寬弦空心風扇葉片超塑成形-擴散連接工藝研究.pdf

1、鈦合金寬弦空心風扇葉片具有重量輕、效率高、抗外物損傷能力強等優(yōu)點，并能提高發(fā)動機的推重比，廣泛用于高性能渦輪風扇發(fā)動機?？招娘L扇葉片結構復雜、綜合性能要求高，其生產制造普遍采用以超塑成形/擴散連接(Superplastic forming/diffusion bonding,SPF/DB)為基礎的組合成形工藝技術，目前國內尚未掌握其制造的核心技術。隨著我國航空產業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展，寬弦空心風扇葉片的市場需求量快速增加，迫切需要實現自主化生

2、產。本文針對我國在空心葉片制造中存在的技術瓶頸問題，開展了基于SPF/DB的兩層結構TC4鈦合金空心風扇葉片的關鍵制造工藝技術研究，主要工作如下：
　　1.依據空心風扇葉片的結構特點，在分析其SPF/DB工藝難點的基礎上規(guī)劃了一套采用三次加熱循環(huán)的工藝路線，制定了具體的實施方案，并根據質量要求確定了質量檢測方法。
　　2.基于有限元逆算法建立葉片毛坯外形計算的有限元模型，在通用有限元軟件ABAQUS中完成計算，并通過幾何重建

3、技術得到了毛坯外形曲面，為毛坯制造提供了數模。
　　3.對預制筋條平板毛坯的擴散連接工藝進行研究，對工藝參數選擇、待連接表面預處理、型腔尺寸縮放以及定位導正結構設計等關鍵工藝細節(jié)進行詳細的解析，制得了整體空心葉片毛坯，并經超聲波C掃描和微觀組織分析，接合面上的擴散連接質量滿足要求。
　　4.研究了空心葉片毛坯的熱扭轉預成形工藝，結合扭轉機構設計方案分析了扭轉夾頭的運動參數軌跡，通過數值模擬對比研究了單/雙軸扭轉的差異，進而確

4、定了最佳的工藝參數，獲得了理想的空心葉片過渡外形。
　　5.對預成形后葉片的精整工藝進行了研究，采用模壓葉型整形和氣壓加載面板超塑校形技術，設計了專用精整模具和加載氣路，利用數值模擬分析了升壓速度、保壓時間和最大壓力對于面板校形結果的影響，據此選擇最佳的工藝參數制得了結構完整、面板厚度均勻、外形準確的葉片樣件。
　　通過以上工藝技術的研究，攻克了兩層結構鈦合金空心風扇葉片的若干關鍵制造技術，小批量成功制出了TC4鈦合金材料的