定向结晶钴基高温合金气膜孔电火花电解组合加工仿真研究
发布时间：2021-11-13 23:49
定向结晶高温合金具有较好的耐热性和抗蠕变性,广泛应用于航空发动机涡轮叶片的铸造,为了更好的提高叶片耐高温的能力,在涡轮叶片上加工气膜孔来降低涡轮叶片表面温度是一种较好的手段。但是常用的电火花加工气膜孔的方法会在气膜孔内壁残留一层再凝固层,再凝固层内部存在微裂纹和气孔,这会大大降低涡轮叶片的使用寿命。针对上述问题,本文研究了电火花电解组合加工气膜孔的方法,由电火花加工温度场仿真,分析了再凝固层的形成过程和影响因素,从流场角度分析了对电火花加工气膜孔和电解加工扩孔性能影响的因素,最后通过电化学仿真研究并改善了电解扩孔加工,本研究为定向结晶高温合金电火花电解加工打下了基础,结合了电火花加工的高精度和电解加工的无应力无再凝固层的优点,为无再凝固层加工涡轮叶片气膜孔提供了有效依据,具有重要的研究意义。本文在分析国内外研究现状的基础上,针对电火花加工过程中放电过程难以观测,多次脉冲加工后的形貌不好观测的问题,应用TRANSIENT THERMAL软件建立了电火花加工热源模型并进行了仿真。结果表明,第二次放电点在第一次放电的翻边上时,第二次放电点所产生的凹坑尺寸略大于第一次放电点所产生的凹坑尺寸,第...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电液束加工方法[3]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-控制系统，能够跟踪检测电极是否破损，主要用于涡轮工作叶片尾缘孔加工、气膜冷却孔、大深径比叶片小孔及高压涡轮导向叶片小孔，如图1-2所示为加工的小孔形貌，；德国MTU公司采用ECF（即CD）方法，在涡轮叶片深小孔的加工和叶片干涉孔的加工上使用该方法；俄罗斯已经在这个工艺上有所突破，已经把这几种方法应用在加工中，实现了玻璃管电极的快速封装，使用中性溶液加工[5]。从理论层面分析，电液束小孔加工过程中不会有热效应让小孔产生再凝固层和热影响区，但是电液束加工速度受其本身原理的影响，比较缓慢，由于工具电极和工件相隔距离比较远，加工过程中孔的形貌和轮廓得不到有效地控制、表面粗糙度差、难以加工得到具有特定形状的小孔[2]。图1-2电液束加工小孔体视镜形貌图[3]a)0.4mm孔径入口b)0.4mm孔径出口图1-3飞秒小孔加工电镜图[12]激光制孔其原理是利用聚焦后含有高能量密度的激光（功率密度一般应大于105W/cm2）与材料作用，实现材料在非常短时间内受热气化及熔化，在这个过程中瞬时高压能让气体迅速膨胀造成爆炸冲击气流，把大部分熔化材料在短时间内溅射出去而形成小孔，但少数未能溅射出去的熔融物残留了下来，且附着在孔壁上凝
飞秒小
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡轮叶片电解加工的流场仿真分析[J]. 赵晗,范庆明. 机械制造. 2020(03)
[2]电液束加工特性及小孔形貌控制技术研究[J]. 潘志福,傅军英,张明岐. 航空制造技术. 2020(04)
[3]基于内冲液的电火花小孔加工间隙流场仿真研究[J]. 刘宇,刘创业,马付建,杨大鹏,沙智华,黄文丽,张生芳. 航空制造技术. 2020(04)
[4]一孔两锥复杂型孔的电解加工旋转流场仿真及工艺试验[J]. 冯鑫,唐霖,翟凯鸽,冀蕴,王朝,雷庆斌. 电加工与模具. 2019(05)
[5]飞秒激光加工超硬材料的研究进展[J]. 魏超,马玉平,韩源,张遥,陈雪辉. 激光与光电子学进展. 2019(19)
[6]探究航空发动机小孔特种加工技术[J]. 樊文泽. 中国设备工程. 2018(15)
[7]热障涂层高温合金气膜孔电火花加工技术研究[J]. 王力,张国伟,郭永丰. 航空制造技术. 2018(15)
[8]复杂结构单晶涡轮叶片气膜孔制孔质量控制及改进研究[J]. 姜祖岗,张保文,赵文彬. 装备制造技术. 2018(06)
[9]飞秒激光气膜孔对面壁无损伤制孔工艺研究[J]. 田东坡,贺斌,李朋,焦悦. 航空精密制造技术. 2018(02)
[10]交叉孔电化学去除毛刺电场仿真分析[J]. 郭英杰,刘嘉航,李杰,王丽媛,董华军. 大连交通大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]基于热-流耦合分析的电火花加工材料蚀除及表面质量研究[D]. 唐佳静.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]精密微孔电火花电化学组合加工技术研究[D]. 何小龙.哈尔滨工业大学 2012
[2]静压滑环间隙流场特性及其应用研究[D]. 唐拥林.广东工业大学 2007
[3]DZ40M高温合金的再结晶及其对合金力学性能的影响[D]. 濮晟.南京航空航天大学 2007
本文编号：3493949
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电液束加工方法[3]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-控制系统，能够跟踪检测电极是否破损，主要用于涡轮工作叶片尾缘孔加工、气膜冷却孔、大深径比叶片小孔及高压涡轮导向叶片小孔，如图1-2所示为加工的小孔形貌，；德国MTU公司采用ECF（即CD）方法，在涡轮叶片深小孔的加工和叶片干涉孔的加工上使用该方法；俄罗斯已经在这个工艺上有所突破，已经把这几种方法应用在加工中，实现了玻璃管电极的快速封装，使用中性溶液加工[5]。从理论层面分析，电液束小孔加工过程中不会有热效应让小孔产生再凝固层和热影响区，但是电液束加工速度受其本身原理的影响，比较缓慢，由于工具电极和工件相隔距离比较远，加工过程中孔的形貌和轮廓得不到有效地控制、表面粗糙度差、难以加工得到具有特定形状的小孔[2]。图1-2电液束加工小孔体视镜形貌图[3]a)0.4mm孔径入口b)0.4mm孔径出口图1-3飞秒小孔加工电镜图[12]激光制孔其原理是利用聚焦后含有高能量密度的激光（功率密度一般应大于105W/cm2）与材料作用，实现材料在非常短时间内受热气化及熔化，在这个过程中瞬时高压能让气体迅速膨胀造成爆炸冲击气流，把大部分熔化材料在短时间内溅射出去而形成小孔，但少数未能溅射出去的熔融物残留了下来，且附着在孔壁上凝
飞秒小
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡轮叶片电解加工的流场仿真分析[J]. 赵晗,范庆明. 机械制造. 2020(03)
[2]电液束加工特性及小孔形貌控制技术研究[J]. 潘志福,傅军英,张明岐. 航空制造技术. 2020(04)
[3]基于内冲液的电火花小孔加工间隙流场仿真研究[J]. 刘宇,刘创业,马付建,杨大鹏,沙智华,黄文丽,张生芳. 航空制造技术. 2020(04)
[4]一孔两锥复杂型孔的电解加工旋转流场仿真及工艺试验[J]. 冯鑫,唐霖,翟凯鸽,冀蕴,王朝,雷庆斌. 电加工与模具. 2019(05)
[5]飞秒激光加工超硬材料的研究进展[J]. 魏超,马玉平,韩源,张遥,陈雪辉. 激光与光电子学进展. 2019(19)
[6]探究航空发动机小孔特种加工技术[J]. 樊文泽. 中国设备工程. 2018(15)
[7]热障涂层高温合金气膜孔电火花加工技术研究[J]. 王力,张国伟,郭永丰. 航空制造技术. 2018(15)
[8]复杂结构单晶涡轮叶片气膜孔制孔质量控制及改进研究[J]. 姜祖岗,张保文,赵文彬. 装备制造技术. 2018(06)
[9]飞秒激光气膜孔对面壁无损伤制孔工艺研究[J]. 田东坡,贺斌,李朋,焦悦. 航空精密制造技术. 2018(02)
[10]交叉孔电化学去除毛刺电场仿真分析[J]. 郭英杰,刘嘉航,李杰,王丽媛,董华军. 大连交通大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]基于热-流耦合分析的电火花加工材料蚀除及表面质量研究[D]. 唐佳静.哈尔滨工业大学 2018
硕士论文
[1]精密微孔电火花电化学组合加工技术研究[D]. 何小龙.哈尔滨工业大学 2012
[2]静压滑环间隙流场特性及其应用研究[D]. 唐拥林.广东工业大学 2007
[3]DZ40M高温合金的再结晶及其对合金力学性能的影响[D]. 濮晟.南京航空航天大学 2007
本文编号：3493949
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