复杂结构的钛合金宽弦空心风扇叶片的双层制造工艺及其毛坯优化设计

钛合金宽弦空心风扇叶片是航空发动机的重要部件,具有复杂的结构特点,内部交替排列着减重空腔与加强筋,采用基于复杂超塑性成形的传统多层工艺成形难度大。针对以上问题,本文提出一种基于热成形和扩散连接技术的新双层制造工艺,并且规划了一条毛坯优化设计的基本技术途径,更可靠可控的构建了内部加强筋。借用ABAQUS软件数值模拟成形,分析成形结果的厚度均匀性、结构完整性和表面缺陷,以评估方法的实用性。以Ti-6Al-4V为成形材料,采用经尺寸优化后的最佳坯料,进行了一系列的实验来验证仿真结果。实验成功制造出无缺陷的缩比版钛合金宽弦空心风扇叶片,同时实验与仿真模拟结果非常吻合。     

TC4钛合金空心风扇叶片面板成形缺陷的蠕变修复

航空发动机用钛合金宽弦空心风扇叶片具有独特的结构特点,其外部为等厚面板,内部减重空腔与加强筋交替排列。成形中当叶片承受弯扭变形作用时,其局部面板会发生失稳产生凹陷,导致叶型超差。为了解决这一问题,提出了一种基于蠕变成形的钛合金空心风扇叶片面板修复方法,该方法采用气压加载,在较高的温度下,使凹陷部位发生蠕变变形,恢复到理论外形。针对某型TC4钛合金宽弦空心风扇叶片试验件进行面板气胀蠕变修复工艺的研究,对经历2次热循环的基体材料进行了高温蠕变拉伸试验,建立了材料蠕变模型,利用有限元软件ABAQUS对面板蠕变过程进行了数值模拟,考察了保压压力以及蠕变时间对于修复效果的影响,并选取了最佳的工艺参数进行实验。结果表明,运用气压加载蠕变修复工艺,采用最大保压压力为4 MPa的分段加压曲线,在750℃下经过1 h的气压加载,能够有效修复钛合金空心风扇叶片面板在弯扭预成形中产生的凹陷,可以作为辅助该类零件制造的一种有效方法。