[發明專利]一種復雜結構預制裂紋加工方法

無效

• 申請號: 201310566654.6
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103558072A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 胡殿印;王榮橋;劉華偉;申秀麗;樊江
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術領域

本發明涉及一種復雜結構的預制裂紋的加工方法，屬于航空發動機渦輪等結構領域。

背景技術

航空發動機渦輪盤和渦輪葉片通常采用樅樹型榫頭、榫槽連接，隨著損傷容限研究的深入和航空發動機經濟性重視度的提高，渦輪盤榫槽的裂紋擴展研究變得越來越重要，榫槽成功預制裂紋是裂紋擴展研究的前提。傳統的裂紋擴展研究多針對CT試件等簡單結構，為保證裂紋尖端曲率半徑趨近于零，多采用線切割的加工技術。但是線切割需要一定的拉線空間，對于航空發動機渦輪榫槽這種復雜結構只能完成貫穿裂紋的預制，不能完成角裂紋的預制。但是目前認為榫槽裂紋貫穿，則渦輪盤判廢，所以貫穿裂紋的預制沒有工程意義。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種復雜結構預制裂紋加工方法，以解決渦輪榫槽角裂紋預制困難這一問題。

本發明技術解決方案：一種復雜結構預制裂紋加工方法，其特征在于實現步驟如下：

（1）設計工裝結構的形式

首先，為提高渦輪效率大部分渦輪盤榫槽均設計一定的拉削角，即榫槽中心線與輪盤中心線不平行，存在一定夾角。因此導致裂紋預制位置是傾斜的，不利于電火花加工。為此，本發明工裝設計了一個傾斜平臺，平臺傾斜角與拉削角相等，保證在固定渦輪盤的同時使榫槽豎直，方便預制裂紋部位進行電火花加工。

其次，在保證榫槽豎直后需對榫槽進行固定。渦輪榫槽結構復雜，多為曲面。同時由于加工精度限制大部分平面不能滿足定位面的精度要求，故不能用于渦輪榫槽定位。在發動機中渦輪盤與也葉片的聯接多采用樅樹形榫接，即采用樅樹形榫槽與榫頭定位。樅樹形榫接定位面為每個榫齒的嚙合面。基于此，本發明設計了與渦輪榫槽匹配的與渦輪葉片榫頭相同的樅樹形榫頭結構，用于完成渦輪榫槽定位。樅樹形榫頭主要由若干對榫齒構成，榫齒位置由三條榫齒基準線確定。

最后，由渦輪與葉片的配合方式可以看出，渦輪榫槽通過工裝的榫頭插入榫槽進行定位。如果榫頭過長，則榫槽預制裂紋的位置就會被榫頭阻擋。因此，工裝榫頭長度不能長于榫槽長度。通過平衡定位效果和加工空間，工裝榫頭長度為榫槽長度的2/3為宜。

（2）在完成設計工裝的基礎上，利用精密電火花加工完成了渦輪榫槽這一復雜結構的角裂紋的預制。

本發明與現有技術相比的優點在于：利用本發明所預制裂紋經檢測滿足工程要求，裂尖曲率半徑接近線切割加工所得裂紋的裂尖曲率半徑，解決了渦輪榫接復雜結構的角裂紋預制這一工程難題。

附圖說明

圖1為渦輪盤拉削角說明圖；

圖2為預制裂紋位置說明圖；

圖3為輪盤榫槽定位面說明圖；

圖4為榫頭結構說明圖；

圖5為預制裂紋工裝正視圖；

圖6為預制裂紋工裝仰視圖；

圖7為預制裂紋工裝左視圖。

其中：

1：渦輪盤中心線，2：榫槽中心線，3：裂紋預制位置，4：渦輪盤嚙合面，5：榫齒，6：榫齒基準線，7：榫齒齒底基準線，8：榫齒齒頂基準線，9：齒寬，10：槽寬，11：樅樹形榫頭，12：渦輪盤榫槽定位起始點，13：渦輪盤榫槽定位結束點，14：傾斜平臺，15：傾斜平臺傾斜角。

具體實施方式

本發明具體實施步驟如下：

（1）設計工裝結構的形式

如圖1所示，為提高渦輪效率大部分渦輪盤榫槽均設計一定的拉削角，即榫槽中心線2與輪盤中心線1不平行，存在一定夾角，此夾角即為拉削角。因此，在渦輪盤水平放置情況下，榫槽是傾斜的，不利于電火花加工。為此，本發明工裝設計了一個傾斜平臺14，如圖6和圖7所示，平臺傾斜角與拉削角相等。某發動機渦輪盤拉削角為10°，故平臺傾斜角15為10°。傾斜平臺14保證了在固定渦輪盤的同時使榫槽豎直，方便對預制裂紋位置3（圖2所示）進行電火花加工。