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基于粉末级成型模拟的金属增材制造工艺优化 被引量：2
1
作者 孟庆泽 樊江 袁庆浩 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第1期196-208,共13页
金属增材制造的孔隙缺陷问题对增材制造构件的性能有较大影响,如何设置工艺参数以减少此类缺陷是金属增材制造的关键性难题。本文将最优运输无网格法(Optimal transportation meshfree, OTM)与粉末尺度模型相结合直接模拟同轴送粉工艺... 金属增材制造的孔隙缺陷问题对增材制造构件的性能有较大影响,如何设置工艺参数以减少此类缺陷是金属增材制造的关键性难题。本文将最优运输无网格法(Optimal transportation meshfree, OTM)与粉末尺度模型相结合直接模拟同轴送粉工艺中的强流固热耦合过程,预测成型结果的孔隙分布与形貌,并与试验结果进行对比验证方法的准确性。在此基础上,基于数据驱动思想探究工艺参数-孔隙的影响规律,结合多岛遗传算法(Multi-island genetic algorithm, MIGA)获得设计空间内最佳工艺参数。结果表明:采用优化后的工艺参数仿真得到的构件形貌完整、且孔隙率明显下降,与验证试验构件的孔隙率、宽度和高度测量结果最大误差不超过5%,表明结合粉末级直接数值仿真技术和优化设计方法是实现金属增材制造工艺参数优化的可行策略。 展开更多
关键词 增材制造 最优输运无网格法 工艺优化 代理模型
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高温合金整体叶环流道侧铣加工技术研究
2
作者 李湘胜 安鲁陵 《现代机械》 2025年第3期84-89,共6页
高温合金整体叶环具有半封闭流道型腔结构、扭曲自由型面、叶片壁薄易变形等特点,本文提出了一种整体叶环流道半精加工侧铣的工艺策略方案,建立了侧铣工艺的切削力模型并分析出刀具切削过程的主要影响因素,并利用试块加工实验优选出相... 高温合金整体叶环具有半封闭流道型腔结构、扭曲自由型面、叶片壁薄易变形等特点,本文提出了一种整体叶环流道半精加工侧铣的工艺策略方案,建立了侧铣工艺的切削力模型并分析出刀具切削过程的主要影响因素,并利用试块加工实验优选出相应切削线速度的参数范围,应用UltraCAM工艺软件仿真出相应的刀具轨迹与数控加工程序,并对整体叶环零件进行实际加工验证,达到了预期效果,为整体叶环快速研制提供有效的流道侧铣加工工艺规范。 展开更多
关键词 高温合金 整体叶环 流道 侧铣 UltraCAM
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基于测量点云的飞机复合材料零件变形数据积累
3
作者 阳钊 岳明 +1 位作者 王小凯 贾震 《长沙航空职业技术学院学报》 2025年第1期1-5,16,共6页
固化变形是影响航空用复合材料零件质量的最主要因素之一。针对复合材料零件变形数据积累和应用不便的问题,提出基于试验点云数据和理论数模的变形数据快速测量算法,实现了变形数据的高效积累。通过分析影响变形的因素和后续应用需要的... 固化变形是影响航空用复合材料零件质量的最主要因素之一。针对复合材料零件变形数据积累和应用不便的问题,提出基于试验点云数据和理论数模的变形数据快速测量算法,实现了变形数据的高效积累。通过分析影响变形的因素和后续应用需要的数据,确定回弹数据库的字段,建立了回弹数据库,在CATIA环境下实现了对变形数据的调用,开发了复合材料零件变形数据积累软件。经实例验证,该软件能有效提高变形数据获取速度和利用效率。 展开更多
关键词 复合材料 点云 变形测量 CATIA二次开发 数据库
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超快激光诱导水中等离子体微加工研究
4
作者 许骏杰 张朕 +3 位作者 杨泽南 赵婉蓉 王立斐 王雨雷 《应用激光》 北大核心 2025年第6期94-102,共9页
基于电子速率方程构建描述超快激光诱导水中等离子体微加工过程的物理模型,探究脉宽对于等离子体激发形态的影响,结果显示空间中等离子体激发呈不规则的椭圆形状,激发区域中心向入射方向偏移。进一步计算得到不同脉冲能量下DD6高温合金... 基于电子速率方程构建描述超快激光诱导水中等离子体微加工过程的物理模型,探究脉宽对于等离子体激发形态的影响,结果显示空间中等离子体激发呈不规则的椭圆形状,激发区域中心向入射方向偏移。进一步计算得到不同脉冲能量下DD6高温合金表面的微沟槽深度和宽度,并进行实验验证。微沟槽深度和宽度随着单脉冲能量的增加而增加,计算结果与实验结果的变化规律一致。随后,利用物理模型计算不同激光功率、频率和扫描速度下的材料去除率及沟槽深度,形成27组小规模数据集。以该数据集为基础,利用多种机器学习算法建立工艺参数与加工性能的预测模型。SVR获得了最优预测精度,其对于材料去除率和烧蚀深度预测的训练集R^(2)分别达到89.2%和87.2%。最后,将所建立预测模型与遗传算法相结合,实现了工艺优化,材料去除率和烧蚀深度相对于原始数据分别提升了8.7%和9.1%。该研究有助于全面了解超快激光诱导水中等离子体微加工的物理过程,并为工艺优化提供了可行性方案。 展开更多
关键词 超快激光 等离子体微加工 机器学习 工艺优化
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基于关键特征点配准的涡轮叶片气膜孔测量
5
作者 宋艳艳 晏海龙 +2 位作者 石瀚林 田浩 辛旭晖 《科技创新与应用》 2025年第9期140-142,146,共4页
针对CT测量涡轮叶片气膜孔加工空间位置测量精度不高问题,提出一种与CAD数模关键特征六点定位的点云配准方法。首先对三维CT数据与CAD数模进行采样,手动选点进行粗配准;其次采用ICP完成精配准;最后在CT数据上实现基于关键特征六点的定... 针对CT测量涡轮叶片气膜孔加工空间位置测量精度不高问题,提出一种与CAD数模关键特征六点定位的点云配准方法。首先对三维CT数据与CAD数模进行采样,手动选点进行粗配准;其次采用ICP完成精配准;最后在CT数据上实现基于关键特征六点的定位坐标系,完成该坐标系下的涡轮叶片气膜孔位置度测量。典型工件测试结果表明,配准后的关键特征六点误差为9.4μm,涡轮叶片气膜孔位置度测量误差最大为74.746μm,尺寸测量误差最大为15μm。可以显著提升CT检测尺寸测量精度。 展开更多
关键词 CT测量 涡轮叶片 气膜孔 六点定位 ICP算法
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伴随方法加速的全环压气机气动性能不确定性量化
6
作者 孟德君 张倩 +2 位作者 徐朋飞 王丁喜 徐慎忍 《推进技术》 北大核心 2025年第6期55-64,共10页
由于现有不确定性量化(Uncertainty Quantification,UQ)方法计算量巨大,在研究加工偏差对气动性能影响时,一般基于周期性假设采用单通道计算域进行数值分析,从而忽略了全环效应对UQ结果的影响。本文首先结合蒙特卡罗方法和计算流体力学... 由于现有不确定性量化(Uncertainty Quantification,UQ)方法计算量巨大,在研究加工偏差对气动性能影响时,一般基于周期性假设采用单通道计算域进行数值分析,从而忽略了全环效应对UQ结果的影响。本文首先结合蒙特卡罗方法和计算流体力学对某跨声速环形压气机叶栅分别采用单通道与全环计算域进行UQ分析,证实了单通道分析方法的不足。针对此不足提出了一种伴随方法加速的利用单通道UQ结果近似全环UQ结果的方法。数值分析表明,相较于全环蒙特卡罗方法,该方法计算的气动性能标准差相对误差小于3%,计算效率是全环UQ分析方法的2 695倍。 展开更多
关键词 压气机叶栅 气动性能 不确定性量化 几何偏差 伴随方法 全环效应 单通道模拟
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基于深度学习的叶片缺陷检测算法研究
7
作者 庞硕 昝涛 杨开彬 《测控技术》 2025年第8期62-68,共7页
为了实现对涡轮叶片上凹坑、缺口、裂纹、卷曲和异物这5种表面缺陷的实时、准确检测和判定,开展了基于深度学习的叶片缺陷检测方法研究。在检测过程中,搭建了基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的深度学习检测模型,并... 为了实现对涡轮叶片上凹坑、缺口、裂纹、卷曲和异物这5种表面缺陷的实时、准确检测和判定,开展了基于深度学习的叶片缺陷检测方法研究。在检测过程中,搭建了基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的深度学习检测模型,并采用了YOLOv5神经网络与PyTorch深度学习框架相结合的实现形式。针对模型训练过程中样本不足的问题,一方面采用数据增强技术扩充了叶片表面缺陷的图像样本集,另一方面开展了小样本迁移学习技术研究,将在COCO2017数据集上训练好的模型作为预训练模型。最后,随机选取80幅涡轮叶片表面图像依次对模型进行测试,模型的缺陷识别准确率为96.3%,检测速度为51f/s,从而验证了该检测系统的有效性和可行性。 展开更多
关键词 缺陷检测 深度学习 迁移学习 数据增强
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3D打印缺陷对功能梯度材料涡轮盘破裂转速的影响
8
作者 郝泽洋 孙阳 +2 位作者 饶国琴 杨雅丽 陈立杰 《燃气涡轮试验与研究》 2025年第5期103-113,共11页
三维(3D)材料及结构的质量控制问题目前仍是限制其实际应用的关键因素。针对3D打印功能梯度材料涡轮盘,首先基于含损伤统一黏塑性本构模型建立了高温叶片材料含温度项的本构模型,然后采用极限应变法进行了工作温度场下的轮盘破裂转速分... 三维(3D)材料及结构的质量控制问题目前仍是限制其实际应用的关键因素。针对3D打印功能梯度材料涡轮盘,首先基于含损伤统一黏塑性本构模型建立了高温叶片材料含温度项的本构模型,然后采用极限应变法进行了工作温度场下的轮盘破裂转速分析,系统探讨了不同类型3D打印缺陷(孔隙、通粉孔未熔合、界面、裂纹等)对轮盘性能的影响。结果表明:考虑温度影响的含损伤统一黏塑性本构模型,可以很好地描述高温材料的率相关性和温度软化效应;分布于高应变区(危险截面)的3D打印缺陷会导致涡轮盘破裂转速显著下降,并导致破裂位置发生变化;综合考虑各类3D打印缺陷,仿真与试验破裂转速仅相差0.69%。研究成果对3D打印关键零部件的损伤容限设计具有指导意义。 展开更多
关键词 涡轮盘 破裂转速 制造缺陷 极限应变法 3D打印 功能梯度材料
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压气机整体叶盘修复再制造的研究进展 被引量：3
9
作者 张高 刘梅军 +2 位作者 韩嘉琪 刘宏 杨冠军 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期65-81,共17页
压气机整体叶盘的应用,是高性能发动机的典型技术之一,但整体叶盘接触包含各种固体物的高速气流,频繁出现多种不同形式的结构损伤和性能衰退,严重制约发动机高性能、高可靠和长寿命运行。基于深度维修的整体叶盘再制造技术,是解决上述... 压气机整体叶盘的应用,是高性能发动机的典型技术之一,但整体叶盘接触包含各种固体物的高速气流,频繁出现多种不同形式的结构损伤和性能衰退,严重制约发动机高性能、高可靠和长寿命运行。基于深度维修的整体叶盘再制造技术,是解决上述难题的有效途径。本文针对压气机整体叶盘修复再制造过程中的共性基础问题,总结国内外整体叶盘修复再制造的历史沿革和技术发展,根据整体叶盘几何结构损伤形式和服役损伤形式,从损伤可修复评估与设计、熔焊修复技术、压力焊修复技术、钎焊及激光增材修复及技术、表面加工及优/强化技术等五个部分进行系统阐述,并探讨整体叶盘修复再制造中评估设计、技术发展和深度修复等重要问题,旨在推动整体叶盘再制造技术快速发展和应用。 展开更多
关键词 压气机 整体叶盘 修复 再制造
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薄壁零件残余应力演化机理及变形控制方法 被引量：1
10
作者 张仲玺 王帅钦 +2 位作者 赵慧娟 张定华 汪龙皓 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第13期186-196,共11页
变形是难加工材料薄壁零件切削加工所面临的最主要挑战之一,整个工艺过程,零件残余应力随材料去除不断演化,导致最终零件的精度很难保证。针对薄壁零件切削加工变形问题,提出一种考虑工艺过程残余应力演化的薄壁零件变形控制方法。首先... 变形是难加工材料薄壁零件切削加工所面临的最主要挑战之一,整个工艺过程,零件残余应力随材料去除不断演化,导致最终零件的精度很难保证。针对薄壁零件切削加工变形问题,提出一种考虑工艺过程残余应力演化的薄壁零件变形控制方法。首先,通过微元切片法建立了薄壁零件工艺过程简化模型,分析了零件夹紧点的载荷分布,建立了零件夹紧点等效载荷平衡方程;并基于变形叠加原理和微小变形理论,建立了零件夹紧点变形几何平衡方程;分析了工艺过程不同时刻的零件载荷分布情况,揭示了薄壁零件残余应力及其等效载荷演化机理。在此基础上,建立了工序间零件变形精确调控模型,实现了薄壁零件残余应力演化与最终变形控制。最后,设计了3组切削加工实验,分别采用不同加工工艺加工相同的薄板零件,实验结果表明,采用所提出的变形控制方法最大可降低加工变形82.2%。 展开更多
关键词 薄壁零件 残余应力 演化机理 平衡状态 变形控制
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钛合金空心风扇叶片成形三维有限元分析(英文) 被引量：24
11
作者 赵冰 李志强 +2 位作者 侯红亮 廖金华 白秉哲 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期963-968,共6页
随着高旁路涡扇发动机在军用、民用飞机上的应用,采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术制造大尺寸钛合金宽弦风扇叶片已经成为涡扇发动机的一项关键制造技术。钛合金空心风扇叶片的成形过程包括3个阶段:扭转成形、热成形、超塑成形。在本... 随着高旁路涡扇发动机在军用、民用飞机上的应用,采用超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术制造大尺寸钛合金宽弦风扇叶片已经成为涡扇发动机的一项关键制造技术。钛合金空心风扇叶片的成形过程包括3个阶段:扭转成形、热成形、超塑成形。在本研究中,为了分析空心风扇叶片的成形过程,建立了一个三维有限元模型,钛合金的变形行为符合Backofen方程。通过三维有限元模型,分析扭转速率、热成形模具下落速度、超塑成形目标应变速率、板材与模具之间的摩擦系数、芯板和面板的厚度比等参数对成形力的影响规律。研究表明,随着扭转速度、热成形模具的下落速度、目标应变速率、板材厚度比的提高,成形力将提高,而摩擦系数对成形力的影响很小。 展开更多
关键词 钛合金 空心风扇叶片 有限元方法 超塑成形
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航空发动机风扇/压气机叶片制造关键技术 被引量：22
12
作者 李海宁 赵赟 +2 位作者 史耀耀 姚倡锋 谭靓 《航空制造技术》 北大核心 2013年第16期34-37,共4页
随着航空发动机涵道比、推重比及服役寿命的不断提高，叶片结构更趋复杂（如薄壁、宽弦、弯掠），且尺寸更大、材料更难~ja-r、精度要求更高。新结构、新材料的采用对叶片制造技术提出了更为苛刻的要求。
关键词 航空发动机 叶片制造 制造技术 风扇 压气机 叶片结构 服役寿命 精度要求 新材料
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涡轮叶片精铸模具陶芯定位元件逆向调整算法 被引量：8
13
作者 崔康 汪文虎 +1 位作者 蒋睿嵩 赵德中 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1924-1929,共6页
针对空心涡轮叶片蜡型压制过程中陶芯定位元件补偿量难以量化问题,提出了基于蜡型壁厚测量结果的逆向解析算法。通过建立陶芯定位误差传递模型和逆向调整模型,确定了陶芯壁厚偏差与定位元件补偿量之间的映射关系。运用超声脉冲反射法对... 针对空心涡轮叶片蜡型压制过程中陶芯定位元件补偿量难以量化问题,提出了基于蜡型壁厚测量结果的逆向解析算法。通过建立陶芯定位误差传递模型和逆向调整模型,确定了陶芯壁厚偏差与定位元件补偿量之间的映射关系。运用超声脉冲反射法对一组蜡型进行壁厚测量,根据测量结果逆向调整陶芯定位元件尺寸并重新压制蜡型进行对比分析。结果表明,该方法能够有效计算陶芯定位元件尺寸补偿量,对提高空心涡轮叶片蜡型定型效率以及进一步控制空心涡轮叶片壁厚精度有一定指导意义。 展开更多
关键词 空心涡轮叶片 蜡型 陶芯 定位元件 壁厚偏差 补偿量
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镍基高温合金的切削加工 被引量：31
14
作者 赵秀芬 王玉华 +2 位作者 刘阳 王兴林 万熠 《航空制造技术》 2010年第11期46-50,共5页
航空发动机零件结构复杂,而高温合金等难加工材料加工难度更大。对工件来说,复杂型面数控程序优化难,高温合金材料容易造成加工变形和让刀,使加工精度不符合要求;对刀具来说,加工镍基高温合金零件,容易造成刀具快速磨损,刀具消耗大。
关键词 镍基高温合金 切削加工 高温合金材料 刀具消耗 零件结构 航空发动机 难加工材料 加工难度
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新一代商用航空发动机叶片的先进加工技术 被引量：26
15
作者 王辉 吴宝海 李小强 《航空制造技术》 北大核心 2014年第20期26-31,共6页
以新材料、新工艺为特色的高性能航空发动机叶片精密高效加工技术,能够极大推进新型大涵道比商用航空发动机的效率提升、寿命延长和可靠性增强。从新型叶片材料的属性、加工方法及加工误差的形成原理等几个方面突破高性能航空发动机叶... 以新材料、新工艺为特色的高性能航空发动机叶片精密高效加工技术,能够极大推进新型大涵道比商用航空发动机的效率提升、寿命延长和可靠性增强。从新型叶片材料的属性、加工方法及加工误差的形成原理等几个方面突破高性能航空发动机叶片精密高效加工的技术难点,是当前航空发动机叶片先进制造技术的重要发展趋势。 展开更多
关键词 航空发动机叶片 高效加工技术 商用 先进制造技术 寿命延长 叶片材料 形成原理 加工误差
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铸型搅动细晶铸造对K492M合金向心叶轮组织与拉伸性能的影响 被引量：6
16
作者 胡聘聘 盖其东 +2 位作者 李相辉 汤鑫 侯学勤 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1045-1050,共6页
采用普通铸造（CC）和铸型搅动细晶铸造（MAFGC）工艺浇注了K492M合金向心叶轮,分别制得了平均晶粒度为ASTM M6级（4.5 mm）和ASTM 1级（0.25 mm）的铸件。研究了MAFGC工艺对K492M合金向心叶轮轮盘组织与力学性能的影响。结果表明：与... 采用普通铸造（CC）和铸型搅动细晶铸造（MAFGC）工艺浇注了K492M合金向心叶轮,分别制得了平均晶粒度为ASTM M6级（4.5 mm）和ASTM 1级（0.25 mm）的铸件。研究了MAFGC工艺对K492M合金向心叶轮轮盘组织与力学性能的影响。结果表明：与普通铸造相比,MAFGC工艺有效破碎了枝晶,细化了晶粒和枝晶组织,减小了碳化物的尺寸且使其分布更加均匀,使向心叶轮制件800℃以下的拉伸强度显著提高。800~1 000℃之间时,细晶铸造与普通铸造向心叶轮拉伸性能相当。 展开更多
关键词 K492M合金 细晶铸造 显微组织 碳化物 拉伸性能
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航空发动机整体叶环结构的研究进展 被引量：10
17
作者 张国乾 赵明 +2 位作者 陆山 章胜 商体松 《航空制造技术》 北大核心 2013年第9期50-54,共5页
目前，整体叶环制造工艺的不成熟，碳化硅纤维高昂的制造成本及叶片损伤后不易修复等因素是阻碍整体叶环结构发展的主要因素，但随着材料技术的不断发展，科技的不断进步，整体叶环等新颖的轻质结构必将在未来航空发动机中有广泛的应用。
关键词 航空发动机 环结构 碳化硅纤维 制造工艺 叶片损伤 制造成本 材料技术 轻质结构
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空心涡轮叶片精铸蜡型陶芯定位元件尺寸计算方法 被引量：9
18
作者 冯炜 汪文虎 +1 位作者 王孝忠 骆金虎 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期181-186,共6页
针对空心涡轮叶片精铸蜡型陶芯定位元件尺寸难以精确量化的问题,提出了基于模型匹配算法的陶芯定位元件尺寸计算方法。通过将壁厚权值因子引入匹配模型,实现了测量数据与理论模型的精确匹配;基于匹配后的陶芯实测数据,建立了定位元件的... 针对空心涡轮叶片精铸蜡型陶芯定位元件尺寸难以精确量化的问题,提出了基于模型匹配算法的陶芯定位元件尺寸计算方法。通过将壁厚权值因子引入匹配模型,实现了测量数据与理论模型的精确匹配;基于匹配后的陶芯实测数据,建立了定位元件的尺寸计算方法;最后,将壁厚偏差分布一致的一批陶芯分两组进行实验对比。结果表明该方法计算出的陶芯定位元件尺寸能够有效提高蜡型壁厚精度,对空心涡轮叶片的精确控型有一定的指导意义。 展开更多
关键词 空心涡轮叶片 蜡型 陶芯 定位元件 模型匹配 权值因子 实测数据
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航空发动机浮壁式燃烧室制造技术 被引量：8
19
作者 邵天巍 杨秀娟 +2 位作者 任萍 李霞 王立成 《航空制造技术》 北大核心 2013年第9期55-57,共3页
燃烧室（火焰筒）是发动机的重要热端部件。在工作中，由于经受急热、急冷的热应力和燃气冲击力，火焰简易发生裂纹等故障。随着航空发动机向更新一代发展。采用原有的火焰筒结构，燃烧室进口温度、压力和出口温升将出现大幅度提高，使... 燃烧室（火焰筒）是发动机的重要热端部件。在工作中，由于经受急热、急冷的热应力和燃气冲击力，火焰简易发生裂纹等故障。随着航空发动机向更新一代发展。采用原有的火焰筒结构，燃烧室进口温度、压力和出口温升将出现大幅度提高，使火焰简壁温问题越发突出。 展开更多
关键词 航空发动机 燃烧室 制造技术 壁式 火焰筒 热端部件 进口温度 冲击力
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影响细长薄壁细晶叶片铸造成形因素研究 被引量：5
20
作者 闫红梅 王永明 +4 位作者 黄爱华 王铁军 丛健 崔树森 于兴福 《铸造》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期804-807,共4页
通过对某发动机超薄细长细晶铸造低压涡轮工作叶片型壳保温方式、型壳预热温度和浇注温度的调整,研究了铸造工艺参数对合金欠铸、冷隔、晶粒度及疏松缺陷的影响。研究结果表明,采用填砂和保温毡包裹对型壳保温,对叶片的欠铸、冷隔和疏... 通过对某发动机超薄细长细晶铸造低压涡轮工作叶片型壳保温方式、型壳预热温度和浇注温度的调整,研究了铸造工艺参数对合金欠铸、冷隔、晶粒度及疏松缺陷的影响。研究结果表明,采用填砂和保温毡包裹对型壳保温,对叶片的欠铸、冷隔和疏松等缺陷的影响相同。当型壳的预热温度高于1 150℃时,导致细长叶片晶粒粗大;而当型壳预热温度为1 100℃,浇注温度为1 450℃时,容易出现欠铸和冷隔缺陷。当采用1 100℃对型壳预热,1 500℃浇注叶片时,能够有效避免冷隔、欠铸、晶粒粗大等缺陷,通过浇冒系统改进,能够解决薄壁细长叶片疏松问题。 展开更多
关键词 精密铸造 疏松 晶粒细化 涡轮叶片
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