精铸涡轮叶片非线性收缩率计算方法的研究

在航空发动机涡轮叶片精铸模具设计过程中,铸件收缩率计算是比较重要的环节.文章以实测数据为基础,讨论了3种不同的收缩率计算方法.通过对3种计算方法得出的收缩率进行比较,得出了较为精确、有效的收缩率计算方法即基于叶片截面内切圆圆心的计算方法,并得出了叶身收缩率呈非线性非均匀分布的结论.     

飞秒激光螺旋加工小孔几何参数演化实验研究

为了研究飞秒激光螺旋加工工艺参数对小孔成形过程的影响,以304不锈钢为靶材,选取飞秒激光螺旋钻孔工艺的主要参数,基于L25(56)正交表设计了5因素5水平正交实验,分析单脉冲能量、重复频率、旋转速率、焦点下移速率、吹气压力对烧蚀深度影响的显著水平;基于反向传播(BP)神经网络建立这5个因素与材料烧蚀深度之间的关系模型,并利用正交实验数据对网络进行训练,通过附加钻孔实验数据对所建立网络的泛化能力进行测试,结果表明所建立的模型预测误差在3%以内;针对螺旋钻孔的特征参数——焦点下移速率设计单因素实验,得到了飞秒激光螺旋钻孔过程中焦点下移速率对小孔成形影响的规律。     

高温合金定向凝固界面换热系数逆向求解算法与应用

使用双铂铑(Pt-Rh₃₀/Pt-Rh₆（B）)热电偶采集单晶叶片定向凝固过程温度场数据,基于数值模拟逆向求解出定向凝固过程中高温合金DD6与模壳之间的界面换热系数,并分析了界面换热系数随界面温度变化的关系。采用得到的界面换热系数,基于ProCAST数值模拟,得到的仿真温度场数据与实测温度场数据吻合良好,单晶叶片定向凝固过程数值模拟精度得到有效提高。     

陶瓷型芯结构对涡轮叶片型面精度影响的仿真研究

在精密铸造成形过程中,陶芯对凝固收缩存在机械阻力,因此,陶瓷型芯的复杂结构对空心涡轮叶片型面尺寸精度有较大的影响。基于精铸数值模拟方法,分析了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律。借助ProCAST软件对空心涡轮叶片的凝固过程进行仿真,获得变形位移场。分析了由三种不同结构陶瓷型芯所得的位移场,采用位移量变形趋势图对比的方式揭示了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律,为模具优化提供量化依据。     

航空涡轮叶片精铸模具型腔优化设计系统

针对航空涡轮叶片精铸模具型腔设计中存在的精度控制问题,开发了航空涡轮叶片精铸模具型面优化设计系统.基于主流的CAD/CAM软件和无损检测平台等,建立多信息融合的精铸模具型面优化设计平台.主要包括基于三维收缩率模型的模具型腔设计、基于收缩率模型的铸件位移场预测、基于位移场预测的模具型腔虚拟修模.在叶片多源测量数据及数值模拟的基础上建立叶片精铸位移场模型,结合反变形补偿设计基本原理,实现模具型面的优化设计.     

基于CMM的叶片测点采样分布方法研究

三坐标测量是复杂叶片外形精度检测的重要手段之一.针对自适应曲率采样、混合采样在大曲率处采样点过密集及在小曲率处过稀疏的缺点,通过优化曲率半径比,并结合叶片的结构特征,提出了一种自适应的分段曲率采样算法,进而对叶片CMM测量点的采样分布进行研究.研究结果表明:在测量点数相同的情况下,与均匀采样和混合采样算法相比,分段曲率采样算法可以使测量点的分布能更好的反映叶片CAD形状,从而提高叶片的三坐标测量效率.     

基于ANSYS的数控托架变形求解方法研究

介绍了数控托架的运动情况,在总结数控托架的变形规律的基础上,根据ANSYS分析的结果,运用拉格朗日插值法构造数控托架的变形方程,避免了大量参数的求解.本方法在工程实践中有效地解决了误差过大的问题,取得了良好的效果.     

空心涡轮叶片近净形过程变形分析与控制

针对高精度复杂空心涡轮叶片成形精度难控制问题,基于光学测量型面的数据偏差分析技术,开展涡轮叶片实测数据的处理与配准及凝固收缩多因素耦合变形等关键技术研究.并在此基础上,综合考虑叶片体积收缩补偿和弯扭复合变形补偿等因素,建立空心涡轮叶片近净形过程位移场,完成空心涡轮叶片精铸模具犁腔的逆向修复设计.研究结果表明:该方法能够有效地控制叶片尺寸精度与尺寸稳定性,提高了模具犁腔精度及可靠性,具有极为重要的理论意义和工程实用价值.     

基于UG二次开发的单晶涡轮叶片浇注系统建模

单晶涡轮叶片的制备通常采用定向凝固技术在真空炉中进行,适用于单晶凝固模拟的有限元模型结构复杂,前处理难度大。针对此问题,基于UG二次开发实现了单晶涡轮叶片浇注系统的参数化建模,简化复杂浇注系统的设计工作,提高建模效率和准确性。参数化建模同时会自动消除浇注系统各部分的重合面,从而在网格剖分时避免交错面的产生,减少网格错误,节省前处理时间。     

精铸涡轮叶片蜡模模具型面优化设计方法

提出一种基于有限元法的精铸涡轮叶片蜡模模具型腔优化设计方法。首先,计算出涡轮叶片在凝固和冷却过程中的非均匀、非线性收缩变形量;然后,基于本文提出的位移场反向迭代算法,确定优化的蜡模模具型腔。以A356合金涡轮叶片为例,采用提出的涡轮叶片模具型腔优化设计系统,经过精度评估,尺寸误差得到了大幅度降低。数值模拟与实验结果吻合良好,经过4次迭代优化,涡轮叶片的总体形状误差从0.515815mm降低至0.001978mm。