复杂扩压器叶栅通道电解加工的轨迹优化及溶解特性研究

发布时间：2020-06-29 17:41

【摘要】：以复杂结构扩压器为代表的叶片式整体构件是航空发动机的核心部件之一,其气动效率高,可靠性好,应用越来越广泛。但是其通道狭窄、叶形扭曲、叶形方向复杂且叶片较薄,加工难度大,给制造技术带来了挑战。电解加工技术具有加工效率高、工具无损耗、加工表面质量好等优点,已成为航空发动机叶片式整体构件的重要加工方法之一。对于复杂结构扩压器扭曲的叶栅通道的电解加工而言,旋转进给电解加工成为其加工方案的首选,然而针对其复杂的叶形方向,如何寻找合适的刀具方向与旋转角度,则成为工具阴极轨迹优化过程中主要考虑的问题。此外,电化学加工过程中,电解液对材料的电化学溶解行为的影响,也是电解加工过程中必须要研究的问题。本文针对复杂扩压器叶栅通道电解加工的轨迹优化问题和扩压器材料的电化学溶解特性问题开展了研究,主要工作如下:(1)分析复杂扩压器叶形扭曲、通道狭窄等特点,采用了旋转进给电解加工方式;为了寻找合适的进给方向、进给深度以及旋转角度等工具运动轨迹问题,设计了粒子群算法,并用粒子群算法得到了一组阴极运动轨迹的优化解;根据所求得的进给方向,提取阴极端面边界曲线,并以最小化余量差为目的,细化了阴极在不同进给深度处的旋转角度。(2)以电化学工作站为测试仪器,研究了1Cr11Ni2W2MoV在NaCl水溶液与NaNO_3水溶液两种典型电解液中的极化特性与电化学交流阻抗谱,分析了在NaNO_3中的钝化行为,最终选择NaNO_3水溶液作为电解液;研究了1Cr11Ni2W2MoV在不同浓度NaNO_3水溶液中的极化特性与交流阻抗谱,讨论了高浓度NaNO_3水溶液对1Cr11Ni2W2MoV钝化膜和极化电流上升速率的影响,为选择高浓度NaNO_3水溶液提供理论依据;对不同温度下的扩压器材料的极化特性开展了测试与分析,为控制电解液温度提供理论依据。(3)针对复杂扩压器,设计并采用旋转进给电解加工夹具,进行了扩压器电解加工工艺试验,结果表明,通过轨迹优化得到的阴极进给位置、进给方向以及旋转角度,能够加工出叶盆、叶背余量较为均匀的叶栅通道。开展了侧面完全绝缘阴极在0.8 mm/min与1 mm/min进给速度下的工艺试验,结果表明在0.8 mm/min的进给速度下能够加工出合格的叶栅通道,而1 mm/min进给速度会导致阴极与轮毂烧伤;采用侧面不绝缘宽度为1 mm的工具阴极开展了试验研究,这种阴极能够实现进给速度为1 mm/min叶栅通道电解加工,并加工出了合格的叶栅通道,最后采用该阴极稳定地加工出了扩压器所有的叶栅通道,试验结果有助于实现复杂扩压器叶型的后续精密电解加工。
【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】：2019
【分类号】：V263;TG662

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本文编号：2734143