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涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究

于建华 李勋 丁志纯

于建华, 李勋, 丁志纯. 涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (11): 144-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022
引用本文: 于建华, 李勋, 丁志纯. 涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究[J]. 制造技术与机床, 2022, (11): 144-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022
YU Jianhua, LI Xun, DING Zhichun. Research on deformation control method during the machining of turbine disk fir-tree slot[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (11): 144-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022
Citation: YU Jianhua, LI Xun, DING Zhichun. Research on deformation control method during the machining of turbine disk fir-tree slot[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (11): 144-149. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022

涡轮盘榫槽加工工艺及变形控制方法研究

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2022.11.022
基金项目: 国家科技重大专项(2018ZX04005001)
详细信息
    作者简介:

    于建华,男,1985年生,博士,高级工程师,主要研究方向为航空发动机关键零部件先进与低成本制造工艺技术、长寿命制造技术。E-mail:numerical@126.com

    通讯作者:

    李勋,1980年生,博士,副教授,主要从事机械加工表面完整性及抗疲劳加工技术、复杂曲面高效高质磨削技术和装备等方面的研究工作。E-mail:lixun@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V261.2

Research on deformation control method during the machining of turbine disk fir-tree slot

  • 摘要: 涡轮盘毛坯粉末冶金制备工艺过程中形成的内部残余应力是影响榫槽尺寸精度和使用稳定性的重要因素。分析了加工过程中材料残余应力导致变形的机理,提出了“线切割+磨削”的变形控制组合加工工艺。针对涡轮盘榫槽的加工变形特点,设计V形槽实验测量出了涡轮盘残余应力变形规律,进而提出采用大余量粗切释放应力、小余量精切修复变形的加工工艺,此方法可有效控制榫槽加工中的残余应力变形,保证了磨削工序的余量均匀。通过磨削去除重融层并保证精度的使涡轮盘榫槽精加工余量获得较好的一致性。最终,磨削后的精度比设计要求提高了50%以上。

     

  • 图  1  涡轮盘锻件毛坯残余应力分布[4]

    图  2  初始残余应力分布原理

    图  3  不同去除方式下的变形情况

    图  4  涡轮盘零件示意图

    图  5  涡轮盘榫槽精度要求

    图  6  “线切割+磨削”工艺装备

    图  7  V形切口应力释放试验方案

    图  8  V形切口倾斜角检测结果

    图  9  V形切口中分面分度角检测结果

    图  10  V型切口型面角度检测结果

    图  11  榫槽组合加工现场

    图  12  榫槽变形检测试验方案

    图  13  粗割层与修复层实物

    图  14  榫槽变形量测量

    图  15  磨削加工后的榫槽

    表  1  涡轮盘榫槽加工工序

    工序工步内容与作用余量
    线切割粗割榫槽去除榫槽大余量,充分释放材料残余应力1~1.5 mm或按需
    半精割榫槽按照榫槽形状切割,等距离控制余量0.6~1 mm
    修复榫齿表面微量去除,快速切割,确保后续工序余量均匀0.4~0.6 mm
    磨削磨削锯齿面成形砂轮磨削锯齿面至成形,去除重融层0 mm
    磨削槽底成形砂轮磨削榫槽底部至成形,去除重融层0 mm
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-02
  • 录用日期:  2022-08-11
  • 网络出版日期:  2022-10-28

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