航空发动机导管CNC弯曲回弹智能预测及补偿系统开发与应用

针对航空发动机导管数控(Computer numerical control,CNC)弯曲成形时回弹控制难度大、成形精度差的问题,开展了0Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti两种不锈钢导管的CNC弯曲工艺试验,获得了涵盖不同管径、壁厚、相对弯曲半径和弯曲角度的回弹数据。通过机器学习和遗传算法建立了导管CNC弯曲回弹预测模型,经遗传算法优化后,模型预测误差分布区间由[–0.741°,0.771°]缩小至[–0.310°,0.314°]。在此基础上开发了导管CNC弯曲回弹智能预测及补偿系统,并用于典型的全尺寸航空发动机导管CNC弯曲工艺参数补偿和回弹控制。经检测,该系统补偿后的全尺寸航空发动机导管最大角度偏差为0.358°,完全满足实际生产精度要求,显著提高了航空发动机导管CNC弯曲精度和生产效率。

航空发动机小径管焊接质量数字射线检测工艺仿真与测试

航空发动小直径管焊接质量数字射线检测过程中,由于形状复杂,工艺参数对检测图像影响比较大,实际调整这些参数效率比较低。针对这个问题,采用CIVA软件进行工艺参数仿真,以某型管为对象,研究不同透照角度、管电压和管电流对检测图像的影响,以信噪比和对比度噪声比为评价指标,得到优化的X射线检测工艺参数。经实际测试在管电压120 kV、管电流2 mA及6°透照角度工艺条件下,可得到最佳检测图像,满足NB∕T 47013.11—2015标准AB级的要求。这表明经软件仿真可以为数字射线检测工艺参数设计提供有效参考,并可提高检测效率。

三坐标测量机在航空发动机零部件检测中的运用分析

三坐标测量机在航空发动机零部件检测中,往往因为三坐标选择的型号(含精度)、测量功能、测量方法等因素造成测量数据不准确、测量效率低等。为了能够提高三坐标测量机在航空发动机零部件检测中的应用效果,对三坐标测量机发展进行了简要介绍,并针对三坐标测量机在航空发动机零部件检测应用中存在的这些问题,从航空发动机零部件特点、三坐标测量机检测航空发动机零部件的具体测量方法出发,本文提出了一些在现场特别适用的运用指导方法,希望可以改进三坐标测量机在航空发动机零部件检测中的应用效果。

航空发动机小直径管DR图像去噪算法研究

针对数字射线DR成像中,由平板探测器自身特性会导致图像模糊失真的问题,以航空发动机小直径管DR检测图像为实验对象,开展图像去噪研究,采用Lucy⁃Richardson算法建立模糊模型并迭代优化。实验结果表明,当算法迭代次数为31时,图像恢复质量较好,以结构相似度、信息熵等参数为客观评价指标,与Wiener滤波器等传统去噪算法相比有较大提高,适用于DR图像去噪。

航空发动机热端部件表面高温陶瓷涂层性能优化

目的 对航空发动机热端部件表面长效防护涂层W-200进行改进,研制高温稳定性更好且不易崩瓷的高温合金表面新型高温陶瓷涂层,解决W-200涂层在部分高温合金表面暴露出的易崩瓷、剥落问题。方法 通过调整膨胀系数、软化温度、析晶温度,来研制新型耐高温玻璃和耐高温填料,并制备新的高温陶瓷涂层浆料。结果 所研制的新型高温陶瓷涂层W-400能够满足在高温合金表面1 150~1 230℃顺利烧结,且具有更大的膨胀系数,可与高温合金基材的膨胀系数更匹配。同时,W-400的析晶温度区间为868~1 213℃,在析晶温度区间,涂层较W-200具有更好的高温稳定性,以及更优的抗热震、抗剥落性能,并可覆盖实际应用的温度范围。结论 新型高温陶瓷涂层W-400解决了目前W-200高温陶瓷涂层在航空发动机高温合金热端部件表面烧结后易崩瓷的问题。根据本项目的研究基础,对未来可研制出能够在其他金属表面1 250~1 400℃顺利烧结的耐温更高的新型高温陶瓷涂层提供了可能性。

新型航空发动机某管类铸件低压金属型模具的设计

航空发动机,被誉为工业界的璀璨明珠,其发展水平往往体现了一个国家的综合实力,因此新一代航空发动机的研制需要漫长的生产周期。当前由于航空发动机管类铸件的生产难度大,质量难以保证,这成为了制约航空发动机发展的难题。因此,本文通过对航空发动机某管类铸件的模具设计制造,特别是采用ZL101A合金的低压金属型铸造的管类铸件,对该类铸件的合格率进行提升。本文首先对铸件的结构及成形性分析,设计铸造系统,并通过铸造系统制备铸件内芯及模具。最后,设计的铸件模具成功进行了生产。

数字孪生技术在航空发动机制造中的应用研究

本文阐述了数字孪生技术的概念内涵,分析了航空发动机制造的特殊性,提出数字孪生技术可以有效解决当前制造过程中的技术难题,提高效率和质量。文中分析了数字孪生技术在发动机设计、试验、制造和维护环节的具体应用,并构建了完整的功能架构,包括数据采集、存储、分析、优化、控制等模块。总体而言,数字孪生技术为航空发动机的全生命周期管理提供了有力支持,是实现制造过程优化的重要途径。

航空发动机某管件自动化检测技术与应用研究

航空发动机管件气密性试验变得越来越重要,同时,随着时代的发展、气密性检测从人工检测逐渐转变为智能化设备在线检测。由于智能化在线检测设备需要转化为数字化信息,而压力检测法的数据易于数字化信息的转化。文章针对之前航空发动机的气密性检测多依赖人工的现状,设计了一套采用直接流量法的在线检测系统方案。通过航空发动机管件气密性检测装置,验证了航空发动机管件的气密性指标符合设计要求,这也显示该检测方案达到设计要求。

贵州制造业数字化转型发展的问题与对策研究

大数据产业是贵州省的战略重点,将大数据应用服务与制造业相结合,是提高贵州制造业核心竞争力的关键。大数据产业的发展为贵州制造业的发展带来机遇和挑战,贵州制造业积极探索数字化转型之路,带动区域经济发展,未来贵州制造业的数字化转型已是必然趋势。基于此,本文通过对贵州制造业数字化转型发展现状及问题进行梳理分析,并提出相应的解决对策,探索促进贵州制造业高质量发展之路,以期为贵州制造业发展提供借鉴。

某航空发动机涡轮导向器的缺陷分析及修复

针对某航空发动机涡轮导向器环件开裂及叶片烧蚀的现象,从材料、工艺及应用等角度,对缺陷开展原因分析和应用修复。结果表明:环件开裂是由钎料析出导致撕裂裂纹萌生发展所致,经氩弧焊修复后裂纹不再复现;叶片烧蚀是因叶片前缘承受高温,引起熔融态CMAS(多相复杂玻璃相)对TGO(热生长氧化物)产生溶蚀而形成的,通过采用叶片更换工艺实现修复,导向器能满足装机续用寿命要求。

基于有限元法的航空发动机齿轮滚齿崩刀研究

某型航空发动机主动齿轮是该型发动机上的重要零件,某齿轮分厂承接该零件的生产加工。该零件在滚齿粗加工过程中,不时会出现崩刀导致打伤零件的事故,造成一定损失。针对这一问题,采用ANSYS软件对主动齿轮滚齿粗加工过程进行有限元分析和动态近似模拟研究,得出了加工过程中刀具的应力分布图并找出刀具应力突变点,验证了崩刀过程的必然性,对刀具和刀具参数的选择具有一定参考性。

赤泥对磷石膏生物胶结的充填性能影响研究

为了解决充填骨料磷石膏强酸性劣化生物胶结充填体材料性能的问题,提出引入碱性固废赤泥的方法,探究添加不同质量分数的赤泥对磷石膏生物胶结充填料浆和充填体力学性能的影响。结果显示:在微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)作用下,充填骨料中赤泥质量分数从0提高至80%时,充填料浆的泌水率由17%增至44%,表观黏度由585 mPa·s降至121 mPa·s,初、终凝时间分别增加了139%和135%。赤泥质量分数影响磷石膏生物胶结充填体的单轴抗压强度(Uniaxial Compressive Strength, UCS)。当赤泥占骨料总质量的20%时,充填体强度最高,为2 070 kPa,而过高的赤泥添加质量分数会导致UCS降低。强度的变化与赤泥的高碱性和干缩性有关。研究为碱性固废赤泥在磷石膏生物胶结充填中的应用提供理论基础和技术支撑,实现了固废资源化利用。

钛合金TA7铣削加工特性研究

TA7钛合金高强度和低热导率的特点使其成为典型的难加工材料。为了研究钛合金TA7的铣削加工特性,开展了钛合金TA7铣削实验,研究切削参数对TA7切削特性的影响规律。基于MINITAB分别建立了切削力、表面粗糙度与切削参数的回归模型,并分析了切削力、表面粗糙度、残余应力与切削参数的响应关系,揭示了切削参数对切削力时域和频域信号、已加工表面形貌与残余应力影响规律。

钨极氩弧焊与激光熔覆修复的K403镍基高温合金导向器叶片组织与性能

K403镍基高温合金具有优异的室温和高温综合性能,广泛用于航空发动机涡轮叶片及导向器的制造。针对涡轮叶片长期服役于复杂工况产生的裂纹缺陷等问题,本工作先对钨极氩弧(tungsten inert gas,TIG)焊和激光熔覆两种工艺修复后的组织与拉伸性能展开对比分析,而后使用激光熔覆工艺修复叶片,并进行无损检测。利用OM、SEM观察微观组织、断口形貌,利用EDS进行相的成分分析。结果表明:TIG焊修复工艺在修复界面区附近易产生微裂纹缺陷,主要碳化物相和低熔点共晶组织引起;激光熔覆工艺修复区域的晶粒与组织更加均匀,微裂纹缺陷更易得到控制;激光熔覆工艺修复的试样综合力学性能明显高于TIG焊修复工艺的试样,且激光熔覆工艺具有较好的工艺稳定性,TIG焊修复工艺的室温拉伸强度为K403母材强度的69.22%,激光熔覆修复工艺室温抗拉强度达到了母材的87.44%,断口形貌显示修复区域的室温拉伸断口呈现出混合断裂特征,高温拉伸断口呈现出沿晶断裂的特征。修复区域的微裂纹、局部液相不足缺陷和碳化物是拉伸断裂的主要原因。激光熔覆修复工艺具有热源集中、热影响区小的优势,能够有效抑制修复区缺陷并细化微观组织,在叶片修复方面具有更大优势。使用激光熔覆修复工艺完成了叶片试车过程产生的边缘板裂纹损伤修复,经过荧光检测及煤油-白垩检测,满足相关使用要求。

航空发动机主轴球轴承失效分析

对失效轴承进行宏观和硬度检查,对首断件进行断口分析和金相检查,并对收集的金属屑进行能谱分析,认为轴承失效与材料性能无关,轴承在工作过程中受到了非正常应力的作用。还对可能影响轴承正常工作的发动机装配形位公差K11和K12进行了理论分析,结果表明,发动机装配后的轴承偏斜是导致轴承失效的主要原因。

GH4169合金叶片条纹形成机理及对疲劳寿命的影响

某批GH4169合金转子叶片在表面腐蚀检查时发现叶身表面存在条纹,对条纹的形成机理及其对叶片疲劳寿命的影响进行了分析。结果表明,叶片表面条纹为沿锻造流线分布的粗晶带及夹杂物聚集带,遗传自熔炼工艺;夹杂物共有两类,一类为Ti、Nb的碳氮化物,另一类为以Mg Al_(2)O_(4)为核心的复合夹杂物。当条纹内夹杂物颗粒尺寸均小于5μm,且粗晶带与基体晶粒度级差小于ASTM的2级时,这类条纹对叶片疲劳寿命影响甚微。δ相析出峰值低温时效后高温再结晶双级退火处理并热轧,可有效细化GH4169合金晶粒。

基于反向分段加工的整体叶盘变形控制技术研究

针对航空发动机整体叶盘精加工过程中易产生颤振和加工变形的难题,开展了整体叶盘变形控制技术研究,设计出一种基于反向分段加工的光固化辅助支撑夹具。首先依据工件分段刚性化原则说明反向分段加工对于减少工件加工变形的有效性。其次设计了包括压紧块、仿形块、固定板在内的三段式叶盘加工辅助支撑夹具,通过光敏树脂填充仿形块与叶片之间的缝隙,为整体叶盘的加工提供良好支撑。并对夹具支撑性能进行了测试,验证了夹具的可靠性。最后,采用叶盘模拟件进行了反向分段加工验证试验,结果表明,所设计的夹具减小了叶盘截面线加工误差,最大让刀变形量由0.1 mm下降到了0.05 mm,验证了光固化辅助夹具对整体叶盘加工具有较好的变形控制作用。

TC4钛合金β热处理的显微组织演变

采用β单相区热处理+α-β相区单重/双重热处理相结合的热处理制度对TC4钛合金板材试样进行处理,获得α束域相互交错、条状α相长宽比适中的网篮组织。结果表明,β相区高温固溶热处理后,随着固溶冷却速率的增加,显微组织由魏氏组织变为针状马氏体。随后的α-β相区单重/双重热处理结果表明,1020℃/1 h,AC+960℃/1 h,FC+900℃/1 h,AC三重热处理可以获得α片层尺寸相对均匀,α束域相互交错的网篮组织;而1020℃/1 h,WQ+960℃/1 h,FC+900℃/1 h,AC可以获得较高显微硬度的组织。

液体表面张力对超声雾化特性的影响分析

为进一步提升超声雾化技术的效果,利用自主研发的喷雾雾化效果测试装置,系统研究了液体表面张力对喷雾粒径与雾滴数密度的影响规律。研究结果表明:随着表面活性剂溶液质量分数增加,液体表面张力先降低、后趋于稳定,其中,非离子型表面活性剂3对溶液表面张力的降低效果最显著;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,液体雾化粒径先减小,在表面活性剂3质量分数增至0.015%后雾化粒径呈上升趋势;随着表面活性剂3溶液质量分数的增大,雾滴数密度呈先增大后减小的变化规律。该研究对提升超声雾化效果,增强其在粉尘控制、防灭火等领域的应用具有重要意义。

连接梁断裂失效分析

为探究某型航空发动机收扩喷口作动筒活塞杆端连接梁的断裂原因,结合断口,对装配过程、服役状态进行分析。结果表明:故障连接梁材质未见异常,其断裂模式为过载断裂。同时,发现与梁连接的作动筒外加螺母保险锁紧不佳,发生周向松动,导致衬筒内壁与活塞出现异常偏磨。综合分析表明:故障件活塞与衬筒发生异常偏磨引起活塞杆运动卡滞,故障组件外放喷口时活塞杆无法收缩,与之相连的梁中部因受到异常大的应力而发生断裂。