航空发动机叶片脉冲振动电解加工技术研究

发布时间：2020-03-02 02:27

【摘要】：叶片作为航空发动机中关键的零部件,其加工质量对航空发动机的性能起着至关重要的作用。由于叶片材料难加工、形状复杂的特性,给叶片制造带来极大的困难。电解加工基于电化学反应阳极溶解原理去除材料,具有电极无损耗,表面质量好,加工与材料硬度、塑性无关等诸多优点,已成为了叶片制造加工的主要工艺。本文以提高叶片电解加工精度为目标,以典型发动机涡轮叶片为研究对象,开展脉冲振动电解加工技术研究,主要研究内容包含了以下几个方面:(1)提出了模锻毛坯叶片分步式电解加工方案。针对模锻叶片毛坯余量大,一致性差,最小余量小等实际情况,提出了在一次加工中分步采用直流、脉冲振动实现粗精加工的工艺方案,该方案可在保证加工精度的基础上兼顾加工效率。(2)确定了直流与脉冲振动电解加工进给量配比。依据初始叶片毛坯的余量差与余量离散度,采用电解加工过渡过程与遗传误差理论,确定了直流与脉冲振动电解加工进给量配比,较单一采用脉冲振动方法显著提升了加工效率。(3)掌握了高温合金脉冲振动电解加工优化参数。以加工间隙和表面粗糙度为试验工艺指标,对脉冲振动电解加工工艺参数进行优化。通过灰色关联度法分析得到高温合金试件的最优工艺参数组合。优化参数可显著减小加工间隙、提升表面质量。(4)提出了等入流角式电解液流场设计方法。针对传统电解液流场方式在加工大扭角、长叶身叶片时叶盆、叶背电解液入流角差异大且电解液分布不均,在加工过程中易发生短路的问题,提出了等入流角式电解液流场设计方法。采用有限元法对传统与等入流角流场进行仿真分析对比,进一步提升叶片电解加工流场稳定性。(5)开展了典型涡轮叶片电解加工试验研究。在前期的研究基础上,采用理论设计的直流、脉冲振动电解加工进给量配比、优化后的脉冲振动电解加工参数、等入流角电解液流场,开展叶片电解加工试验,加工出叶身型面轮廓精度优于0.1mm的试验件。
【图文】：

示意图,电解加工,示意图,工件

第一章绪论理及特点trochemical Machining，ECM）是电化学加工的重要组极溶解原理去除材料，从而实现工件加工成形的工艺，工件接直流电源的正极；工具接直流电源的负极（极型面与工件阳极的被加工型面之间保持一定的间隙高速（5m/s~30 m/s）的电解液（常用 10~20%的 NaC过程中，，两极之间会有很大的加工电流通过，工件表的界面上发生电化学反应，阳极材料逐渐被去除成离反应生成电解产物。随着电解液不断的高速冲刷，生带走[5-6]，随着工具阴极不断进给，加工间隙不断减小实现工件的成型。

电解加工,试件

用振动进给方法开展小间隙的电解加工，是实现精密电解加工的又一重要方法。加加工间隙在随着阴极的振动不断变化，加剧了电解液的冲刷作用，使电解液得以充而提高加工精度和加工稳定性，改善加工过程的可控性[26-28]。图 1.2 为精密电解加，（a）为剃须刀网罩；（b）为 4×4 排列的四面体腔群，腔体表面光滑；（c）为圆柱图，圆柱孔内侧壁加工质量较好。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263

【参考文献】