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激光沉积修复铸造铝合金ZL114A变形与性能调控

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焊接学报 2024年第8期45卷 121-128页

作者：申发明崔岩峰邵童阁李勇军韩永华李锐杨光中国航发哈尔滨东安发动机有限公司哈尔滨150001 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

采用激光沉积修复技术对铸造铝合金ZL114A基材进行修复,分析了修复区域组织和性能,并评估了沉积修复过程对尺寸变形的影响.结果表明,修复区界面冶金结合良好,界面区基材存在部分共晶Si重熔的现象;修复区组织以树枝晶和等轴晶为主,修复... 详细信息

采用激光沉积修复技术对铸造铝合金ZL114A基材进行修复,分析了修复区域组织和性能,并评估了沉积修复过程对尺寸变形的影响.结果表明,修复区界面冶金结合良好,界面区基材存在部分共晶Si重熔的现象;修复区组织以树枝晶和等轴晶为主,修复区底部为外延生长的树枝晶,修复区中部和顶部为等轴晶区.修复区细密、均匀的枝晶组织提高了修复区硬度,但在热影响区附近硬度值出现了下降趋势.经过T6态热处理可以提升修复区和基材的整体性能,50%修复比例条件下抗拉强度可以达到330 MPa.激光沉积修复变形量较小,可以保证低变形条件下机加零件或者返修零件的修复.

关键词：铝合金ZL114A 激光沉积修复组织和性能变形

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钛合金温度/超声复合能场辅助成形及应用

塑性工程学报 2024年第4期31卷 219-226页

作者：高铁军闻祥捷冯卓乔勇刘青沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

基于材料在温度场下高温软化效应和超声能场下体积效应与表面效应,提出了钛合金温度/超声复合能场辅助成形方法,期望利用超声振动能场进一步提高钛合金钣金件热成形变形能力和成形质量,或者在相同成形质量下降低钛合金热成形温度。介绍... 详细信息

基于材料在温度场下高温软化效应和超声能场下体积效应与表面效应,提出了钛合金温度/超声复合能场辅助成形方法,期望利用超声振动能场进一步提高钛合金钣金件热成形变形能力和成形质量,或者在相同成形质量下降低钛合金热成形温度。介绍了温度/超声复合能场辅助成形原理与装置,分析了复合能场对钛合金板材力学性能、微观组织以及钛合金板与模具间摩擦的影响。在此基础上,将该方法应用到钛合金弯曲及复杂弯边件的成形中,并对成形质量及成形性能进行了分析。最后对复合能场辅助成形过程存在的问题及发展趋势进行了总结与展望。

关键词：钛合金温度/超声复合能场成形质量

扩散焊后TC4钛合金热变形行为及焊接界面孔洞演变

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塑性工程学报 2024年第6期31卷 158-163页

作者：吴腾飞范荣磊马广璐董佳鹏武永南京航空航天大学机电学院江苏南京210016 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

利用UTM5504X型电子万能试验机对扩散焊后TC4钛合金进行恒应变速率拉伸实验,研究材料在变形温度680~920℃、应变速率0.0001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为。通过光学显微镜分析了扩散焊后TC4钛合金和原始态TC4钛合金金相组织的差异,并... 详细信息

利用UTM5504X型电子万能试验机对扩散焊后TC4钛合金进行恒应变速率拉伸实验,研究材料在变形温度680~920℃、应变速率0.0001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为。通过光学显微镜分析了扩散焊后TC4钛合金和原始态TC4钛合金金相组织的差异,并研究了不同变形参数对焊接界面孔洞的影响。结果表明:与原始态TC4钛合金相比,扩散焊后TC4钛合金中针状α相发生了明显粗化。随着变形温度的上升和应变速率的下降,峰值应力逐渐减小。在变形温度680~800℃、应变速率0.0001~0.01 s^(-1)范围内,扩散焊后TC4钛合金趋于沿焊接界面断裂;当变形温度为920℃、应变速率为0.0001 s^(-1)时,扩散焊后TC4钛合金沿焊接界面断裂,伸长率为237.1%。当真应变保持恒定时,焊接界面的孔洞占比随着变形温度的上升和应变速率的下降逐渐减小。

关键词：扩散焊 TC4钛合金热变形行为峰值应力焊接界面

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金属增材制件射线检测缺陷检出概率分析

航空动力学报 2024年第4期39卷 135-142页

作者：代威珏敖波刘海强夏志风南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室南昌330063 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

针对增材制造射线检测缺乏缺陷检出概率数据易导致裂纹、孔隙缺陷漏检问题,以GH3625高温合金增材制件的线型缺陷和孔型缺陷为研究对象,使用CIVA2020仿真平台模拟X射线检测并得到缺陷检出概率(POD)曲线,研究两种缺陷不同尺寸变化对缺陷... 详细信息

针对增材制造射线检测缺乏缺陷检出概率数据易导致裂纹、孔隙缺陷漏检问题,以GH3625高温合金增材制件的线型缺陷和孔型缺陷为研究对象,使用CIVA2020仿真平台模拟X射线检测并得到缺陷检出概率(POD)曲线,研究两种缺陷不同尺寸变化对缺陷检出概率的影响,确定不同影响因素下缺陷检出尺寸及检出概率,并利用Sgompertz函数拟合得到线型缺陷受深度影响的POD曲线方程以及孔型缺陷受半径影响的POD曲线方程,建立了增材制造线型缺陷和孔型缺陷的缺陷检出概率模型。结果表明:在95%的置信水平下以90%概率可检出的线型缺陷长度尺寸为0.211 mm、宽度尺寸为0.213 mm、深度尺寸为0.178 mm,孔型缺陷可检出的直径尺寸为0.188 mm,高度尺寸为0.190 mm。通过实际试样微焦点射线成像检测以及胶片射线照相检测对仿真结果进行对比验证。表明建立的缺陷检出概率模型较为准确,可为增材制造中裂纹与孔隙缺陷检测可靠性分析提供依据。

关键词：增材制造射线检测缺陷检出概率线型缺陷孔型缺陷

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涡轮叶片榫头磨削加工应用研究

制造技术与机床 2024年第5期 145-151页

作者：丁志纯刘良宝于建华吴隽灏中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100083

针对航空发动机涡轮叶片榫头磨削加工问题,通过分析涡轮叶片零件材料及结构特点,制定其缓进磨削加工的主要工艺流程,据此总结出涡轮叶片磨削工艺装备、参数验证方法和检测过程及方法。针对零件加工过程中的难点及实际工艺过程的注意事项... 详细信息

针对航空发动机涡轮叶片榫头磨削加工问题,通过分析涡轮叶片零件材料及结构特点,制定其缓进磨削加工的主要工艺流程,据此总结出涡轮叶片磨削工艺装备、参数验证方法和检测过程及方法。针对零件加工过程中的难点及实际工艺过程的注意事项,如多余物控制及标印等,提出了解决方案。同时根据零件使用过程中避免再结晶的特点,设计正交实验,得到最佳磨削参数并进行验证分析。最后总结了零件工艺过程并提出了后续工艺提升改进的方向。

关键词：涡轮叶片磨削单晶榫齿

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航空发动机风扇单元体高效孔加工技术

工具技术 2024年第3期58卷 116-119页

作者：李晓伟陈鹏飞周小文张世贵熊吉健南京航空航天大学机电学院中国航发成都发动机有限公司

论述了涡扇发动机风扇单元体孔的特征、加工难点和加工刀具的设计思路。针对特征孔加工周期长、质量差的问题,设计了新型加工刀具及改进加工工艺路线,提高了加工效率和零件质量,形成一套高效的孔加工方案,有利于提升航空发动机整体制造... 详细信息

论述了涡扇发动机风扇单元体孔的特征、加工难点和加工刀具的设计思路。针对特征孔加工周期长、质量差的问题,设计了新型加工刀具及改进加工工艺路线,提高了加工效率和零件质量,形成一套高效的孔加工方案,有利于提升航空发动机整体制造水平。

关键词：高效孔加工航空发动机自动化

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面向多联体叶片的机器人喷涂无干涉路径规划

机械工程学报 2024年第1期60卷 210-219页

作者：漆琪刘礼祥杨吉祥丁汉华中科技大学智能制造装备与技术全国重点实验室武汉430074 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离... 详细信息

多联体叶片存在曲面复杂、叶片间距小等结构特点。等离子喷涂为铸造多联体叶片的重要工序,可使叶片表面强化与改性,其喷涂质量直接决定叶片的成品率与性能。现有的机器人等离子喷涂的路径生成主要依靠手动示教,而喷涂过程中的喷涂距离与喷涂夹角无法量化导致喷涂质量不均且示教方法繁琐、效率低。基于此,提出一种面向多联体叶片的工业机器人等离子喷涂无干涉路径生成及光顺方法。首先,根据CAD模型,将多联体叶片型面转为非均匀有理B样条(NURBS)曲面,利用NURBS曲面解析特性,生成约束喷涂行距与喷涂叶片边缘距离的初始路径点;然后将喷涂焰流简化为方向包围盒,将干涉曲面转为三角面片,采用基于分离轴检测的方法进行碰撞干涉检测,生成考虑最小喷涂倾角约束的喷涂姿态。采用基于球面样条四元数插值变步长姿态优化方法进行姿态光顺,生成无干涉且路径光顺的喷涂路径。经过仿真与实验验证,提出干涉避免算法能有效避免喷涂过程中的干涉现象。对比未光顺路径,所提出算法机器人运行效率提高52.6%,机器人振动下降,运行更加平稳,其中关节加速度最大下降55.8%,最小下降2.9%,末端瞬时加速度最大下降39.6%,最小下降14.4%。

关键词：多联体叶片机器人喷涂干涉检测路径光顺

固溶时效对激光沉积修复ZM6合金组织及力学性能的影响

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金属学报 2024年

作者：钦兰云张健伊俊振崔岩峰杨光王超中国航发哈尔滨东安发动机有限公司沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳航空航天大学材料科学与工程学院

为了提高镁合金航空构件修复质量、延长服役寿命，本工作针对航空镁合金构件的冶金缺陷及服役损伤，开展ZM6合金激光沉积修复研究，对比分析了固溶时效(T6:520℃、8 h+220℃、14 h)处理前后修复试样微观组织及力学性能的变化。结果表明... 详细信息

为了提高镁合金航空构件修复质量、延长服役寿命，本工作针对航空镁合金构件的冶金缺陷及服役损伤，开展ZM6合金激光沉积修复研究，对比分析了固溶时效(T6:520℃、8 h+220℃、14 h)处理前后修复试样微观组织及力学性能的变化。结果表明：沉积态试样修复区组织由细小的α-Mg相和第二相组成，第二相主要以连续网状分布在晶界处，少量以点状及棒状分布在晶粒内部。修复区平均硬度为(60±2) HV0.1，修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为137.47 MPa、111.61 MPa和5.57%，其断裂位置在基材部分，断裂模式为沿晶-穿晶混合的脆性断裂；经T6处理后，修复区组织由细小的α-Mg晶粒和异常长大晶粒(abnormally coarse grain,ACG)组成，且晶粒内部析出了β′相。T6处理后试样的修复区的平均硬度提高17.5%，异常粗大晶粒和细小晶粒导致硬度波动范围较大，抗拉强度和屈服强度分别提升了49.8%和75.6%，但延伸率有所下降。拉伸试样断裂位置在修复区，异常粗大晶粒是引起断裂的主要原因。

关键词：激光沉积修复 ZM6合金固溶时效异常粗大晶粒力学性能

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轻合金钣金件覆层板成形及研究现状

机械设计与制造 2024年第1期395卷 123-127页

作者：高铁军张佳彬李晓光杨踊沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司辽宁沈阳110043

覆层板成形是在成形板一侧或两侧覆上相同或不同材料板材(称之为覆板),成形过程通过覆板改变成形板材受力状态及变形规律,从而进一步提高成形板材的成形性能和成形质量,是复杂形状轻合金钣金件常见成形方法之一。轻合金钣金件覆层板成... 详细信息

覆层板成形是在成形板一侧或两侧覆上相同或不同材料板材(称之为覆板),成形过程通过覆板改变成形板材受力状态及变形规律,从而进一步提高成形板材的成形性能和成形质量,是复杂形状轻合金钣金件常见成形方法之一。轻合金钣金件覆层板成形过程,覆板性能及对成形板的作用规律是其成形可行性的关键,本文介绍了轻合金钣金件覆层板成形原理,总结了覆板厚度、力学性能及与成形板间的界面摩擦等因素对其成形过程的影响及研究现状,并对存在的问题及发展趋势进行了展望。

关键词：覆层板成形板界面摩擦力学性能厚度