Технология изготовления интегральных блисков

В настоящее время зарубежные технологии изготовления бликов в основном включают в себя: сварочную технологию, технологию фрезерной обработки, технологию изготовления прецизионной ковки, технологию электролитической обработки и т. Д. Принятый технологический процесс: прецизионная ковка + обработка с числовым программным управлением; прецизионная сварка + обработка с числовым программным управлением; прецизионное литье из высокотемпературных сплавов Заготовка + горячее изостатическое прессование. Основное применение технологии производства показано в Таблице 1. Соединенные Штаты, Великобритания, Россия и другие развитые страны занимают лидирующие позиции в области производства интегральных блисков, и у них есть современное фрезерное и сварочное оборудование.

image.png

В последние годы отечественные исследования технологии изготовления авиационных блисков достигли определенного уровня, и реализовано комплексное производство блисков. Благодаря анализу структуры блиска и требований производственного процесса, бытовое использование процессов производства композитов в основном разделено на: изготовление формовочных заготовок, прецизионная обработка формованием, полировка поверхности, обработка поверхности и другие процессы, каждая стадия процесса имеет множество технологических процессов. , и многие технологические процессы объединяются, чтобы сформировать множество различных общих процессов производства бликов. В то же время некоторые из них все еще находятся на стадии исследований и разработок, а их технологический процесс и ключевые технологии показаны на Рисунке 2.

Технология вырубки, близкой к форме

Технология точной вырубки интегрального блиска развивается в направлении почти формовки. Технология почти формовки стала важной технологией в области обработки материалов. Он отличается низкой стоимостью, гибкостью работы и коротким периодом выхода на рынок и решает ключевые моменты при изготовлении интегрального блиска. Технологии производства для повышения эффективности производства и достижения цели экономии материалов и энергии. Технология почти формовой вырубки при производстве блисков в основном включает в себя: технологию точной ковки, технологию точного литья, технологию электронно-лучевой сварки, технологию линейной сварки трением и т. Д.

01

Технология точной ковки

В настоящее время встроенный блиск в основном использует процесс точной ковки в качестве метода вырубки. Эта технология может не только сэкономить драгоценные металлы, уменьшить объем обработки труднообрабатываемых материалов, но также улучшить усталостную прочность и срок службы всего блиска. В современной технологии точной штамповки, во время почти процесса формования блиска, поковки блиска точно проектируются. Лезвия и диск оставлены с небольшим запасом. Необходимо обеспечить достаточную деформацию и форму лопаток. Применение технологии изотермической ковки и технологии сверхпластической изотермической штамповки обеспечивает гарантию процесса вырубки дисков компрессора из суперсплавов и титановых сплавов и обеспечивает превосходную структуру и механические свойства.

Компания GE из США применила технологию изотермической ковки для изготовления лопаточного ротора компрессора с лопастями, что позволило увеличить коэффициент использования материала в 4 раза. Точность размеров прецизионных кованых деталей может достигать 0,1 ~ 0,25 мм, а шероховатость поверхности может достигать 0,4 ~ 1,6 мкм. Отечественная компания Baoshan Iron and Steel Co., Ltd. провела углубленные исследования технологии изотермической ковки интегрального блиска из титанового сплава и разработала упрощение, уточнение, пресс-форму, формовку и т. Д. Чертежа штамповки, а также выполнила формовку. Испытание интегрального блиска из титанового сплава, и результаты ковки показали, что в каждой части ковки нет складок и других дефектов, а форма хорошая.

02

Технология прецизионного литья

Благодаря новой разработке технологии прецизионного литья и программного обеспечения для численного моделирования литья, особенно глубокому изучению теории направленной кристаллизации и горячего изостатического прессования металлических материалов, улучшается структура и характеристики литейных сплавов, прогнозируется литье. размерная деформация, дефекты отливки и оптимизация процесса отливки. Играя все более важную роль, не только значительно улучшает структуру и характеристики литого сплава, но также решает проблему усталостных трещин на поверхности лопатки вдоль границы зерен, перпендикулярной направлению основного напряжения лопатки, улучшает сопротивление усталости лопатки. лезвие и уменьшает поверхностные трещины.

В 1970-х годах в США проводились обширные исследования процесса литья цельных блисков с направленными лопастями и равноосными мелкозернистыми ступицами, и была успешно реализована технология литья встроенных блисков с двумя характеристиками, основанная на материалах из направленных сплавов Mar2M247 и CM681, а именно: Лопасти блиска - столбчатый ориентированный кристалл, рулетка - кристалл равноосной формы.

Национальный институт авиационных материалов провел углубленное исследование технологии прецизионного литья интегрального блиска, проанализировав выбор материалов из сплава с двойными характеристиками, метод формирования интегральной структуры блиска, меры контроля, параметры процесса литья и влияние термической обработки на механические свойства блиска. , Разработал специальное устройство для процесса литья, чтобы получить радиальный градиент температуры во время процесса затвердевания лопатки, и успешно отлил лопаточный диск турбины диаметром 120 мм и 34 лопатки с помощью различных схем испытаний, как показано на Рисунке 3.

image.png

Рисунок 3 Образец отливки интегрального блиска.

03

Технология электронно-лучевой сварки

Электронно-лучевая сварка - это метод использования ускоренных и сфокусированных электронных лучей для бомбардировки сварных деталей, помещенных в вакуум или без вакуума, и использования генерируемой тепловой энергии для выполнения сварки. Электронно-лучевая сварка легко реализуется при сварке металлических материалов с глубоким проплавлением. Он имеет такие преимущества, как узкий сварной шов, большое соотношение сторон, небольшая зона термического влияния сварного шва, простой и точный контроль параметров процесса сварки, хорошая воспроизводимость и стабильность, а также преимущества автоматического режима.Технические преимущества, такие как отслеживание шва, быстрый поток. прогиб и сварка в ванне с несколькими расплавами делают его широко используемым в аэрокосмической и других отраслях промышленности.

Благодаря раннему развитию электронно-лучевой сварки и относительно развитой технологии, она впервые была использована в процессе изготовления блисков. Согласно соответствующим данным, блиск вентилятора третьей ступени EJ200 был первым блиском, сформированным с помощью технологии электронно-лучевой сварки. Отдельные лопасти свариваются в лопаточное кольцо электронным лучом, а затем кованые и обработанные электролитическим способом перемычки диска и лопаточное кольцо свариваются с помощью технологии электронно-лучевой сварки, образуя единое лопаточное кольцо.

В Китае процесс электронно-лучевой сварки блиска в основном применяется к блиску из титанового сплава, и многие исследовательские институты провели большое количество исследовательских испытаний электронно-лучевой сварки блиска. Технический центр AVIC Shenyang Liming Aero Engine Co., Ltd. провел множество исследований по методам контроля деформации в процессе электронно-лучевой сварки блиска TC4 и предложил комплексное применение оптимизации процесса сварки, жесткой фиксации, вакуумного нагрева обработка и локальный нагрев электронным пучком. Метод контроля деформации и с помощью связанных экспериментов эффективно контролирует сварочную деформацию и реализует изготовление всей блисковой структуры электронно-лучевой сварки.

Технология блисков для электронно-лучевой сварки широко используется в отечественном производстве блисков из-за своей высокой стабильности, но ее ограничение состоит в том, что она подходит только для процесса сварки блисков из титанового сплава и для сварки блисков из жаропрочных сплавов. . Существуют серьезные технические недостатки, и необходимы более глубокие исследования.