钛合金空心风扇叶片加工误差对其性能影响的初步分析.pdf

《钛合金空心风扇叶片加工误差对其性能影响的初步分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、超塑成形／连接技术s刚DBTEcHN。LoGY钛合金空心风扇叶片加工误差对其性能影响的初步分析AnalysisOfEffectofTitaniumHoUowFanBladeManufacturingProcessErroronItsPerf．ormance中航商用航空发动机有限责任公司刘业胜曹玮郭福水柴象海[摘要】介绍了国外钛合金空心风扇叶片的发展及其超塑成形／扩散连接工艺；初步分析了采用超塑成形／扩散连接工艺加工的空心风扇叶片轮廓度误差、面板厚度误差、焊缝强度、内部结构成形误差对叶片性能的影响，为空心风扇叶片的研制提供了参考。关键词：钛合金

2、空心风扇叶片轮廓度误差【ABSTRACTlThedeVelopmentofthesuper-plasticforminganddif-fusionbondingabroadisnrstlyintroduced．Thentheefrectoftheprocesserrors，suchascontour，platethickness，weldingseamstrength，andin-temalstmcturefoHning，onthebladeperfomlanceisana-lyzed，whichproVidestheguidencefbrt

3、hedeVelopmentofthehollowfanblade．Keywords：TitaniumaU0yHoUowfanbladeContourError1国外钛合金空心风扇叶片发展当今世界范围内具备大涵道比民用飞机发动机风扇叶片制造能力的单位共有4家：英国R·R公司、美国P&w公司、GE公司以及法国的sNECMA公司。其中，法国SNECMA公司采用钛合金实心宽弦叶片，美国GE公司采用金属包边复合材料叶片。而在钛合金空心宽弦叶片研制方面，目前仅有英国R·R公司和美国P&w公司掌握该项技术，法国sNECMA公司、俄罗斯发动机厂商等正在进行专

4、项技术攻关。为了改进风扇性能，克服窄弦实心风扇叶片凸肩带来的压力损失、流量限制和气流扰动等，英国R·R公司开始设计和研制第一代无凸肩、无缘板的宽弦空心结构风扇叶片⋯，如图1(a)、图2(a)所示，并于1984年首次在RB2ll一535E4发动机(装波音757飞机)上使用。为了进一步提高叶片的性能，R·R公司于1984年又研制了第二代空心叶片，如图1(b)、图2(b)所示。第二代空心叶片是采用先进的超塑成形／扩散连接工艺(sPF／DB)制造的，其突出优点是结构整体性好，所有的连接界面都是扩散连接成为整体的，所以叶片重量更轻、成本更低旺】。R·R

5、公司于1995年、1996年、2006年58航空制造技术·2013年第16期先后将利用SPF／DB加工的钛合金空心宽弦无凸肩风扇叶片应用Trent700、Trent800以及Trent900发动机上。P&w公司为减轻发动机风扇叶片的重量，利用计算机技术和并行工程方法设计并成功研制了SPF／DB的钛合金宽弦无凸肩空心叶片口J，见图1。此外，法国SNECMA公司、日本国家航空实验室、加拿大安大略省技术公司及俄罗斯先后也开始研制利用SPF／DB工艺加工宽弦空心风扇叶片瞄J，并取得了一定的研究成果。扩敞连接图1国外宽弦空心风扇叶片结构示意Fig．1H

6、O¨0wfanbIadestruclureabroad2钛合金空心风扇叶片成型工艺经过对国外先进材料工艺技术的消化、吸收和国内相关厂所针对空心风扇叶片的制造技术的探索性研究，初步摸清了空心叶片的制造工艺流程H】，具体如下：(1)在中间芯板上以一定图形喷涂止焊剂，然后将芯板与两层面板一起用氩弧焊焊接封边(留有进气口)；(2)将焊好的层板放入与叶片型面相同的模具内，并一起放进带有加热系统的压机内，加热升温至超塑成形／扩散连接温度；(3)先向模腔内吹人一定压力的氩气，然后保温保压使3层钛板内部预定部位和周边进行扩散连接(DB)；s刚DBTEcHNo

7、LoGY超塑成形／连接技术【HJ蜂禽：^内。’≥心¨r片fl，)f、Lf仑站缃。■L、Ⅱ

8、片图2R·R公司空心风扇叶片Fig．2HO¨OwfanbladeofR。R(4)连接完成后再向3层板内吹入一定压力的氩气进行超塑成形(sPF)；(5)两层面板在超塑成形状态下进行拉伸和扭曲变形，同时中间芯板延展变形，形成格形结构，见图3；(6)板材完全贴模成形后随炉冷却，取出零件进行表面化铣；+曹缰重蚕茎重垂》十+十千焊剂(a)内层芯板(b)扩散连接超塑成形图3三层板SPF／DB成形工艺Fig．3SPF／DBprocess0fth怕elayers’pIa

9、les(7)最后数控加工出叶根和叶型边缘，得刽苋弦空心风扇叶片。整个工艺流程如图4所示舯1。臣茎卜区互H玉至涸图4SPF，DB成形风扇叶片工艺流程Fig．4Fanb