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磨粒流加工控制叶片气膜孔重熔层去除量的方法

美高梅mgm 发布:美高梅mgm最新网站 发布日期:2022-06-11

气膜冷却技术是具有代表性的涡轮叶片重要结构改进之一,主要结构特点是在涡轮叶片前缘、叶身型面等部位设计了大量的气膜孔用于涡轮叶片冷却,孔径一般在0.2~0.8mm,空间角度复杂。因而,气膜孔的加工技术成为涡轮叶片制造的关键技术之一。

 目前,叶片气膜冷却孔的加工主要采用激光打孔、电火花打孔、电液束打孔等方法,各种方法均有各自的特点。激光打孔效率高,但重熔层较厚;电火花打孔重熔层相对较薄;而电液束打孔无重熔层,质量好,但效率较低。


发动机的涡轮叶片是发动机能够实现热力循环的关键零件,在发动机工作过程中,随着涡轮前温度的不断提高,以及受发动机燃烧室温度场不均、涡轮叶片材料自身抗高温能力的限制,叶片自身的冷却是解决耐高温问题的关键。目前改善叶片自身冷却性能的方法是在叶片的叶身一侧加工若干个冷却气膜孔,以实现气膜冷却,降低叶片温度,因此,

涡轮叶片冷却气膜孔的加工质量严重影响了发动机的可靠性。目前,批量加工涡轮叶片气膜孔的方法多是采用电火花加工,利用放电时局部瞬间产生的高温把金属蚀除下来,在叶片上形成熔融的直径在0.3-0.6mm之间的气膜孔,但是这种方法存在的问题是气膜孔孔壁表面上的合金熔融后再经冷却,会形成一层不规则的渣晶粒,也就是常说的重熔层,由于重熔层的晶粒不规则,晶间间隙很大,会形成不易被肉眼所察觉的微裂纹,叶片的整体机械性能受此影响,很容易出现叶片疲劳断裂,导致发动机空中停车,带来巨大的安全隐患和经济损失。

针对上述问题,目前的解决方法有两种,一是通过电化学或电解方法将重熔层去除,,二是直接向气膜孔中加入特别配制的腐蚀液,腐蚀掉重熔层,但是由于气膜孔的直径重熔层的去除质量不可控,采用上述方法无法很好地控制重熔层去除量,反而会给晶界带来腐蚀隐患,过腐蚀会伤害到叶片本体,反而起到反作用。

现有技术中还可以采用磨粒流加工去除叶片气膜孔重熔层,其中去除量与加工时磨料磨损程度、磨料容量、工作压力、磨料型号、磨削次数、设备自然升温和环境温度有关,磨料的损耗程度影响磨削质量,因设备自然升温引起的磨料黏度下降,降低磨削力,影响磨削质量,叶片不同气膜孔承受的内压不同,同等条件下的磨削量也不同,现有的磨粒流加工方法通常会通过调节这些参数,不断平衡这些因素,以达到最佳的磨削量


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