航空发动机高涡叶片气膜孔电火花加工工艺参数优化.pdf

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1、航空发动机高涡叶片气膜孔电火花加工工艺参数优化中航工业沈阳黎明航空发动机f集团)有限责任公司(辽宁110862)于冰朱海南高速电火花小孔加工是近年来一项新兴的先进全可靠地工作。制造技术。其原理是在旋转的中空管状电极中通以气膜冷却技术是具有代表性的重要结构改进之高压工作液，冲走加工屑，同时保持高电流密度连一大大提高了发动机的性能。气膜冷却就是在涡，续正常放电。电极旋转可使端面损耗均匀，不致受轮叶片叶身上沿叶高方向分布了n排冷却气膜孔，高压、高速工作液的反作用力而偏斜。然而，在电从气膜孔喷出的冷却气流在叶身表面形成气膜，阻火花小孑L加工特别是深孑L加工时，容易在工件上留隔高温的燃气，从而提高叶片

2、材料的耐高温性能。下毛刺料芯以及被去除的工件材料的微小颗粒，阻冷却气膜孔的加工质量直接影响了高压涡轮叶片的碍工作液的高速流通，使加工速度低、加工不稳定冷却效果，并影响到叶片的工作寿命。以及工具电极损耗增大等，而这些滞留在狭小加工气膜冷却孔的加工方法通常有激光加工(La—间隙中的微小颗粒又往往会引起二次放电的产生，set)、电火花加工(EDM)等方式。前者加工速度使加工过程不稳定，甚至产生短路现象，导致加工快，成本低，但是由于激光的烧熔作用，孔内粗糙难以进行。度不均匀，形成较厚的重熔层，实际测量的孔直径另一方面，由于小直径的工具电极在加工过程要小于孔的实际通流直径；后者加工精度高，孔内中易产生

3、晃动或振动，更有助于发生二次放电现象。粗糙度均匀，且重熔层较薄，可以加工成形孔，但正是由于电火花小孔加工存在这种二次放电造成重是加工时间较长，成本较高。熔层厚度增加所带来的弊处，使得对航空发动机高为了得到较好的气膜孔加工质量，目前在航空制造业中高涡叶片气膜孔大都采用电火花方式进行压涡轮叶片的加工工艺提出了更高的技术要求。通加工。在气膜孔的电火花加工过程中存在以下几个过工艺试验和验证，我们对电火花小孔加工工艺参问题：①T作液压力降低、基体杂质、内腔表面型数进行合理的优化，可以达到减小重熔层、提高气芯残留附着物等会导致加工时间延长，造成重熔层膜孔加工质量的目的。增厚超标，甚至出现微裂纹。②在气膜

4、孔补加工时，一、高涡叶片气膜孔加工工艺分析电极与原孔完全重合困难，容易产生二次放电，对高压涡轮叶片是航空发动机透平机中的关键部零件表面状态会造成影响。③目前国内没有气膜孔件，它的工作环境十分恶劣。在发动机循环中，高内腔斜孑L锐角尖边倒圆的成熟加工技术。由此可见，压涡轮叶片承受着燃烧后产生的高温高压燃气的冲重熔层的厚度是影响气膜孔质量的关键要素，通过击，有效的冷却措施既可以保证发动机安全可靠的工艺参数的优化可实现重熔层厚度最小化，以改善工作，延长发动机的使用寿命，也可以降低高温材气膜孔的加工质量。料的成本。发动机的性能在很大程度上取决于涡轮重熔层厚度是参数设计中用来度量气膜孔加工进口温度的高低

5、，它受到涡轮叶片材料和结构的限质量的指标，是参数设计的核心因素，其基本思想制。因此对涡轮叶片进行连续不断的冷却，使之可是通过选择系统中所有参数的最佳水平组合，使气以在允许的工作环境温度中超过材料的熔点仍能安膜孔的加工质量最好，重熔层厚度值越小，气膜孔22参磊⋯⋯的加工质量就越好。重熔层的分析过程实际上是一从试验设计优化方法考虑，选取正规且合适的个择优的问题，它通过使用正交表，以重熔层厚度。(3)正交试验表进行试验研究，具体试验方案作为气膜孔加工质量的评价指标，运用统计技术进如表2、表3所示。行分析，确定最佳水平组合。重熔层厚度值的极差表2Oo．3ram孔正交试验方案越大，影响因素水平就越高。

6、ABCD重熔层二、电火花d,TLD~TZ艺参数的优化试验号加T电流脉冲宽度脉冲间隔伺服进给厚度l／／p．sⅡ／p．sV／％T／l~m1．工艺试验设计l463050l6本试验设计了加工电流、脉冲宽度、脉冲间隔266l24012和伺服进给速度为电火花小孑L加工的4个工艺参数，3862060l5．7每个参数取3个水平，构成，J。(3)正交试验表进441020405．3行正交试验，其中电火花小孔加工时间、电极损耗561O3060l2．4和孔径间隙作为输出评价指标。在这里输出评价指68l01250l1．6标可以忽略不计，为了得到符合设计要求的结论，7414l260l4．9通常会选取能够达到要求范围内的

7、参数。例如孔径8614205016．2间隙，即加工完成后的孑L径与加工电极直径之差值9814304015．7的一半的值。我们通常会选取能够达到孔径间隙公K136．243738．533差范围内的参数组合，这就要求一是技术人员有足40．629．337．243．84346844．143够的实践经验，二是在加工的试片当中选择符合要T=1198R6．817．56．9l0．8求的试片进行试验。AlB2C2，JI孑L径间隙