航空发动机机匣锻造工艺优化及模具梯度堆焊再制造研究
发布时间：2021-02-11 05:57
航空发动机机匣作为航空发动机的重要零件之一,是航空发动机上的主要承力部件,但是由于其是发动机关键锻件中截面变化较大的大尺寸薄壁零件,其在制造中常常存在材料利用率低、成形载荷大、质量稳定性差、锻模寿命低等问题。因此针对上述问题,本文以航空发动机不锈钢机匣锻件为研究对象,通过对原锻造工艺的数值模拟,找到了出现问题的原因,然后优化设计了模具结构及坯料形状尺寸,并提出了一种新的坯料定位方法,最后利用梯度堆焊技术对失效锻模进行了再制造工作。本文首先借助DEFORM-3D有限元模拟软件对航空发动机机匣锻件的原锻造工艺进行模拟分析。模拟结果显示:当欠压量为实际欠压量（10mm）时,成形载荷708MN,且坯料未充满型腔,锻件出现缺肉现象,这均与实际生产中的情况一致,验证了模拟的可靠性;当欠压量为工艺要求欠压量（8mm）时,坯料充填完整;但成形载荷为991MN,远超过设备所能提供的最大压力,且锻件飞边大,材料利用率低;锻模表面最高温度超过650℃,上模和下模的热影响深度分别为50mm和30mm;上模存在两个应力集中区域分别为根部圆角区和中间过渡圆角区;根部圆角处的最大等效应力为1877MPa,最大主应力...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机的内部结构
图 1.2 堆焊技术示意图Fig. 1.2 Surfacing technology纪 50 年代开始，堆焊技术逐渐开始应用于锻模修复上。前苏联用于修复各种热锻模中，其利用堆焊技术修复后 H13 锻模寿命等人研究了对日产汽车的车身覆盖件模具的堆焊修复技术[45]；究了通过 D397 焊条对台车轴套筒模的堆焊修复工艺[46]；孙国等某连杆热锻模进行了堆焊修复工作，修复后锻模的寿命延长了杰等人研究了外加磁场对 Q235 堆焊焊材的堆焊层性能的影响究了在铸钢基体上堆焊模具的工艺参数参数与组织性能[49]。另上采用的堆焊焊材和堆焊工艺的研究也取得了显著的成果。G. 焊的方法在 AISISt52 上分别熔敷三种不同铬基粉末，并分别观母材的微观组织和冶金结合情况[50]。N. Murugan , R.S. Parmar 等体保护下 316L 不锈钢的堆焊工艺参数的影响规律[51]。同时，堆统的铁基焊材逐渐发展到钴、镍基等高温合金焊材[52]。采用不
动机机匣原锻造工艺数值模二重公司在 800MN 液压机上对航空图 2.1 所示。在锻造过程中由于锻造），仅在欠压量为 10mm 时达到了锻N，生产的锻件存在未充满、缺肉的现严重塑形变形、开裂等缺陷，无示，可以看出上模整体塑形变形更加及磨损现象。图 2.2（a）中上模中被压塌，最大变形量达到 11.7mm。，可以看出卡板已不能与模具贴合和小头端部的拔模斜度已由原来的呈现倒模状。图 2.2（c）为上模大根部圆角处的裂纹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of Chinese duplex stainless steel in recent years[J]. Zhi-gang Song,Han Feng,Shao-mei Hu. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(02)
[2]高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势[J]. 陈勇,臧立彬,巨东英,贾森. 中国表面工程. 2017(01)
[3]再制造成形技术的研究现状及展望[J]. 李小武,魏金栋,周燕琴,孙书刚,张宇,倪红军,朱昱. 热加工工艺. 2016(24)
[4]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[5]民用大飞机15-5PH不锈钢内侧圆角铣削试验研究[J]. 董松,郑侃,姚敬东,曾建辉,吴凡. 工具技术. 2016(01)
[6]激光表面强化技术在钢铁企业中的应用[J]. 陈其汉,傅卫. 电焊机. 2015(01)
[7]模具修复再制造技术研究应用现状[J]. 喻红梅,刘海琼,周红梅,王静. 电焊机. 2014(11)
[8]Dynamic probabilistic analysis of stress and deformation for bladed disk assemblies of aeroengine[J]. 白斌,白广忱. Journal of Central South University. 2014(10)
[9]国产大飞机C919发动机空中测试成功[J]. 机床与液压. 2014(19)
[10]等温处理对15-5PH不锈钢马氏体相变的影响[J]. 刘华英,彭新元,华小珍,魏振伟. 金属热处理. 2014(09)
博士论文
[1]航空发动机机匣包容性机理及数值仿真方法研究[D]. 何庆.浙江大学 2012
硕士论文
[1]11Cr17马氏体不锈钢热变形行为研究及传动杆锻造工艺优化[D]. 吴珩.江苏大学 2017
[2]15-5PH不锈钢等离子弧焊接及焊后热处理[D]. 嵇绍奇.江苏科技大学 2015
[3]1Cr13马氏体不锈钢热加工基础研究及锻造工艺模拟[D]. 石玉萍.太原科技大学 2013
[4]锻造余热回收方法与回收的热效率研究[D]. 胡光明.华南理工大学 2012
[5]一种新型耐海水腐蚀不锈钢的性能研究[D]. 魏代钢.兰州理工大学 2009
[6]几种热作模具堆焊金属组织与性能的对比研究[D]. 潘攀.南京航空航天大学 2009
[7]叶片精锻过程三维热力耦合有限元模拟[D]. 蔡旺.西北工业大学 2002
本文编号：3028639
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
航空发动机的内部结构
图 1.2 堆焊技术示意图Fig. 1.2 Surfacing technology纪 50 年代开始，堆焊技术逐渐开始应用于锻模修复上。前苏联用于修复各种热锻模中，其利用堆焊技术修复后 H13 锻模寿命等人研究了对日产汽车的车身覆盖件模具的堆焊修复技术[45]；究了通过 D397 焊条对台车轴套筒模的堆焊修复工艺[46]；孙国等某连杆热锻模进行了堆焊修复工作，修复后锻模的寿命延长了杰等人研究了外加磁场对 Q235 堆焊焊材的堆焊层性能的影响究了在铸钢基体上堆焊模具的工艺参数参数与组织性能[49]。另上采用的堆焊焊材和堆焊工艺的研究也取得了显著的成果。G. 焊的方法在 AISISt52 上分别熔敷三种不同铬基粉末，并分别观母材的微观组织和冶金结合情况[50]。N. Murugan , R.S. Parmar 等体保护下 316L 不锈钢的堆焊工艺参数的影响规律[51]。同时，堆统的铁基焊材逐渐发展到钴、镍基等高温合金焊材[52]。采用不
动机机匣原锻造工艺数值模二重公司在 800MN 液压机上对航空图 2.1 所示。在锻造过程中由于锻造），仅在欠压量为 10mm 时达到了锻N，生产的锻件存在未充满、缺肉的现严重塑形变形、开裂等缺陷，无示，可以看出上模整体塑形变形更加及磨损现象。图 2.2（a）中上模中被压塌，最大变形量达到 11.7mm。，可以看出卡板已不能与模具贴合和小头端部的拔模斜度已由原来的呈现倒模状。图 2.2（c）为上模大根部圆角处的裂纹。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Development of Chinese duplex stainless steel in recent years[J]. Zhi-gang Song,Han Feng,Shao-mei Hu. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2017(02)
[2]高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势[J]. 陈勇,臧立彬,巨东英,贾森. 中国表面工程. 2017(01)
[3]再制造成形技术的研究现状及展望[J]. 李小武,魏金栋,周燕琴,孙书刚,张宇,倪红军,朱昱. 热加工工艺. 2016(24)
[4]航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J]. 蔡建明,弭光宝,高帆,黄浩,曹京霞,黄旭,曹春晓. 材料工程. 2016(08)
[5]民用大飞机15-5PH不锈钢内侧圆角铣削试验研究[J]. 董松,郑侃,姚敬东,曾建辉,吴凡. 工具技术. 2016(01)
[6]激光表面强化技术在钢铁企业中的应用[J]. 陈其汉,傅卫. 电焊机. 2015(01)
[7]模具修复再制造技术研究应用现状[J]. 喻红梅,刘海琼,周红梅,王静. 电焊机. 2014(11)
[8]Dynamic probabilistic analysis of stress and deformation for bladed disk assemblies of aeroengine[J]. 白斌,白广忱. Journal of Central South University. 2014(10)
[9]国产大飞机C919发动机空中测试成功[J]. 机床与液压. 2014(19)
[10]等温处理对15-5PH不锈钢马氏体相变的影响[J]. 刘华英,彭新元,华小珍,魏振伟. 金属热处理. 2014(09)
博士论文
[1]航空发动机机匣包容性机理及数值仿真方法研究[D]. 何庆.浙江大学 2012
硕士论文
[1]11Cr17马氏体不锈钢热变形行为研究及传动杆锻造工艺优化[D]. 吴珩.江苏大学 2017
[2]15-5PH不锈钢等离子弧焊接及焊后热处理[D]. 嵇绍奇.江苏科技大学 2015
[3]1Cr13马氏体不锈钢热加工基础研究及锻造工艺模拟[D]. 石玉萍.太原科技大学 2013
[4]锻造余热回收方法与回收的热效率研究[D]. 胡光明.华南理工大学 2012
[5]一种新型耐海水腐蚀不锈钢的性能研究[D]. 魏代钢.兰州理工大学 2009
[6]几种热作模具堆焊金属组织与性能的对比研究[D]. 潘攀.南京航空航天大学 2009
[7]叶片精锻过程三维热力耦合有限元模拟[D]. 蔡旺.西北工业大学 2002
本文编号：3028639
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