子去毛刺技术的研究

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【摘要】：电解质等离子加工技术能对具有复杂形状的金属制品表面进行去毛刺、抛光处理,相对于传统去毛刺和抛光技术,该技术加工效率高、成本低、对环境无污染。航空发动机叶片内表面的毛刺一般难以用传统方法去除,因此亟需找到一种去除内表面毛刺的方法。为解决这一问题,本文对航空发动机叶片的电解质等离子去毛刺技术展开相关的研究,旨在找到航空发动机叶片电解质等离子去毛刺的最佳方法,提升表面质量,并为后续的研究工作打下基础。本文从宏观原理和微观机理两方面阐述了电解质等离子去毛刺的过程。从金属氧化角度阐述了去毛刺整平是等离子体物理和化学反应同时作用的结果。从伏安特性角度描述了电解质等离子去毛刺的两种不同加工方法,并择优选取了一种方法进行后续试验。搭建了叶片电解质等离子去毛刺试验平台。分析了航空发动机涡轮叶片的表面结构,并建立了航空发动机涡轮叶片的三维模型;以高温合金零件和带有复杂内腔的高温合金零件为典型试件进行初步试验,分析了发动机涡轮叶片去毛刺的可行性;在发动机涡轮叶片模型的基础上,设计了涡轮叶片去毛刺的专用夹具;搭建了发动机叶片去毛刺流量控制系统,为后续研究打下基础。选取了TA2钛管作为试验对象在已经搭建的试验平台上进行了正交试验设计,设计过程中选取了入口处内孔表面粗糙度值和距入口处40mm内孔表面粗糙度值作为评价指标,选取了加工温度、加工时间、流入内孔的流量以及空间角度作为影响因素,对试验结果进行分析,得到了各因素的主次顺序和最佳工艺参数。以此最佳工艺参数为依据,对航空发动机涡轮叶片进行电解质等离子去毛刺初步试验,发现工件和流动电解液间产生等离子层,毛刺在放电作用下被去除。经检测,初步加工后的叶片壁损伤情况,重熔层去除情况、晶间腐蚀以及气膜孔外部圆角状态均达到了较理想的效果。选取了某单晶试片进行了三因素三水平正交试验设计,设计过程中选取了表面粗糙度作为评价指标,选取了加工温度、加工时间、下潜深度作为影响因素,对试验结果进行分析,得到了最优加工工艺参数。通过对比加工前和在最优加工工艺参数下加工后的试件,发现表面粗糙度值从原来的Ra1.29降低到Ra0.6,表面微观凸起明显减少,表面质量得到了提高。
【关键词】：电解质等离子去毛刺 发动机叶片 表面粗糙度 气膜孔 单晶
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题来源及研究的背景和意义9-10
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析10-13
• 1.2.1 国内外零件去毛刺技术的研究现状10-11
• 1.2.2 国内外金属电解等离子加工技术的研究现状11
• 1.2.3 国内外文献综述的简析11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 金属表面电解质等离子去毛刺机理分析14-20
• 2.1 金属表面电解质等离子去毛刺宏观原理14-15
• 2.2 金属表面电解质等离子去毛刺微观机理15-17
• 2.3 化学作用对金属表面电解质等离子去毛刺过程的影响17
• 2.4 金属表面电解质等离子去毛刺伏安特性17-18
• 2.5 本章小结18-20
• 第3章 航空发动机叶片电解质等离子去毛刺试验平台的搭建20-40
• 3.1 航空发动机叶片结构分析20-28
• 3.1.1 航空发动机叶片表面几何结构分析方法20-21
• 3.1.2 叶片型线的参数确定及其参数化方法21-24
• 3.1.3 MATLAB程序计算与GUI设计24-26
• 3.1.4 涡轮叶片的三维建模26-28
• 3.2 航空发动机叶片去毛刺前期试验分析28-30
• 3.3 航空发动机叶片去毛刺专用夹具的设计30-34
• 3.4 航空发动机涡轮叶片去毛刺流量控制系统设计34-39
• 3.4.1 流量控制系统的总体方案34-36
• 3.4.2 流量传感器的选型36-37
• 3.4.3 调节阀门的选型37
• 3.4.4 变送器的选型37
• 3.4.5 流量控制系统的软件设计37-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 航空发动机叶片电解质等离子去毛刺试验研究40-59
• 4.1 钛管的电解质等离子加工工艺研究40-50
• 4.1.1 试验材料的选择40-41
• 4.1.2 TA2钛管表面状态表征41-42
• 4.1.3 TA2钛管的电解质等离子加工试验方法42
• 4.1.4 正交试验步骤42-44
• 4.1.5 正交试验结果的分析44-50
• 4.2 航空发动机叶片去毛刺初步试验与检测技术50-52
• 4.2.1 航空发动机叶片去毛刺初步试验50
• 4.2.2 气膜孔金相检测50-52
• 4.3 单晶试片的电解质等离子加工工艺参数优化52-57
• 4.3.1 单晶材料简介52-53
• 4.3.2 单晶试片表面状态表征与电解质等离子加工试验设计53-54
• 4.3.3 正交试验结果的分析54-56
• 4.3.4 最优加工参数下的表面形貌检测56-57
• 4.4 本章小结57-59
• 结论59-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

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本文编号：1080118