镍基合金叶片榫齿结构缓进深切成型磨削温度场研究

发布时间：2020-11-13 04:19

　　 镍基合金涡轮转子叶片属于航空发动机的关键零部件,其榫齿结构的缓进深切成型磨削加工是现阶段先进制造技术研究的重要内容。由于缓进深切磨削过程中加工弧区磨削液的泡核沸腾与成膜沸腾效应,导致了如下特殊现象:正常缓磨时工件表面温度可长期有效控制在约130℃,但温度又容易突然升高导致磨削烧伤。由于目前尚缺乏镍基合金叶片榫齿结构的缓进深切成型磨削温度预测方法,导致从毛坯到成型的整套磨削工艺优化制定缺乏基础数据和理论依据,磨削突发烧伤难以有效控制。有鉴于此,本课题提出开展镍基合金叶片榫齿结构缓进深切成型磨削温度场研究,通过仿真与实验相结合探索以GH4169镍基合金材料为代表的叶片榫齿结构缓进深切成型磨削过程温度分布与演变规律,据此优选磨削参数,最终达到预测并控制磨削烧伤、从而实现叶片榫齿结构高效精密加工的目标。本文的主要创新工作及取得的成果如下:(1)开展了棕刚玉砂轮缓进深切成型磨削GH4169镍基合金叶片榫齿结构实验,测试了磨削力与磨削温度,建立了包含磨削参数与总磨削深度在内的切向磨削力经验公式。研究发现,叶片榫齿齿顶的磨削温度高于齿根温度,并且不同齿顶的最高磨削温度基本一致。(2)通过对比分析,发现三角形移动热源模型比矩形移动热源模型更适合用于叶片榫齿结构的缓进深切成型磨削温度场仿真。在此基础上,建立了叶片榫齿结构缓进深切成型磨削温度场仿真模型;通过仿真与实验对比研究,确定了不同磨削工艺条件下弧区磨削液冷却系数的经验公式。(3)基于缓进深切磨削实验确证了本课题所建立的叶片榫齿结构磨削温度场仿真模型的准确性。探明了叶片榫齿结构缓进深切成型磨削温度的分布特征与演变规律,发现榫齿顶部通常为最高磨削温度区域,容易发生磨削烧伤现象。以此为基础,优化了叶片榫齿结构从矩形毛坯到完全加工成型的整套磨削工艺参数组合,提高了加工效率。评价了优选工艺参数组合条件下缓进深切成型磨削加工的叶片榫齿结构表面完整性,未发现加工缺陷。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V263;TG580.6
【部分图文】：

并且砂轮的磨损与黏附堵塞也热导率较低，使得磨削过程中产以保证中，由于磨削温度高等因素使得工件表层，易造成工件表层烧伤构缓进深切成型磨削工艺技度”是缓进深切磨削的主要特征，磨削加工时直接磨出工件几何艺特别适用于复杂型面零件的高状、表面完整性好的优势[9,10]，已金涡轮叶片榫齿加工困难的问题阶段生产现场的缓进深切成型磨

南京航空航天大学硕士学位论文度研究究磨削温度的基础，为此国内外众Jaeger 首次提出了磨削过程的移主要特征在于，假设一矩形均布工件已加工表面与未加工表面重到某一位置时，对时间起点 t0、宽置造成的温升。以此理论为基础，指出的是，Jaeger 的矩形热源模

产现场的缓进深切成型磨削叶片榫齿材料去除率通常为0.1-2mm3/mm s。图 1.1 叶片榫齿结构缓进深切成型磨削示意图1.3 缓进深切磨削温度的研究现状缓进深切磨削过程中，由于切深大、负荷重使得工件表面容易发生磨削烧伤、工件表面质量与轮廓精度达不到要求等问题。尤其是在叶片榫齿的缓进深切成型磨削过程中，相比平面磨削，磨削液更难进入磨削弧区，非常容易发生磨削烧伤，这就需要深入研究成型磨削过程中磨削温度的分布与变化规律，由此提出可靠的工艺策略以控制磨削温度，从而避免磨削烧伤的发生，为实现镍基合金叶片榫齿结构的高效精密加工提供技术支持。因此，开展缓进深切成型磨削温度研究具有重要意义。
【参考文献】

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1 姚进军;高联科;邓斌;;镍基高温合金的技术进展[J];新材料产业;2015年12期

2 肖磊;明兴祖;刘金华;高钦;龙誉;;面齿轮磨削温度建模仿真与分析[J];湖南工业大学学报;2015年05期

3 杨宇航;黄云;王亚杰;肖贵坚;魏和平;;GH4169高温镍基合金砂带磨削工艺试验分析[J];机械科学与技术;2015年09期

4 王艳;谢建华;刘建国;张省;;基于瑞利分布的平面磨削温度场的仿真研究[J];中国机械工程;2015年04期

5 徐九华;张志伟;傅玉灿;;镍基高温合金高效成型磨削的研究进展与展望[J];航空学报;2014年02期

6 任小中;朱鹏飞;任宏雷;;不同磨削参数下成形法磨齿温度场的研究[J];河南科技大学学报(自然科学版);2013年02期

7 沈平华;傅玉灿;田霖;;CBN砂轮磨削镍基高温合金磨削温度实验研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2012年03期

8 王会阳;安云岐;李承宇;晁兵;倪雅;刘国彬;李萍;;镍基高温合金材料的研究进展[J];材料导报;2011年S2期

9 严宏志;明兴祖;陈书涵;钟掘;;基于温度场的磨齿热特性研究[J];制造技术与机床;2007年07期

10 陈明;难加工材料成形磨削烧伤研究[J];上海交通大学学报;1997年09期

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2 马可;基于热管技术的磨削弧区强化换热基础研究[D];南京航空航天大学;2011年

3 毛聪;平面磨削温度场及热损伤的研究[D];湖南大学;2008年

4 丁文锋;镍基高温合金高效磨削用单层钎焊立方氮化硼砂轮的研制[D];南京航空航天大学;2006年

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2 彭远志;大平面砂轮磨削温度的理论分析及数值仿真[D];重庆大学;2014年

3 朱鹏飞;基于温度场的成形法磨齿热影响机理研究[D];河南科技大学;2013年

4 周涛;合金渗碳钢20CrMnTi的成形磨削工艺试验及仿真研究[D];湖南大学;2012年

5 李聪;磨削加工表面烧伤机理及仿真研究[D];东北大学;2011年

6 马引平;超高速成型磨削工艺试验研究[D];东北大学;2011年

7 徐鹏;CBN砂轮高速磨削镍基高温合金实验研究[D];南京航空航天大学;2011年

8 严勇;金属材料超高速磨削温度场的有限元仿真[D];湖南大学;2009年

9 陈学文;湿磨温度场的理论研究及有限元仿真[D];天津大学;2007年

本文编号：2881716