论述了一种航空航天飞行器用高转速发动机的离心叶轮的加工方法,采用该加工方法能够加工出超薄多曲面叶片,保证叶片不发生变形,同时能保证阶梯内孔极高的同轴度及内孔微米级精度,文中对该加工方法进行了详细的阐述。

热源功率、送丝速度、冷却速率是影响超薄压气机叶片堆焊修复质量的关键参数。通过建立数学模型,计算了不同送丝速度下堆焊高度的数值解。根据合金热物性参数和前期钛合金试验结果,推导出Inconel718合金的热输入范围。针对超薄叶片修复特征,选择送丝速度为2.54 mm/s时进行传热建模,求解出不同热输入下焊缝截面的最高温度分布曲线,分析得到与之相匹配的热输入数值。在此基础上,结合流体传热理论,求解出不同冷却流速下的流体温度和夹具等温线的变化,并得到熔池及焊缝截面最高温度随时间的变化曲线。结果显示:在热输入为431 W、送丝速度为2.54 mm/s、流体流速为4.6 L/min时,焊缝可达到较好的热循环效果。研究方法及结果为压气机叶片堆焊修复工艺设计提供参考,具有较好的工程应用价值。

针对超薄结构叶片整体叶轮在制造过程中产生的较大切削变形,分析了薄壁叶片在集中载荷下的变形规律,应用了非均匀余量的工艺优化方案。依据优化后的工艺基于NX对实际生产中的轴流式整体叶轮进行了刀具轨迹规划并进行加工试验,检测得到最大误差优化率为59.87%,平均误差优化率51.81%,显示该策略能有效减小超薄叶片的铣削变形,尤其对叶片前缘和尾缘刚性较差部分的加工误差优化效果明显,对具有类似结构叶片的复杂曲面整体叶轮零件的加工具有一定的指导意义,对前缘和尾缘突出的异形叶片也尤为适合。