航空发动机冷气导管成形工艺研究

发布时间：2017-09-06 23:20

  本文关键词：航空发动机冷气导管成形工艺研究

  更多相关文章： 冷气导管 Inconel 625高温合金 激光焊接 异形截面管 小圆角翻边

【摘要】：冷气导管作为大推重比航空燃气涡轮发动机的重要部件,主要用于发动机导向叶片冷却及调节叶片腔内的温度场,是包括气流沿导管轴向流出及通过管壁上的小孔流向叶片内腔的薄壁零件,其管端翻边等工艺已成为该部件制造的瓶颈。目前,国外航空发动机先进制造公司对该部件实行制造技术保密。因此,开展其相关成形工艺的研究具有重要意义。本文以某型航空燃气涡轮发动机冷气导管零件为研究对象,通过分析其成形工艺特点和生产制造现状,在综合讨论实际生产中遇到的问题和现有技术手段的基础上提出了本文的研究内容和关键技术问题。首先,依据冷气导管外形特征进行了冷气导管预成形毛坯设计及其毛料优化,并以此为基础利用卷制方法得到了冷气导管预成形毛坯,同时以正交试验方式对冷气导管毛坯材料0.2mm厚Inconel 625镍基高温合金薄板的脉冲激光焊接工艺展开了研究,获得了符合强度要求的优化焊接工艺参数组合,然后以该组参数为基础、以获得的预成形毛坯为试验材料进行了冷气导管毛坯焊接试验,得到了可供后续成形试验使用的合格毛坯。此外,采用有限元模拟分析和试验验证相结合的方式对冷气导管的翻边工艺展开了研究。首先依据塑性力学方法从理论上分析了冷气导管胀形法和冲压法翻边成形的可行性和影响因素,然后利用有限元分析软件Abaqus分别对胀形法和冲压法翻边成形过程进行了有限元仿真分析,主要研究不同工艺参数下翻边成形时的材料流动和变形过程,得到了压力、胀芯和轴向进给量对胀形法翻边以及管坯高度和摩擦系数对冲压法翻边的成形质量的影响规律,并提出了改善翻边过程中起皱及破裂缺陷的有效方法。基于以上成形模拟研究结果进行了胀形和冲压法翻边试验,试验结果表明胀形翻边法因试验中成形压力不足容易出现起皱现象、冲压法翻边在油润滑条件下可得到合格翻边零件,试验结果与有限元模拟结论具有较高的一致性,对比分析认为冲压翻边法相较于胀形翻边方法具有模具简单、设备要求低及操作方便的优点。通过以上研究,本文取得了如下研究成果:提出了基于冷气导管外形特征的预成形毛坯设计及其坯料展开优化方法;针对冷气导管预成形毛坯焊接要求,得出了合理的激光焊接工艺参数;采用冲压翻边法替代传统的手工翻边法成形冷气导管平法兰边,为实际生产提供了简单易行的工艺方法。本文对冷气导管毛坯焊接工艺、管端翻边工艺的研究和得出的相关结论可为冷气导管的实际生产提供一定的参考依据,同时也为后续更加深入的研究奠定了一定的基础。
【关键词】：冷气导管 Inconel 625高温合金 激光焊接 异形截面管 小圆角翻边
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 引言13
• 1.2 航空发动机冷气导管成形工艺特点及制造现状13-15
• 1.2.1 冷气导管成形工艺特点13-14
• 1.2.2 冷气导管生产制造现状14-15
• 1.3 航空发动机冷气导管关键制造技术15-21
• 1.3.1 冷气导管毛坯激光焊接技术15-19
• 1.3.2 冷气导管管端翻边技术19-21
• 1.4 课题来源、意义及主要研究内容21
• 1.4.1 课题来源与意义21
• 1.4.2 课题主要研究内容21
• 1.5 本章小结21-23
• 第二章 冷气导管毛坯激光焊接工艺研究23-37
• 2.1 总体研究方案23
• 2.2 冷气导管预成形毛坯设计与制造23-25
• 2.2.1 预成形毛坯特点及需求分析23-24
• 2.2.2 预成形毛坯设计与制造24-25
• 2.3 Inconel 625镍基高温合金薄板激光焊接工艺试验25-34
• 2.3.1 试验材料25
• 2.3.2 试验设备25-27
• 2.3.3 试验方法27-30
• 2.3.4 试验结果30-34
• 2.4 冷气导管毛坯激光焊接试验34-35
• 2.4.1 冷气导管毛坯的装夹与固定34-35
• 2.4.2 冷气导管毛坯激光焊接35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 冷气导管胀形法翻边成形工艺研究37-51
• 3.1 冷气导管胀形法翻边成形工艺分析37-39
• 3.1.1 胀形变形程度37-38
• 3.1.2 胀形成形主要工艺参数38-39
• 3.1.3 胀形法翻边成形研究方案39
• 3.2 冷气导管胀形法翻边成形数值模拟研究39-46
• 3.2.1 有限元模型的建立39-41
• 3.2.2 压力对胀形翻边成形的影响41-43
• 3.2.3 胀芯对胀形翻边成形的影响43-44
• 3.2.4 轴向进给量对胀形翻边成形的影响44-46
• 3.3 冷气导管胀形法翻边成形试验46-49
• 3.3.1 试验方案46-47
• 3.3.2 试验装置与方法47-48
• 3.3.3 试验结果与分析48-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 冷气导管冲压法翻边成形工艺研究51-60
• 4.1 冷气导管冲压法翻边成形工艺分析51-52
• 4.1.1 扩口与压平成形分析51-52
• 4.1.2 冲压法翻边成形研究方案52
• 4.2 冷气导管冲压法翻边成形数值模拟研究52-56
• 4.2.1 有限元模型的建立52-53
• 4.2.2 摩擦系数对冲压翻边成形的影响53-55
• 4.2.3 管坯高度对冲压翻边成形的影响55-56
• 4.3 冷气导管冲压法翻边成形试验56-58
• 4.3.1 试验方案56-57
• 4.3.2 试验装置与方法57
• 4.3.3 试验结果与分析57-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 总结与展望60-62
• 5.1 总结60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘春艳;马瑞;檀财旺;郭伟;李俐群;;GH99高温合金环形和C形激光焊接对比研究[J];中国激光;2014年08期

2 何爱杰;李世峰;李万福;刘强军;孙飞煈;;世界航空发动机高压涡轮导向器研究综述[J];航空科学技术;2013年03期

3 越祖朕;陈玉华;;活性剂对高温合金GH4169激光焊焊缝成形的影响[J];现代焊接;2013年01期

4 龚伟怀;陈玉华;吕榛;李U，

本文编号：806030