[發明專利]一種薄壁輪盤的復合強化方法

有效

• 申請號: 201810754114.3
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108818324B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 羅學昆;于洋;艾瑩珺;王欣;王強;宋穎剛
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B24C3/04
• 分類號: B24C3/04;B24C1/10;B24C9/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于零件表面處理技術，涉及一種適用于航空發動機的薄壁輪盤的噴丸裝置和復合強化方法。本發明的噴丸裝置包括底座、右支架、左支架，主軸、傳動系統、驅動電機和楔釘，右支架和左支架的下端焊接在底座上，右支架的上端與主軸的右端通過軸承連接在一起，左支架的上端與主軸的左端通過軸承連接在一起，主軸與軸承的內圈過盈配合，并可拆卸；傳動系統的上端與主軸連接，傳動系統下端與驅動電機連接，驅動電機通過傳動系統使主軸沿主軸軸線旋轉。本發明將輪盤通過支架懸掛在空中輪盤在空中隨主軸旋轉，有利于增加噴槍姿態調整范圍，從而增大噴射角度選擇范圍，有利于提高榫齒等干涉部位的噴丸可達性；尤其有利于減小盤件變形。

技術領域

本發明屬于零件表面處理技術，涉及一種適用于航空發動機的薄壁輪盤的復合強化方法。

背景技術

航空發動機的薄壁輪盤服役環境非常惡劣，受到高應力、高速、高溫等多因素共同作用，因結構和表面應力集中效應發生疲勞失效的風險較高。噴丸是一種提高薄壁輪盤疲勞性能的有效方法，利用大量高速運動的彈丸撞擊材料表面，使材料表面反復發生彈塑性變形，形成一定深度的組織強化層和殘余壓應力層，從而提高材料整體疲勞性能的一種加工方法。由于抗疲勞效果顯著，目前噴丸工藝被國內外廣泛應用于航空發動機薄壁輪盤的加工制造中。

薄壁輪盤一般指輻板最小厚度不超過15mm的輪盤，由于結構剛性較低、加工精度要求高，存在型面尺寸控制難度大的問題。目前傳統薄壁輪盤噴丸工藝方法存在三方面的不足：1)工藝單一，未能根據薄壁輪盤不同部位的結構強度采用不同的工藝參數，存在為了控制變形而犧牲疲勞性能的問題，導致未能充分發揮噴丸強化效果；2)噴丸后薄壁輪盤尺寸超差，由于傳統方法采用輪盤兩面依次噴丸的方式，導致輪盤變形嚴重；3)噴丸后榫槽和盤心的表面粗糙度太大，導致局部表面應力集中系數顯著，存在較高的高周和低周疲勞失效風險。

發明內容

本發明的目的是：一種適用于航空發動機薄壁輪盤的復合強化方法，以便減小噴丸變形，降低表面粗糙度值，提高噴丸強化效果，滿足圖紙要求。

本發明的技術方案是：

一種薄壁輪盤的復合強化方法，采用如下噴丸裝置：

薄壁輪盤的噴丸裝置包括底座、右支架、左支架，主軸、傳動系統、驅動電機和楔釘,右支架和左支架的下端焊接在底座上，右支架的上端與主軸的右端通過軸承連接在一起，左支架的上端與主軸的左端通過軸承連接在一起，主軸與軸承的內圈過盈配合，并可拆卸；傳動系統的上端與主軸連接，傳動系統下端與驅動電機連接，驅動電機通過傳動系統使主軸沿主軸軸線旋轉。

進行復合強化的方法步驟如下：

(1)、薄壁輪盤裝夾：

將薄壁輪盤安裝在主軸的中間位置，再將主軸安裝在右支架和左支架上，使薄壁輪盤與左支架和右支架的距離相同；分別在薄壁輪盤和主軸之間的縫隙的左、右兩側對稱插入兩個楔釘；將驅動電機通過傳動系統與主軸相連；

(2)、復合噴丸強化：

(2.1)、將左噴槍和右噴槍對稱放置在薄壁輪盤的左面和右面，確保左噴槍與薄壁輪盤的左面的距離與右噴槍與薄壁輪盤的右面的距離一致，均為50mm～500mm；

(2.2)、打開驅動電機，使主軸帶動薄壁輪盤轉動，轉速為0.1rpm～10rpm。

(2.3)、打開噴丸機，左噴槍和右噴槍同時噴射彈丸，先對薄壁輪盤進行第一次噴丸，噴丸部位的先后順序為：盤心、輻板、轉接R角和榫槽，工藝參數如下：

盤心的噴丸工藝參數為：彈丸直徑為0.3mm～0.6mm，噴射角度為70°～90°，噴丸強度為0.15mmA～0.35mmA，累積覆蓋率為100％～200％。