發(fā)布時間：2020-08-01 09:21

【摘要】：擴壓器作為航空發(fā)動機的關鍵部件,其性能的好壞直接影響航空發(fā)動機的使用壽命。電解加工以其工具無損耗、批量生產(chǎn)加工成本低、適合加工難加工材料等優(yōu)點,已經(jīng)成為擴壓器制造的關鍵技術之一。本文以航空發(fā)動機擴壓器為加工對象,開展了套料電解加工技術研究,具體內(nèi)容如下:(1)針對特殊結構的擴壓器,采用套料電解加工方式并設計了電解加工流場。開展了出液敞開式和轉角式的流場對比仿真研究,優(yōu)化出液間隙和轉角間隙等參數(shù),結果表明,出液轉角式流場比敞開式更加均勻,當出液間隙為0.35 mm、轉角間隙為0.3 mm時,流場均勻性最優(yōu)。采用最優(yōu)的流場參數(shù)設計了密封夾具,開展了套料電解加工對比試驗研究,結果表明,在優(yōu)化的出液轉角式流場下,加工過程穩(wěn)定,實現(xiàn)了陰極進給速度0.5 mm/min的加工。(2)開展了變電壓減小擴壓器葉片錐度的研究。建立了減小錐度的數(shù)學模型,進行了變電壓減小葉片錐度試驗。結果表明,相比20 V的恒壓加工,采用15 V至19.02 V的變電壓加工,葉片錐度正切值從0.071減小到0.006。(3)開展了余量誤差等比例調節(jié)陰極修正的研究。建立了陰極修正數(shù)學模型,進行了陰極修正試驗。結果表明,使用余量誤差等比例調節(jié)陰極修正方法,葉片單面余量:左側面0.43-0.48mm;右側面0.38-0.43 mm;前緣0.46-0.52 mm。(4)針對航空發(fā)動機擴壓器,開展了特殊結構的擴壓器套料電解加工應用研究,優(yōu)化了工藝參數(shù),研制出擴壓器扇段試件,經(jīng)檢測,葉片單面余量:左側面0.45-0.49 mm;右側面0.37-0.46 mm;前緣0.48-0.54 mm,重復加工精度為0.072 mm,單個葉片加工時間為13.33 min。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V263
【圖文】：

南京航空航天大學碩士學位論文第一章 緒論.1 課題研究背景航空發(fā)動機作為飛機的心臟對飛機的性能起著至關重要的作用，因此其設計制造技術也了國內(nèi)外科研工作者的研究熱點。現(xiàn)代航空發(fā)動機的渦輪、壓氣機、風扇上大量使用整體如整體擴壓器、整體葉盤、整體葉環(huán)等來替代傳統(tǒng)裝配結構[1-3]。整體構件具有如下優(yōu)勢：（去了榫頭、榫槽以及相應的支撐結構，大大減輕了發(fā)動機風扇、渦輪轉子、壓氣機等重量。（2）整體構件沒有分體結構的多個零件的公差的疊加和裝配誤差，其允許的加工公差范圍來的零件要大[8]。（3）避免了分離件之間的磨損與微裂紋，航空發(fā)動機的安全可靠性大大，其工作壽命也得到了有效的延長[9]。圖 1.1 為傳統(tǒng)葉盤與整體葉盤的裝配結構示意圖。

（c）楔形擴壓器 （d）管式擴壓器圖 1. 2 整體式擴壓器實物圖3 航空發(fā)動機整體構件制造技術目前，各國的相關科研技術人員針對整體構件制造的關鍵技術進行了攻堅克難的研究了豐碩的成果，其中較為典型的先進制造技術包括精密鑄造技術、精密鍛造技術、多削技術、電子束焊接技術、電火花加工技術和電解加工技術，下文將對這幾種先進制行簡要的介紹。（1）精密鑄造技術是在傳統(tǒng)的鑄造技術基礎上與現(xiàn)代計算機技術、有限元仿真技術等發(fā)展而來[32-35]。如圖 1.3 所示為精密鑄造的鋁合金葉盤。美國 Howmet 公司在 20 世紀年代針對整體葉盤輪盤晶粒粗大的問題提出了 Grainex(GX)細晶鑄造與熱等靜壓 ( HI的技術[36]。2002 年，Bhaumik 等人采用由精密鑄造技術制造的 Mar-M-247 合金整體葉出其在持久試驗過程中葉片后緣失效的原因[37]。北京航空材料研究院通過整體細晶工了葉片晶粒度達 ASTM3—5 級，葉盤輪轂晶粒度達到了 ASTM2—3 級的整體葉盤[38]

葉片擴壓器[31]（c）楔形擴壓器 （d）管式擴壓器圖 1. 2 整體式擴壓器實物圖1.3 航空發(fā)動機整體構件制造技術目前，各國的相關科研技術人員針對整體構件制造的關鍵技術進行了攻堅克難的研究，并取得了豐碩的成果，其中較為典型的先進制造技術包括精密鑄造技術、精密鍛造技術、多軸數(shù)控銑削技術、電子束焊接技術、電火花加工技術和電解加工技術，下文將對這幾種先進制造技術進行簡要的介紹。（1）精密鑄造技術是在傳統(tǒng)的鑄造技術基礎上與現(xiàn)代計算機技術、有限元仿真技術等相結合發(fā)展而來[32-35]。如圖 1.3 所示為精密鑄造的鋁合金葉盤。美國 Howmet 公司在 20 世紀七八十年代針對整體葉盤輪盤晶粒粗大的問題提出了 Grainex(GX)細晶鑄造與熱等靜壓 ( HIP)相結合的技術[36]。2002 年，Bhaumik 等人采用由精密鑄造技術制造的 Mar-M-247 合金整體葉盤探索出其在持久試驗過程中葉片后緣失效的原因[37]。北京航空材料研究院通過整體細晶工藝鑄造了葉片晶粒度達 ASTM3—5 級，葉盤輪轂晶粒度達到了 ASTM2—3 級的整體葉盤[38]。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2777276