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叶片电解精加工研究 [2012/8/5] |
摘要:发动机压气机零级静子叶片,材料为钛合金TC4, 其叶身型面及进、排气边目前采用数控铣加工方法完成,数控铣加工后单面留有(0.15~0.30)mm的余量, 再由抛光工序进行抛光加工,最后达到设计图纸的要求。由于该叶片的型面比较薄(最薄处仅为0.48mm),受切削力的影响叶片型面容易发生变形,尤其是钛合金在抛光过程中, 由于受摩擦热的影响,叶片容易产生变形,影响加工质量,且加工效率较低,我们通过对叶片型面进行电解精加工的研究,摸索精电解加工工艺参数和各种相关数据,实现叶片型面小余量或无余量加工的目标,降低成本、提高效率,为新机发展做出应有的贡献。 去除金属材料的一种加工工艺,电解成型加工是通过工件阳极的不断溶解,工件阴极不断地向工件进给,将工具(阴极)已有的型面复制到工件(阳极)上,从而形成零件型面的加工工艺方法(如图1),其复制成形的精度受诸多方面因素的影响,如机床本身的控制精度、工件型面的曲率半径大小、加工电压、电流密度、平衡间隙大小、电解液配方、温度、流量等,对于钛合金材料的电解加工,更有其特殊性,如要求有较高的电流密度和较高的电解液温度,否则易出现点腐蚀,当使用NaCI电解液时,温度应控制在40℃以上,可得到较好的表面质量和粗糙度。 图1: 叶片外型尺寸及叶型截面示意图2. 设计要求2.1 设计要求发动机上压气机零级静子叶片,安装在发动机可调叶片的后面,承受着较大负荷,是发动机上重要零件之一,毛坯是模锻件TC4 钛合金,对叶片型面的要求是:在距进、排气边缘5mm 范围内透光不大于0.06mm,其余部位不大于0.12mm.⑵Ⅰ-Ⅰ截面以上型面及Ⅷ-Ⅷ以下型面按标准样件检验。⑶各截面间的中间截面应平滑转接叶片型面叶身与缘板的转接半径应抛光,不允许有划伤、切痕和压伤。 4 工艺试验4.1 分组10 个叶片按余量的多少分成两组进行试验,将每个叶片的各截面样板肋下余量打磨一致,盆、背余量差控制在小于0.10mm 以内。 4.3 工艺试验结果4.3.1 叶片测量我们用上述的工艺参数加工出3 个理想的叶片,其电解加工前、后型面透光、肋下间隙及余量见表4: 4.3.2 叶片理化检测取 2 个叶片,在每个叶片上切割两条宽3.5mm、长40mm 的试验条做理化测氢检查,1#、2#试验条对应的叶片号为:0511-1-11-23; 3#、、4#试验条对应的叶片号为:0511-1-11-12;测氢的数据应小于标准值0.012%,从测量的结果来看氢含量远小于标准值,其检测结果见测试分析及主要试验报告。 5 结果讨论与分析在现有的加工条件下,通过以上的工艺参数试验加工出3 个理想的叶片,电解加工后的余量小于0.1mm,如果需要工程化应用要做以下几方面工作: |