[發(fā)明專利]一種基于激光沖擊強(qiáng)化的空心葉片增壽控形方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010945562.9 | 申請(qǐng)日： | 2020-09-10 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112048614B | 公開（公告）日： | 2022-03-22 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張恭軒;桓恒;高宇;楊林青;陳慧斌 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司 |
| 主分類號(hào)： | C21D10/00 | 分類號(hào)： | C21D10/00;C21D11/00 |
| 代理公司： | 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109 | 代理人： | 李珉 |
| 地址： | 110043 *** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 激光 沖擊 強(qiáng)化 空心 葉片 增壽控形 方法 | ||
1.一種基于激光沖擊強(qiáng)化的空心葉片增壽控形方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1，強(qiáng)化區(qū)域計(jì)算：利用有限元軟件模擬空心葉片工作的最大應(yīng)力位置、薄弱區(qū)域，計(jì)算出空心葉片需強(qiáng)化的區(qū)域范圍；
步驟2，加載應(yīng)力計(jì)算：利用有限元軟件對(duì)空心葉片模型需強(qiáng)化的區(qū)域范圍繼續(xù)細(xì)分區(qū)域，計(jì)算各區(qū)域能夠承受的加載應(yīng)力；
步驟3，葉片整體變形計(jì)算：在空心葉片模型上預(yù)加載強(qiáng)化應(yīng)力，計(jì)算空心葉片的變形趨勢(shì)及變形量；
步驟4，夾具設(shè)計(jì)：根據(jù)空心葉片的變形情況，設(shè)計(jì)反變形夾具；所述的反變形夾具包括夾具底座、夾具支架、螺紋桿、非金屬墊塊及金屬壓頭，所述夾具底座上表面對(duì)稱設(shè)置有夾具支架，夾具支架從上至下設(shè)置有多個(gè)螺紋桿，螺紋桿一端通過螺母固定，另一端設(shè)置有金屬壓頭，金屬壓頭端面設(shè)置有非金屬墊塊，通過調(diào)整螺紋桿的伸出長度使金屬壓頭壓緊空心葉片；
步驟5，路徑規(guī)劃：利用路徑規(guī)劃軟件，對(duì)空心葉片模型、反變形夾具模型、軌跡機(jī)器人模型進(jìn)行整體計(jì)算，計(jì)算出空心葉片的激光沖擊強(qiáng)化軌跡，避免反變形夾具與激光干涉；
步驟6，零件裝夾：將空心葉片榫頭通過反變形夾具裝夾至軌跡機(jī)器人上，使反變形夾具的夾具支架支撐螺紋桿帶動(dòng)金屬壓頭、非金屬墊塊與空心葉片易變形部位緊密配合，確保待強(qiáng)化區(qū)域完全暴露，避免對(duì)激光進(jìn)行干涉；
步驟7，零件清理：用絹布蘸取無水乙醇對(duì)空心葉片正反面進(jìn)行擦拭，確保無油污；
步驟8，吸收層布置：對(duì)葉片葉盆、葉背根部兩個(gè)待強(qiáng)化區(qū)域，首先預(yù)置一層寬度為25-60mm、厚度為0.05-0.15mm的鋁箔，確保鋁箔無褶皺、無劃痕，其次在鋁箔上面預(yù)置一層寬度為25-60mm、厚度為0.1-0.2mm的黑膠帶，確保黑膠帶無褶皺、無劃痕；
步驟9，約束層施加：通過送水機(jī)器人的示教盒調(diào)整六軸送水機(jī)器人的噴水嘴位置，確保能夠?qū)⒆陨隙戮鶆蛄鲃?dòng)厚度為1-3mm的水作為約束層施加到步驟8中的兩個(gè)待強(qiáng)化區(qū)域上，每驗(yàn)證一個(gè)區(qū)域后記錄一次送水機(jī)器人的空間坐標(biāo)并保存；
步驟10，程序編制，在激光沖擊強(qiáng)化設(shè)備工控機(jī)上根據(jù)空心葉片數(shù)模、反變形夾具數(shù)模與轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)、步驟9中保存的送水機(jī)器人空間坐標(biāo)、激光器工藝參數(shù)及各部件的接口命令編制加工程序，試運(yùn)行程序驗(yàn)證軌跡機(jī)器人、送水機(jī)器人、激光器各部件運(yùn)動(dòng)的匹配合理性；
步驟11，空心葉片根部強(qiáng)化區(qū)域第一強(qiáng)化部位：采用波長為1064nm、脈寬為15-20ns、重復(fù)頻率1-3Hz，邊長為5-6mm方光斑、激光能量為5-7J，選用10％-25％的搭接率對(duì)貼有鋁箔與黑膠帶組合吸收層的葉片葉盆、葉背根部2個(gè)區(qū)域距根部往上0-20mm范圍內(nèi)進(jìn)行2-4次激光沖擊強(qiáng)化；
步驟12，空心葉片根部強(qiáng)化區(qū)域第二強(qiáng)化部位：采用波長為1064nm、脈寬為15-20ns、重復(fù)頻率1-3Hz，邊長為5-6mm方光斑、激光能量為9-11J，選用5％-10％的搭接率對(duì)貼有鋁箔與黑膠帶組合吸收層的葉片葉盆、葉背根部2個(gè)區(qū)域距根部往上15-30mm范圍內(nèi)進(jìn)行1-2次激光沖擊強(qiáng)化；
步驟13，空心葉片根部強(qiáng)化區(qū)域第三強(qiáng)化部位：采用波長為1064nm、脈寬為15-20ns、重復(fù)頻率1-3Hz，邊長為5-6mm方光斑、激光能量為12-14J，選用0％-8％的搭接率對(duì)貼有鋁箔與黑膠帶組合吸收層的葉片葉盆、葉背根部2個(gè)區(qū)域距根部往上25-50mm范圍內(nèi)進(jìn)行1次激光沖擊強(qiáng)化；
步驟14，吸收層去除及清理：將強(qiáng)化后的兩個(gè)區(qū)域吸收層去除，并用絹布蘸取無水乙醇對(duì)空心葉片正反兩面進(jìn)行擦拭。
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