Tecnologia integral de fabricação blisk

Atualmente, as tecnologias de fabricação estrangeira blisk incluem principalmente: tecnologia de soldagem, tecnologia de processamento de fresagem, tecnologia de fabricação de forjas de precisão, tecnologia de processamento eletrolítico, etc. O processo tecnológico adotado é: forjação de precisão + processamento de controle numérico; soldagem de precisão + processamento de controle numérico; precisão de alta temperatura de linha lançando em branco + pressão isostática quente. A principal aplicação de sua tecnologia de processo de fabricação é mostrada na Tabela 1. Os Estados Unidos, a Grã-Bretanha, a Rússia e outros países desenvolvidos estão em uma posição de liderança no campo da fabricação integral de blisk, e eles têm equipamentos avançados de fresagem e equipamentos de processo de soldagem.

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Nos últimos anos, a pesquisa nacional sobre a tecnologia de fabricação de motores aeromotores atingiu um certo nível, e a fabricação completa de blisks foi realizada. Através da análise da estrutura blisk e dos requisitos do processo de fabricação, o uso doméstico de processos de fabricação composta é dividido principalmente em: Formação de fabricação em branco, processamento de formação de precisão, polimento de superfície, tratamento superficial e outros processos, cada estágio de processo tem uma variedade de tecnologias de processo, e muitas tecnologias de processo são combinadas para formar uma variedade de diferentes processos globais de fabricação de blisk. Ao mesmo tempo, alguns deles o doméstico ainda está em fase de pesquisa e desenvolvimento, e seu fluxo de processos e tecnologias-chave são mostrados na Figura 2.

Tecnologia de em branco quase forma

A tecnologia de em branco de precisão do blisk integral está se desenvolvendo na direção da quase formação. A tecnologia de quase formação tornou-se uma tecnologia importante no campo do processamento de materiais. Possui as características de baixo custo, operação flexível e curto período de entrada no mercado, e resolve os pontos-chave na fabricação do blisk integral. Tecnologia de fabricação para melhorar a eficiência da produção e alcançar o objetivo de economizar materiais e energia. A tecnologia de em branco quase forma na fabricação de blisks inclui principalmente: tecnologia de forjação de precisão, tecnologia de fundição de precisão, tecnologia de soldagem de feixe de elétrons, tecnologia de soldagem linear de atrito, etc.

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Tecnologia de forjamento de precisão

Atualmente, o blisk integrado usa principalmente o processo de forjação de precisão como um método de em branco. Esta tecnologia pode não apenas salvar materiais metálicos preciosos, reduzir a quantidade de materiais de difícil processamento, mas também melhorar a força de fadiga e a vida útil do blisk geral. Na moderna tecnologia de forjação de precisão, durante o processo de quase formação do blisk, os forjadores blisk são precisamente projetados. As lâminas e o disco ficam com uma pequena margem. É necessário garantir deformação e forma suficientes das lâminas. A aplicação da tecnologia de forjamento isotérmico isotérmico e da tecnologia de forjação isotérmica superplástica fornece uma garantia para o processo de em branco dos discos compressores de liga superliga e titânio, e obtém excelente estrutura e propriedades mecânicas.

A empresa norte-americana GE aplicou tecnologia de forjação isotérmica para fabricar o rotor blisk compressor com lâminas, o que aumentou a taxa de utilização do material em 4 vezes. A precisão dimensional das peças forjadas de precisão pode atingir 0,1~0,25mm, e a rugosidade da superfície pode chegar a 0,4~1,6μm. A Domestic Baoshan Iron and Steel Co., Ltd. realizou pesquisas aprofundadas sobre a tecnologia isotemal forjando da liga de titânio integral blisk, e projetou a simplificação, o refinamento, o molde, formando, etc. do desenho forjador, e realizou o teste de formação na liga de titânio integral blisk, e os resultados de forragem mostraram , não há dobras e outros defeitos em cada parte do forging , e a forma é boa.

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Tecnologia de fundição de precisão

Devido ao novo desenvolvimento do processo de fundição de precisão e da tecnologia de software de simulação numérica de fundição, especialmente o estudo aprofundado da teoria da solidificação direcional e da prensagem isostática quente de materiais metálicos, está na melhoria da estrutura e desempenho das ligas de fundição, prevendo deformação do tamanho do fundição, defeitos de fundição e otimização do processo de fundição. Desempenhando um papel cada vez mais importante, não só melhora muito a estrutura e o desempenho da linha de luz fundido, mas também resolve o problema das rachaduras de fadiga na superfície da lâmina ao longo do limite do grão perpendicular à direção principal de estresse da lâmina, melhora a resistência à fadiga da lâmina e reduz a rachadura superficial.

Na década de 1970, os Estados Unidos realizaram extensivamente pesquisas sobre o processo de fundição de blisks integrais com lâminas direcionais e hubs de grãos finos equiaxed, e perceberam com sucesso a tecnologia de fundição integral de duplo desempenho baseada em materiais de alloy direcionais Mar2M247 e CM681, ou seja, as lâminas do blisk são orientadas colunar cristalina, roleta é equiaxed cristal

O Instituto Nacional de Materiais Aeronáuticos realizou pesquisas aprofundadas sobre a tecnologia de fundição de precisão do blisk integral, analisando a seleção de materiais de dupla performance, o método de formação da estrutura integral do blisk, medidas de controle, parâmetros de processo de fundição e o efeito do tratamento térmico nas propriedades mecânicas do blisk. , Projetou um dispositivo especial para o processo de fundição para obter um gradiente de temperatura radial durante o processo de solidificação da lâmina, e lançou com sucesso um blisk de turbina com um diâmetro de 120mm e 34 lâminas através de diferentes esquemas de teste, como mostrado na Figura 3.

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Figura 3 A amostra de fundição do blisk integral

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Tecnologia de soldagem de feixe de elétrons

A soldagem de feixes de elétrons é um método de uso de feixes de elétrons acelerados e focados para bombardear soldas colocadas no vácuo ou não-vácuo, e usar a energia térmica gerada para realizar a soldagem. Soldagem de feixe de elétrons é fácil de realizar soldagem de penetração profunda de materiais metálicos. Tem as vantagens da costura de solda estreita, grande proporção, pequena zona afetada pelo calor da solda, controle fácil e preciso dos parâmetros do processo de soldagem, boa repetibilidade e estabilidade, e tem as vantagens automáticas vantagens técnicas, como rastreamento de costura, deflexão rápida de fluxo e soldagem de piscina multi-derretimento, torná-lo amplamente utilizado em setores aeroespaciais e outras indústrias.

Devido ao desenvolvimento precoce da soldagem de feixe de elétrons e da tecnologia relativamente madura, foi usado pela primeira vez no processo de fabricação do blisk. De acordo com dados relevantes, o blisk de ventilador de terceiro estágio EJ200 foi o primeiro blisk formado pela tecnologia de soldagem de feixe de elétrons. As lâminas individuais são soldadas em um anel de lâmina por feixe de elétrons, e então a teia de disco forjada e eletrolítico e o anel da lâmina são soldados para formar uma estrutura integral de blisk pela tecnologia de soldagem de feixe de elétrons.

Na China, o processo de soldagem do feixe de elétrons do blisk é aplicado principalmente ao blisk de material de liga de titânio, e muitas instituições de pesquisa realizaram um grande número de testes de pesquisa sobre a soldagem do feixe de elétrons do blisk. O Centro Técnico da AVIC Shenyang Liming Aero Engine Co., Ltd. realizou uma série de pesquisas sobre o método de controle de deformação no processo de soldagem de feixe de elétrons do TC4 blisk, e propôs uma aplicação abrangente de otimização do processo de soldagem, fixação rígida, tratamento de calor a vácuo e aquecimento local do feixe de elétrons. Método de controle de deformação, e através de experimentos relacionados, controlar efetivamente a deformação da soldagem, e realizar a fabricação de toda a estrutura blisk de soldagem de feixe de elétrons.

A tecnologia de soldagem de feixe de elétrons tem sido amplamente utilizada no campo de fabricação de blisk doméstico devido à sua alta estabilidade, mas sua limitação é que ele só é adequado para o processo de soldagem de blisks de liga de titânio, e para a soldagem de blisks de liga de alta temperatura. Há grandes falhas técnicas, e é necessária uma pesquisa mais aprofundada.