旋印电解加工

航空发动机机匣是航空发动机重要的连接、承载部件,它结构复杂、刚性弱、材料难加工,目前存在加工变形严重、壁厚精度差等制造难题,已成为制约新型航空发动机研制和生产的瓶颈。针对薄壁机匣的制造需求,本文提出了旋印电解加工技术,该技术采用回转体电极作为阴极工具,通过工件与工具的同步对转对阳极工件逐层精确溶解去除,实现薄壁机匣的无变形精密加工成形。研究揭示了旋印电解加工阳极成形规律、难加工材料脉动态溶解机理、电解液流场分布特性等基础科学问题,突破了阴极工具设计、钛合金点蚀抑制、流场优化设计等关键技术,研制出具有自主知识产权的大型旋印电解机床,实现了大型薄壁机匣的高效精密加工,为新型航空发动机的研制和生产提供了重要的技术支撑。

基于增材制造的旋印电解加工工具阴极制备

工具阴极的制备直接影响旋印电解加工的成形质量,尤其对于阵列凸台回转体工件的倍转速旋印电解加工,采用传统机械加工难度大,且难以解决窗口侧壁绝缘问题。针对这一难题,综合运用增材制造及电铸技术,提出一种基于增材制造的工具阴极制备方法,通过仿真和试验对电铸生长过程开展研究。结果表明:在侧壁绝缘条件下铸层均匀性良好,工具阴极能满足倍转速旋印电解加工需求,验证了利用增材制造技术制备工具阴极的可行性。

旋印电解加工残余应力释放试验与变形仿真研究

针对薄壁机匣的加工需求,以机匣毛坯圆筒件为研究对象,进行了旋印电解加工过程中圆筒件残余应力释放再分布与变形试验研究。首先,进行了不同材料及毛坯制造工艺圆筒件旋印电解加工过程中残余应力释放规律试验,发现材料种类对圆筒件旋印电解加工残余应力释放影响不明显,而毛坯制造工艺影响明显;其次,研究了旋印电解加工凸台结构对圆筒件残余应力释放变形的影响,发现凸台结构的存在会使剩余残余应力相对增多、残余应力分布不均匀程度增大,导致圆筒件各处变形差异加剧。

电化学制造新进展

电化学制造技术包括电解加工和电铸成形。电解加工适合于制造难加工材料零件,批产效率高,是航空、航天、兵器等工业领域的重要制造技术之一。随着研究工作持续进行,21世纪以来电化学制造技术取得了显著的进步。介绍和分析电解加工在精度、加工的极限尺度、新的加工模式、复合加工等方面的研究进展,重点讨论脉动态电解加工、微细电化学加工、线切割电解加工、旋印电解加工、电化学复合加工等研究热点的现状和发展,其中脉动态电解加工、线切割电解加工和旋印电解加工等技术方法已在整体叶盘、涡轮盘榫槽、薄壁机匣等航空发动机制造中发挥重要作用或展现出技术优势。电铸成形技术具有极高的复制精度,承担了一些特殊的精密制造任务。在微器件制造方面,LIGA技术已经在二维器件制造方面获得了很多重要应用,目前的研究热点集中在三维金属微结构电铸成形方面,介绍和评述国内外在此方向的研究进展。电解加工与放电、机械、激光等其它能场复合,在提高加工效率、加工精度等方面取得了不错的研究进展。