Tecnologia di produzione blisk integrale

Allo stato attuale, le tecnologie di produzione blisk straniere includono principalmente: tecnologia di saldatura, tecnologia di lavorazione della fresatura, tecnologia di produzione di forgiatura di precisione, tecnologia di elaborazione elettrolitica, ecc. Il processo tecnologico adottato è: lavorazione di precisione + a controllo numerico; saldatura di precisione + elaborazione a controllo numerico; pressofusione di precisione in lega ad alta temperatura. L'applicazione principale della sua tecnologia di processo di produzione è mostrata nella Tabella 1. Gli Stati Uniti, la Gran Bretagna, la Russia e altri paesi sviluppati sono in una posizione di leadership nel campo della produzione integrale di blisk e dispongono di apparecchiature di fresatura e di processo di saldatura avanzate.

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Negli ultimi anni, la ricerca interna sulla tecnologia di produzione dei blisk per motori aeronautici ha raggiunto un certo livello ed è stata realizzata la produzione completa dei blisk. Attraverso l'analisi della struttura del blisk e dei requisiti del processo di produzione, l'uso domestico dei processi di produzione dei compositi è principalmente suddiviso in: produzione di pezzi grezzi di formatura, lavorazione di formatura di precisione, lucidatura superficiale, trattamento superficiale e altri processi, ogni fase del processo ha una varietà di tecnologie di processo e molte tecnologie di processo vengono combinate per formare una varietà di processi di produzione blisk complessivi diversi. Allo stesso tempo, alcuni di loro Il domestico è ancora nella fase di ricerca e sviluppo e il suo flusso di processo e le tecnologie chiave sono mostrati nella Figura 2.

Tecnologia di blanking Near-Form

La tecnologia di tranciatura di precisione del blisk integrale si sta sviluppando nella direzione della quasi-formatura. La tecnologia di quasi formatura è diventata una tecnologia importante nel campo della lavorazione dei materiali. Ha le caratteristiche di basso costo, funzionamento flessibile e breve periodo di ingresso sul mercato e risolve i punti chiave nella produzione del blisk integrale. Tecnologia di produzione per migliorare l'efficienza produttiva e raggiungere l'obiettivo di risparmio di materiali ed energia. La tecnologia di tranciatura near-form nella produzione di blisk include principalmente: tecnologia di forgiatura di precisione, tecnologia di colata di precisione, tecnologia di saldatura a fascio di elettroni, tecnologia di saldatura ad attrito lineare, ecc.

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Tecnologia di forgiatura di precisione

Attualmente, il blisk integrato utilizza principalmente il processo di forgiatura di precisione come metodo di tranciatura. Questa tecnologia non solo può salvare materiali in metalli preziosi, ridurre la quantità di lavorazione di materiali difficili da lavorare, ma anche migliorare la resistenza alla fatica e la durata del blisk generale. Nella moderna tecnologia di forgiatura di precisione, durante il processo di quasi formazione del blisk, i forgiati blisk sono progettati con precisione. Le lame e il disco rimangono con un piccolo margine. È necessario garantire una deformazione e una forma sufficienti delle lame. L'applicazione della tecnologia di forgiatura isotermica e della tecnologia di stampaggio isotermico superplastico fornisce una garanzia per il processo di tranciatura dei dischi dei compressori in superleghe e leghe di titanio, ottenendo strutture e proprietà meccaniche eccellenti.

La società statunitense GE ha applicato la tecnologia di forgiatura isotermica per produrre il rotore blisk del compressore con pale, che ha aumentato il tasso di utilizzo del materiale di 4 volte. L'accuratezza dimensionale delle parti forgiate di precisione può raggiungere 0,1 ~ 0,25 mm e la rugosità superficiale può raggiungere 0,4 ~ 1,6 μm. Domestic Baoshan Iron and Steel Co., Ltd. ha condotto ricerche approfondite sulla tecnologia di forgiatura isotermica del blisk integrale in lega di titanio e ha progettato la semplificazione, il raffinamento, lo stampo, la formatura, ecc. Del disegno di forgiatura e ha eseguito la formatura test sul blisk integrale in lega di titanio, ei risultati di forgiatura hanno mostrato, non ci sono pieghe e altri difetti in ciascuna parte della forgiatura e la forma è buona.

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Tecnologia di colata di precisione

A causa del nuovo sviluppo del processo di colata di precisione e della tecnologia del software di simulazione numerica della colata, in particolare lo studio approfondito della teoria della solidificazione direzionale e della pressatura isostatica a caldo dei materiali metallici, sta migliorando la struttura e le prestazioni delle leghe di colata, prevedendo la colata deformazione dimensionale, difetti di fusione e ottimizzazione del processo di fusione. Svolgendo un ruolo sempre più importante, non solo migliora notevolmente la struttura e le prestazioni della lega fusa, ma risolve anche il problema delle cricche da fatica sulla superficie della lama lungo il bordo del grano perpendicolare alla direzione di sollecitazione principale della lama, migliora la resistenza alla fatica di la lama e riduce la fessura superficiale.

Negli anni '70, gli Stati Uniti hanno condotto estesamente ricerche sul processo di fusione di blisk integrali con pale direzionali e mozzi a grana fine equiassiali, e hanno realizzato con successo la tecnologia di fusione blisk integrale a doppia prestazione basata su materiali in lega direzionale Mar2M247 e CM681, ovvero, le lame del blisk sono cristallo colonnare orientato, la roulette è cristallo equiassiale.

L'Istituto Nazionale di Materiali Aeronautici ha condotto una ricerca approfondita sulla tecnologia di colata di precisione del blisk integrale, analizzando la selezione di materiali in lega a doppia prestazione, il metodo di formazione della struttura del blisk integrale, le misure di controllo, i parametri del processo di colata e il effetto del trattamento termico sulle proprietà meccaniche del blisk. , Progettato un dispositivo speciale per il processo di fusione per ottenere un gradiente di temperatura radiale durante il processo di solidificazione delle pale, e ha lanciato con successo un blisk di turbina con un diametro di 120 mm e 34 pale attraverso diversi schemi di prova, come mostrato nella Figura 3.

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Figura 3 Il campione di colata del blisk integrale

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Tecnologia di saldatura a fascio di elettroni

La saldatura a fascio di elettroni è un metodo per utilizzare fasci di elettroni accelerati e focalizzati per bombardare saldature poste sotto vuoto o senza vuoto e utilizzare l'energia termica generata per eseguire la saldatura. La saldatura a fascio di elettroni è facile da realizzare la saldatura a penetrazione profonda di materiali metallici. Presenta i vantaggi di cordone di saldatura stretto, grandi proporzioni, piccola zona termicamente alterata della saldatura, controllo facile e preciso dei parametri del processo di saldatura, buona ripetibilità e stabilità e presenta i vantaggi di vantaggi tecnici automatici come il tracciamento del cordone, flusso veloce la deflessione e la saldatura di piscine multi-melt lo rendono ampiamente utilizzato nell'industria aerospaziale e in altri settori.

A causa del primo sviluppo della saldatura a fascio di elettroni e della tecnologia relativamente matura, è stato utilizzato per la prima volta nel processo di produzione del blisk. Secondo i dati rilevanti, il blisk del terzo stadio EJ200 è stato il primo blisk formato dalla tecnologia di saldatura a fascio di elettroni. Le singole lame sono saldate in un anello della lama mediante fascio di elettroni, quindi il nastro del disco forgiato ed elaborato elettroliticamente e l'anello della lama vengono saldati per formare una struttura blisk integrale mediante tecnologia di saldatura a fascio di elettroni.

In Cina, il processo di saldatura a fascio di elettroni del blisk viene applicato principalmente al blisk di materiale in lega di titanio e molti istituti di ricerca hanno effettuato un gran numero di test di ricerca sulla saldatura a fascio di elettroni del blisk. Il Centro tecnico di AVIC Shenyang Liming Aero Engine Co., Ltd. ha condotto molte ricerche sul metodo di controllo della deformazione nel processo di saldatura a fascio di elettroni del blisk TC4 e ha proposto un'applicazione completa di ottimizzazione del processo di saldatura, fissazione rigida, calore sotto vuoto trattamento e riscaldamento locale a fascio di elettroni. Il metodo di controllo della deformazione, e attraverso esperimenti correlati, controlla efficacemente la deformazione della saldatura e realizza la produzione dell'intera struttura blisk della saldatura a fascio di elettroni.

La tecnologia blisk di saldatura a fascio di elettroni è stata ampiamente utilizzata nel campo della produzione di blisk domestico a causa della sua elevata stabilità, ma la sua limitazione è che è adatta solo per il processo di saldatura di blisk in lega di titanio e per la saldatura di blisk in lega ad alta temperatura . Ci sono grossi difetti tecnici ed è necessaria una ricerca più approfondita.