基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺

航空发动机涡轮叶片裂纹的修复是飞机修理工作中的难题,目前国内对涡轮叶片裂纹的修复工艺研究甚少。本文研究了基于激光熔覆技术的航空发动机涡轮叶片裂纹修复新工艺,设计出了涡轮叶片裂纹的激光修复系统,得出了修复工艺过程和主要工艺参数。应用该工艺修复叶片裂纹,其质量满足使用需要。     

面向航空铸造叶片检测的线激光传感器设计与实现

航空涡轮叶片是航空发动机的核心部件之一,内部结构复杂,铸造精度要求髙,传统接触式三坐标检测或人工卡板检测效率低下,难以满足叶片全检需求。设计了一款面向航空铸造涡轮叶片检测用线激光传感器,建立了线激光三角测量数学模型,通过控制变量法优化传感器结构参数,实验测试证明双球距离精度可达0.02 mm.本文设计的线激光测量传感器,可推广应用于航空铸造叶片型面检测、核电锻造叶片余量检测与变形矫正等,具有广泛的应用前景。     

德玛吉森精机

正LASERTEC 65增材制造(AdditiveManfacturing)增材制造(3D打印)技术是一项全新的高度复杂和个性化的生产方式,德马吉森精机(DMG MORI)凭借LASERTEC 65增材制造工艺,推出了一台复合机床,该机床将创成式激光堆焊技术集成到一台全功能的5轴铣床中,实现激光堆焊和铣削加工质量的增材生产方式。该台机床通过粉末喷嘴进行激光堆焊与铣削加工共同构成独特的复合技术,为用户提供全新的应用。其在生产中通过粉末喷嘴进行金属堆焊,速度比粉床方式快近20倍。     

基于Geomagic Studio的航空发动机叶片曲面建模

航空发动机涡轮叶片对建模精度有很高的要求,传统的通过软件绘制的方法不能满足航空发动机叶片的异构曲面的特性。采用逆向建模技术,通过光学测量系统获得涡轮叶片的点云文件,利用Geomagic Studio软件得到叶片的精确模型。偏差分析结果表明:所得叶片模型具有良好的平滑性和完整性,且相较于同类方法具有更高精度。     

涡轮叶片位移场模型变形特征解耦方法研究

为了有效提高航空发动机精铸涡轮叶片的成形精度,提出一种涡轮叶片位移场模型的变形特征解耦方法。首先通过对批量叶片进行检测,获取型面数据后与叶片设计模型配准及偏差计算得到叶片精铸位移场;在对精铸位移场进行分析和研究的基础上,确定叶片铸件变形的分布规律。研究精铸涡轮叶片的变形特征,通过位移场的解耦分析把精铸位移场中的任意位移矢量分解成收缩误差变形矢量、弯曲变形矢量、扭转变形矢量。分离出的精铸变形特征可应用于精铸涡轮叶片模具型腔优化过程中,对提高模具型腔的设计质量及涡轮叶片的成形精度具有重要意义。     

K418高温合金多层多道激光熔覆工艺研究

为修复某型涡轮导向器损伤叶片,在K418高温合金基底上自配粉末进行了多层多道激光熔覆试验,优化了工艺参数,分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的硬度,研究了激光熔覆修复某型涡轮导向器损伤叶片工艺的可行性。结果表明,当激光功率为730W,保护气流1．5L／min,扫描速度为8mm／s,搭接系数为50％时,可获得宏观和微观上均没有缺陷的熔覆层;熔覆层区组织由柱状枝晶与等轴晶组成,工艺参数影响晶粒大小;激光熔覆层平均显微硬度值为415HV;通过优化工艺参数可达到修复和强化叶片的目的。     

高效率的粉床式增材制造技术

<正>2013年以来,DMG MORI不断丰富增材制造产品线。最早推出了LASERTEC 3D和LASERTEC 3D hybrid喷粉式激光堆焊机床。2017年,DMG MORI收购了REALIZER公司,由此进入粉床式增材制造领域,并正在成为金属工件增材制造的全球和全能型供应商。     

基于激光自混合原理的涡轮叶片转速与叶尖间隙动态同步测量方法

针对在高温等恶劣环境下,航空发动机高转速下涡轮叶尖间隙测量稳定性差、易受干扰、精准度低等问题,提出一种基 于激光自混合原理的涡轮叶片转速与叶尖间隙动态同步测量方法。 首先,提出基于三镜 F-P 腔模型的自混合干涉模型,并以此 为基础构建测速和测距的数学模型;其次着重研究了涡轮叶片转动下动态自混合干涉信号的处理,将采集到的信号依次经过带 通滤波以及小波降噪处理,再用 FFT 进行处理得到频率,由此求得叶尖间隙值;之后分别进行静态和动态激光自混合干涉测距 实验进行验证;最后探讨影响动态测量的误差源,并对测量系统以及算法进行优化补偿。 实验结果证明,该方法可以有效地提 高涡轮叶片转速与叶尖间隙的同步测量的稳定性及精度,测速相对误差为 1% ,叶尖间隙测量误差为 23 μm。     

航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析及验证

针对航空发动机带冠涡轮叶片振动特性分析时,将叶冠工作面一体等效的处理方式导致叶片频率计算精度降低的问题,开展了带冠涡轮叶片盘振动特性研究.提出了一种考虑变形和叶冠工作面实际接触面积的带冠涡轮叶片建模方法,以某型带冠涡轮叶片为对象,采用上述方法完成叶片建模和模态分析,并进行整机动应力测试试验验证,结果表明:采用该模型计算得到的叶片1阶共振频率与实测共振频率基本吻合,两者差异在7％以内.研究工作可为航空发动机带冠涡轮叶片振动设计提供参考.     

航空发动机部件激光冲击强化研究进展与展望

航空发动机部件服役环境恶劣、工作载荷复杂,容易发生高周疲劳断裂,严重影响发动机安全可靠性.激光冲击强化是一种新兴的表面塑性强化技术,可通过残余压应力预制和微观组织改善显著提升金属材料高周疲劳性能,已在航空发动机部件生产和修理中实现了批量化应用.将深入讨论风扇/压气机叶片、涡轮叶片、涡轮盘、机匣、作动筒、导管、齿轮等部件激光冲击强化研究进展和应用情况及有待解决的问题,分析总结近年来航空发动机部件激光冲击强化研究历程及特点,并就未来设备、机理、工艺和应用等方面研究进行展望,希望通过全行业、全技术链的力量创新协同,推动激光冲击强化技术在我国航空发动机部件上的规模化工业应用.     

叶片螺旋角对气体涡轮流量计性能影响的分析

在分析气体涡轮流量计结构和数学模型的基础上,针对涡轮叶片螺旋升角对仪表性能的影响,以安装35°、45°和55°三种不同叶片螺旋升角涡轮的DN150型气体涡轮流量计作为实验对象,搭建仪表负压检测平台,分别对仪表系数、压力损失和计量精度进行实验检定与对比分析。实验结果表明,合理设计涡轮叶片螺旋升角能显著改善气体涡轮流量计的性能,为叶片螺旋升角进一步优化及其对仪表性能影响规律的研究提供了实验基础。     

复杂背景下三维弯曲表面红外测温修正

航空发动机涡轮叶片的断裂脱落与叶片温度密切相关,准确测量涡轮叶片温度对航空发动机的安全运行具有重要意义。针对涡轮叶片材料发射率不均匀、周围高温物体反射严重以及探测角度变化等因素导致传统红外辐射测温方法精度难以保证的问题,基于辐射传输理论与红外热成像测温原理,分析了对红外测温结果影响的主要因素,提出了复杂背景下三维弯曲表面红外辐射测温的修正模型。通过设计实验测量获得弯曲表面的发射率、双向反射分布函数、角系数等重要参数,根据提出的温度修正模型,得到弯曲表面红外修正温度。通过与典型位置上热电偶的测温结果对比,测温误差由修正前的4%左右下降到1%以内,证明了所提的修正模型具有较高的精度和适应性,可为涡轮叶片气动传热试验技术的提升和航空发动机等重大装备的研制提供支撑。     

低压两级涡轮叶片修缘对涡轮效率影响研究

运用三维数值模拟技术,对一个多级轴流空气涡轮的低压两级原型4排叶片进行了数值计算和流场分析.然后分别对低压一、二级前缘和尾缘进行修缘的修缘叶片两级涡轮进行数值计算,并与原型叶片的计算结果进行比较,确定其对低压涡轮效率的影响.计算结果表明:采用修缘叶片的涡轮效率均小于原型叶片的效率,涡轮效率随着修缘量的增大逐渐降低.     

涡轮转子叶片对称加工用双主轴铣削机床

为了提高磁悬浮分子泵中硬铝合金整体涡轮转子叶片的加工效率,提出了一种新型的双主轴卧式铣削机床结构。通过介绍其他典型类型机床加工整体涡轮转子叶片的特点,阐述了这种新型机床加工硬铝合金整体涡轮转子叶片的特性及对称加工的实现方法。新型双主轴卧式铣削机床使硬铝合金整体涡轮转子叶片的加工效率理论上可提高近一倍,并且由于分度误差累积的减小使其加工精度相对提高。同时,与购买两台传统机床相比能够降低设备成本。     

涡轮叶片熔模铸造工艺研究

介绍了熔模铸造涡轮叶片技术的发展以及该技术生产涡轮叶片的工艺过程,并对铸件的缺陷进行了分析.     

军用技术转民用推广目录(续)

正66大尺寸单晶空心叶片制备技术【技术开发单位】中国科学院金属研究所【技术简介】大尺寸单晶空心叶片消除了晶界这一高温薄弱结构,因而具有优异的高温性能,已逐渐成为先进燃气涡轮发动机的首选叶片。但是,国内由于铸造技术水平的限制,对于200 mm以上的燃气涡轮发动机用叶片,仍采用多晶叶片,因而涡轮发     

可在一次装卡中完成增材和减材制造的混合式加工机床

DMG MORI公司独特的混合式加工解决办案，是一项令众人瞩目的新技术，它将铣削加工技术与激光金属沉积加工工艺结合在一起，应用于一台具有完整钎削功能的LASERTEC 65型激光熔覆加工机床上。该工艺采用了一套粉末喷嘴，其在粉末床中的加工速度要比激光烧结加工技术快20倍。增材制造技术市场一直在迅速增长之中，但迄今为止，在大多数情况下只适合于制造无法用其他方法生产的样品和小型零件。     

航空发动机涡轮叶片叶尖损伤修复自适应加工技术研究与应用

损伤的涡轮叶片修复对航空发动机的检修及延寿具有重要意义。综述了某镍基铸造高温合金涡轮工作叶片修复技术的研究进展,重点介绍了叶尖部位自适应机械加工的修复方法,深入阐述了试验加工过程与验证结果,并对涡轮叶片修复技术的发展前景进行了展望。     

基于简化点云带动的涡轮叶片快速配准技术

针对涡轮叶片密集点云数据与计算机辅助设计模型配准速率慢、耗费时间长的问题,提出基于简化点云带动涡轮叶片快速配准的方法。基于叶片的三维光学扫描数据和计算机辅助设计模型,采用均匀采样法和曲率采样法简化点云模型数据,通过最近点迭代和奇异值分解相结合的配准方法,实现叶片密集点云模型与计算机辅助设计模型的快速配准,并对配准精度和速度进行了统计分析。结果表明,基于均匀采样法简化的点云数据模型带动的配准,在保证配准精度的前提下能有效提高配准效率。     

某航空发动机单晶涡轮叶片研制及应用

某航空发动机所用的K465合金高压涡轮叶片在使用条件下的强度安全裕度较低,在使用考核中造成了高压涡轮叶片烧蚀断裂故障。为保证发动机的性能、寿命及材料整体匹配性的要求,开展了某单晶高温合金及涡轮叶片的研制及应用研究。研制的单晶高温合金不但具有卓越的高温性能,而且还具有优异的工艺性能和抑制再结晶能力。批量试制出了合格的某发动机单晶涡轮叶片,形成了一系列该单晶涡轮叶片工程化制备生产用工艺规范和单晶叶片铸件验收暂行技术条件;单晶涡轮叶片试验件已通过了热冲击试验、振动疲劳试验、转子超温超转试验和发动机整机长期试车试验考核,经受住了严苛的考验。该单晶叶片的研制成功,填补了国内同类产品的空白,该研究成果也可用于其他高推比发动机。