EB-PVD涂层零件的磨料冲蚀与电火花组合加工试验研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mengyan902
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EB-PVD热障涂层因其具有高隔热性、低热导率、高熔点和耐磨损等优异性能被广泛应用在航空发动机的涡轮叶片上,并且与气膜孔协同作用,在提高热端零部件的承温能力方面起着非常重要的作用。但是,由此带来的难题是如何在热障涂层涡轮叶片上进行微小尺度的气膜孔加工。本文开展了EB-PVD涂层零件的磨料冲蚀和电火花组合加工试验研究,先在热障涂层上进行磨料冲蚀加工,再在冲蚀孔的位置上进行电火花穿孔加工,探索先涂层后制孔的气膜孔加工方法,论文主要工作包括如下内容:首先,开展了EB-PVD热障涂层磨料冲蚀机理的仿真研究。通过数值模拟并结合现有的研究成果,初步分析得出EB-PVD热障涂层的磨粒冲蚀加工去除机理。结果表明,在单磨粒冲击时,热障涂层表面会先产生压痕,同时涂层受冲击后产生的内应力会在柱状晶内进行传播,继而会在产生的拐弯带处萌生裂纹。随着磨粒的不断冲击和能量的不断传播和累积,裂纹会逐步向拐弯带的弯折方向扩展,最终导致成片的剥落,并且较大的磨粒粒径和较高的冲击速度都会提高对热障涂层的破坏能力。其次,分别开展了30°斜孔和90°直孔的磨料冲蚀正交试验,分析了磨料浓度、射流靶距和冲孔时间对孔型特征的影响规律。结果表明,射流靶距是影响孔径的主要因素,冲孔时间是影响孔深的主要因素。在这基础之上,基于BP神经网络对期望孔型进行了射流靶距和冲孔时间的预测,验证试验表明试验结果与预测结果的最大误差百分比不超过6%,并且设计了GUI界面以实现人机操作性,为后续电火花加工做好准备。最后,在单脉冲电火花放电温度场仿真的基础上,进行了电火花加工参数的选择和冲蚀孔位电火花加工的试验研究,探究了电火花加工参数对热障涂层冲蚀斜孔和冲蚀直孔的影响情况。过大的峰值电流和脉宽都会对涂层产生较大的破坏作用,也会增大电蚀产物不能及时抛出导致堆积的可能性。
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