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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
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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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整体叶盘叶片前后缘柔性抛光技术
2
作者 刘承硕 蔺小军 +1 位作者 钟波 邓文辉 《中国机械工程》 北大核心 2025年第12期3047-3056,共10页
针对航空发动机叶片前后缘抛光加工效率低、表面质量及轮廓精度难以保证等问题开展了整体叶盘叶片前后缘自动化抛光工艺研究。分析了工艺参数对前后缘抛光接触区域尺寸的影响规律,建立了法向抛光力预测模型,预测值与实际值均方根误差为1... 针对航空发动机叶片前后缘抛光加工效率低、表面质量及轮廓精度难以保证等问题开展了整体叶盘叶片前后缘自动化抛光工艺研究。分析了工艺参数对前后缘抛光接触区域尺寸的影响规律,建立了法向抛光力预测模型,预测值与实际值均方根误差为1.24 N;基于Preston方程对抛光接触区域内压缩量、主轴转速、海绵砂圈半径、进给速度和磨具粒度对材料去除的影响规律进行了建模。基于所提出的前后缘抛光材料去除深度预测模型进行实验,结果表明,叶片前后缘表面粗糙度降低至0.18μm,验证了该预测模型可以有效地预测材料去除深度,海绵砂圈可以有效改善叶片前后缘粗糙度。 展开更多
关键词 整体叶片前后缘 抛光接触区域 材料去除深度 粗糙度
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高温合金整体叶环流道侧铣加工技术研究
3
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
4
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
5
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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钛合金空心风扇叶片成形三维有限元分析(英文) 被引量:24
6
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
7
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
8
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
9
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
10
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
11
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
12
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
13
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
14
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
15
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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2099铝锂合金型材的变曲率滚弯工艺 被引量:9
16
作者 胡智华 陈明和 谢兰生 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期82-87,共6页
2099铝锂合金变曲率2型材是我国自主研制的大型客机C919的重要桁架零件,其轮廓曲率不断变化,依靠传统经验式的滚弯方法很难成形该种零件。为此,提出了有限元数值分析的方法对2型材的等曲率滚弯过程进行了仿真,得出了其滚弯成形规律和回... 2099铝锂合金变曲率2型材是我国自主研制的大型客机C919的重要桁架零件,其轮廓曲率不断变化,依靠传统经验式的滚弯方法很难成形该种零件。为此,提出了有限元数值分析的方法对2型材的等曲率滚弯过程进行了仿真,得出了其滚弯成形规律和回弹规律。依据滚弯成形规律,采用分段等曲率滚弯的方法进行了变曲率型材滚弯有限元模拟,确定了变曲率型材滚弯中各分段的左右滚轮抬升量。根据变曲率型材滚弯模拟结果进行了型材的变曲率滚弯工艺试验。结果表明,型材贴模效果较好,轮廓误差仅为0.5mm,满足设计要求,模拟结果与试验结果一致性较好。 展开更多
关键词 2099铝锂合金 型材 变曲率 滚弯
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压气机叶片辊轧模具型腔前滑补偿方法 被引量:3
17
作者 靳淇超 汪文虎 +3 位作者 蒋睿嵩 赵德中 崔康 熊一峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期323-332,共10页
辊轧模腔是叶片无余量辊轧成形的关键,然而压气机叶片辊轧成形过程中存在前滑现象,造成叶片沿辊轧方向精度偏差,需要在模具型腔设计过程中补偿前滑量,以实现叶片沿积叠高度的精确成形。针对叶片辊轧前滑现象,本文提出并研究了基于辊轧... 辊轧模腔是叶片无余量辊轧成形的关键,然而压气机叶片辊轧成形过程中存在前滑现象,造成叶片沿辊轧方向精度偏差,需要在模具型腔设计过程中补偿前滑量,以实现叶片沿积叠高度的精确成形。针对叶片辊轧前滑现象,本文提出并研究了基于辊轧前滑补偿的压气机叶片辊轧模具型腔优化设计方法。首先,在分析前滑成因及叶片截面前滑表征模型的基础上,研究了前滑补偿机理并建立了前滑补偿模型,即型腔中心角与叶片积叠高度的对应关系。在此基础上,通过提取表征叶片的工艺模型截面线族,顺次计算截面前滑值并基于前滑补偿模型对辊轧模具型腔中心角进行修正。然后,基于修正后的型腔中心角,建立叶片工艺模型截面线族到型腔截面线族的空间扇态映射法则并进行截面线映射变换,进而基于型腔截面线重构了基于前滑补偿的叶片辊轧模具型腔。最后,通过高置信度数值计算方法比较了前滑补偿模腔和直接空间几何映射模腔辊轧成形叶片的积叠高度。结果表明,优化后的模具型腔能够有效提高叶片积叠轴方向上的成形精度。 展开更多
关键词 压气机叶片 辊轧 前滑补偿 模腔优化设计 积叠高度
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一种改进的压气机叶片辊轧成型前滑计算模型 被引量:3
18
作者 靳淇超 汪文虎 +3 位作者 蒋睿嵩 赵德中 崔康 熊一峰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3178-3185,共8页
航空发动机压气机叶片在辊轧过程中,由于辊轧出口处构件速度大于轧辊速度,存在前滑现象,从而影响叶片辊轧成形精度。针对此问题,为实现叶片无余量辊轧成型,在分析对称辊轧前滑计算模型的基础上,提出并研究了叶片辊轧前滑,建立了叶片辊... 航空发动机压气机叶片在辊轧过程中,由于辊轧出口处构件速度大于轧辊速度,存在前滑现象,从而影响叶片辊轧成形精度。针对此问题,为实现叶片无余量辊轧成型,在分析对称辊轧前滑计算模型的基础上,提出并研究了叶片辊轧前滑,建立了叶片辊轧前滑计算模型。为验证前滑计算模型精度,设计了薄板件、V形板件和叶片这3类典型构件CAD模型,基于DEFORM-3D对其辊轧成型过程进行数值计算分析。结果表明,该模型能够精确表达截面不规则类构件辊轧前滑量,为截面变化类构件辊轧前滑研究奠定基础。 展开更多
关键词 压气机叶片 辊轧成型 截面线 前滑模型 有限元
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TC4钛合金中空叶片扩散连接-超塑成形技术 被引量:10
19
作者 王国峰 赵相禹 +1 位作者 孙超 杨默 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期49-53,共5页
采用扩散连接-超塑成形技术成形中空叶片在发动机减重方面具有重要的意义,本文进行了中空叶片的扩散连接-超塑成形实验,成形出质量较好的中空叶片,确定了最优的实验参数。分析了叶片芯板的壁厚分布以及上下面板与芯板的连接情况,并线扫... 采用扩散连接-超塑成形技术成形中空叶片在发动机减重方面具有重要的意义,本文进行了中空叶片的扩散连接-超塑成形实验,成形出质量较好的中空叶片,确定了最优的实验参数。分析了叶片芯板的壁厚分布以及上下面板与芯板的连接情况,并线扫描分析了扩散连接的接头。结果表明,随着扩散连接保温时间的延长,扩散连接接头的效果较好;通过多次试验得出,在成形温度T=920℃、内部气压P=2 MPa、成形时间t=2 h的条件下,进行超塑成形,成形所得的中空叶片表面质量良好,扩散连接接头较好,芯板的厚度变化较均匀。 展开更多
关键词 TC4钛合金 中空叶片 扩散连接-超塑成形
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开式整体叶盘通道高效粗加工方法研究 被引量:4
20
作者 史耀耀 左安邦 +2 位作者 董婷 董宏亮 宁立群 《航空制造技术》 北大核心 2013年第4期34-37,共4页
本文以钛合金开式整体叶盘为加工对象,介绍几种常见开槽粗加工方法,重点分析各方法的适用性及优缺点。在此基础上,提出一种高效强力复合铣削工艺方法,对其加工过程进行仿真分析。从加工效率方面对各加工方法进行计算、比较、分析。
关键词 加工方法 整体叶盘 开式 通道 加工对象 工艺方法 仿真分析 加工过程
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