科技成果

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成果名称: 微型超薄叶片精锻加工关键技术

成果登记号: 9612022Y2495

第一完成单位: 中国航发动力股份有限公司

联 系 人: 李昕艳

成果类型: 应用技术

成果体现形式 : 新工艺

技术领域: 航空航天

应用行业: 制造业

学科分类: 塑性加工工艺与设备(460.2520)

应用状态: 产业化应用

完成人: 寇录文,王江辉,祁圣英,刘福成,雷勇,郝晓萍,汤婷婷,弥国华,赵旭,杨辉,王向志,宋占利,王琨,王永杰,王周涛

成果简介:

本项目任务来源于中国航发动力股份有限公司技术攻关课题——《导弹机精锻风扇钛叶片叶身变形控制技术研究》(课题编号:KT-12061)。

本项目属于航空航天武器装备制造领域,主要应用于无人机发动机、导弹发动机等微型发动机。无人机、导弹机用微型超薄叶片因其相比常规叶片具有尺寸更小、厚度更薄的显著特点,使得模锻+数控铣削、电解加工等一般的叶片加工方法难以取得工程化应用。采用无余量精锻技术是实现此类叶片叶型加工的可靠途径,但是采用现有精锻技术加工时面临锻造回弹、热处理变形等难题。

针对微型超薄叶片精锻加工技术需求,中国航发动力股份有限公司于2012年开展了《导弹机精锻风扇钛叶片叶身变形控制技术研究》的科技攻关项目(课题编号:KT-12061),以控制微型超薄叶片精锻加工变形和提高产品加工质量为目标,项目组持续数年围绕微型超薄叶片精锻加工的锻件设计、模具设计、热处理工艺及数控砂带磨削工艺开展研究,突破了微型超薄叶片精锻变形、热处理变形和叶片边缘加工变形控制等关键技术,取得如下创新成果:

1)揭示了微型超薄叶片叶身锻造后的回弹、扭转和弯曲变形规律,提出了通过叶片模具型线补偿设计以及叶身工艺延伸段加强筋结构设计有效控制超薄精锻叶片锻造变形的方法;

2)提出了TC11钛合金微型超薄叶片锻后“真空高温退火—校形—真空低温退火”处理新工艺,优化了热处理工艺参数,解决了TC11钛合金微型超薄精锻叶片热处理变形控制难题;

3)提出了微型超薄叶片进排气边缘数控砂带磨削工艺方法,确定了数控砂带磨削的合理工艺参数,解决了叶身边缘厚度0.08mm的超薄精锻叶片边缘加工变形控制难题。

本项目取得相关授权专利3项:

1)一种TC11钛合金微型精锻叶片锻后处理方法(ZL201310170227.6);

2)一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法(ZL201711262669.8);

3)一种组合式精锻叶片切边模具(ZL201520522821.1)。

本项目当前的精锻技术水平可达到的叶型公差精度0.06mm在国内外同行业中为最高;提出的TC11钛合金材料叶片锻后“真空高温退火-等温校形-真空低温退火”处理新工艺能有效控制叶片热处理变形;提出的数控砂带磨削方法及确定的工艺参数解决了叶身边缘厚度0.08mm的超薄精锻叶片边缘加工变形控制难题,所加工叶片在国内外同行业中为最薄。总体技术达到国际先进水平。

本项目实现了微型超薄叶片批量生产,产品质量稳定可靠,研究成果产生了显著的军事、经济和社会效益。该项目所取得成果已全部转化到多个型号导弹发动机叶片的工程化生产中,近三年累计交付叶片锻件12万件。该成果中的主要技术在中国航发动力股份有限公司内已推广应用到多个型号的研制生产中:如模具逆向补偿技术已推广应用到多个航机型号精锻叶片的模具补偿设计中;如TC11钛合金叶片锻后处理新工艺已推广应用到某型航机、燃气轮机叶片的制造中,近三年累计交付叶片25000余件。

该项成果不仅对我国航空航天领域无人机发动机、导弹发动机等微型发动机叶片精锻加工具有重要的指导作用,推动了发动机关键零部件的高品质制造,同时也可推广至民用领域,具有显著的经济、军事、社会效益和广阔的应用前景。