气膜冷却孔热障涂层SACE加工间隙优化及扫描工艺实验

发布时间：2017-07-26 03:13

  本文关键词：气膜冷却孔热障涂层SACE加工间隙优化及扫描工艺实验

  更多相关文章： 火花放电辅助加工(SACE) 气膜冷却孔 热障涂层 加工间隙 扫描工艺

【摘要】：随着航空发动机对推重比的要求不断提高,涡轮前温度作为衡量发动机的关键性能指标,正以每年平均提高25 K的速度增加,涡轮前温度已超过涡轮叶片材料熔点,解决高温所带来的一系列问题的关键在于对涡轮叶片冷却技术的改进。目前涡轮叶片主要的冷却方法是采用气膜冷却技术,这是通过一定规律在涡轮叶片上气膜冷却孔喷出冷却气体形成气膜,以达到使涡轮叶片隔热散热作用。为了进一步提高叶片的耐高温性能,新一代航空发动机涡轮叶片设计为带有陶瓷热障涂层的难加工结构。本文通过采用火花放电辅助化学加工(Spark Assisted Chemical Engraving,SACE)的方法对涡轮叶片气膜孔热障涂层扫描加工工艺进行了研究。通过对SACE圆孔加工验证了技术应用的可行性,并对加工过程产物进行化学分析,阐述了SACE材料蚀除机理,对SACE电源脉冲参数、液面高度等进行优化,以提高SACE加工过程稳定性。通过SACE加工间隙优化实验得出最优SACE加工间隙,分析了扫描速度大小与SACE材料蚀除量之间的关系,采用CAD/CAM系统对SACE分层厚度、扫描速度等扫描策略进行参数设定,在综合参数作用下进行SACE复合角出口扫描加工实验,分析了影响SACE复合角出口加工精度和效率的因素。制备了旋涂703硅胶、旋涂玻璃釉、刚玉陶瓷毛细套管、FCVA沉积DLC膜侧壁绝缘电极,并分别测试了其在SACE高温高压实验条件下的侧壁绝缘性能以及耐久性等,对比实验结果得出刚玉陶瓷套管制备的侧壁绝缘电极具有良好的侧壁绝缘性及耐久性。采用刚玉陶瓷套管侧壁绝缘电极进行SACE复合角出口扫描实验,分析了刚玉陶瓷套管侧壁绝缘电极对SACE加工结果的影响。
【关键词】：火花放电辅助加工(SACE) 气膜冷却孔 热障涂层 加工间隙 扫描工艺
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-25
• 1.1 课题研究背景及意义7-9
• 1.2 SACE加工技术国内外研究现状及分析9-20
• 1.2.1 SACE原理概述10-12
• 1.2.2 主轴进给策略现状及分析12-20
• 1.3 侧壁绝缘电极研究现状及分析20-23
• 1.4 课题来源及意义23
• 1.5 课题研究内容23-25
• 2 气膜孔热障涂层SACE机理分析25-40
• 2.1 SACE基础可行性验证实验25-32
• 2.1.1 SACE可行性实验系统设计25-27
• 2.1.2 SACE圆孔加工实验研究27-31
• 2.1.3 Ni基合金基体SACE加工31-32
• 2.2 气膜孔热障涂层SACE蚀除机理分析32-39
• 2.2.1 SACE过程气体产物分析32-35
• 2.2.2 SACE过程固体产物分析35-39
• 2.3 本章小结39-40
• 3 SACE扫描工艺分析与实验研究40-62
• 3.1 电源参数对SACE加工影响分析40-45
• 3.1.1 SACE电流电压特性研究40-43
• 3.1.2 脉冲参数对SACE加工影响分析43-45
• 3.2 SACE加工间隙测定方法及最佳加工间隙实验研究45-52
• 3.2.1 加工间隙对SACE影响实验探究45-47
• 3.2.2 SACE加工间隙测量及优化实验47-51
• 3.2.3 SACE最优加工间隙实验小结51-52
• 3.3 SACE加工进给策略优化实验研究52-61
• 3.3.1 扫描速度对SACE影响分析52-53
• 3.3.2 SACE扫描CAD/CAM研究53-56
• 3.3.3 ZrO2陶瓷材料单层蚀除厚度实验研究56-60
• 3.3.4 多工艺参数综合作用SACE实验60-61
• 3.4 本章小结61-62
• 4 侧壁绝缘电极SACE实验研究62-74
• 4.1 引言62-63
• 4.2 侧壁绝缘电极制备63-70
• 4.2.1 旋涂703硅胶制备侧壁绝缘电极63-65
• 4.2.2 旋涂玻璃釉制备侧壁绝缘电极65-67
• 4.2.3 刚玉毛细陶瓷套管制备侧壁绝缘电极67-69
• 4.2.4 FCVA沉积DLC膜制备侧壁绝缘电极69-70
• 4.3 侧壁绝缘电极SACE实验研究70-73
• 4.3.1 侧壁绝缘电极放电特性分析70-71
• 4.3.2 刚玉陶瓷套管侧壁绝缘电极SACE实验71-73
• 4.4 本章小结73-74
• 5 总结与展望74-76
• 5.1 总结74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 附录 攻读学位期间发表的学术论文目录81-82
• 致谢82-83

，

本文编号：574497