【摘 要】
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随着航空科技的发展,为了满足更好的航空发动机推进能力需求,对发动机涡轮叶片降温散热效果的要求也逐渐提高。为了实现这一目标,涡轮叶片的表面热障层逐渐被隔热性能更好的二氧化锆复合材料所替代。但由于二氧化锆本身耐热性好,硬度高,无法通过传统的加工方法实现叶片表面热障层上气膜孔加工。放电辅助化学加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）是一种潜在的实现气膜孔无损伤
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随着航空科技的发展,为了满足更好的航空发动机推进能力需求,对发动机涡轮叶片降温散热效果的要求也逐渐提高。为了实现这一目标,涡轮叶片的表面热障层逐渐被隔热性能更好的二氧化锆复合材料所替代。但由于二氧化锆本身耐热性好,硬度高,无法通过传统的加工方法实现叶片表面热障层上气膜孔加工。放电辅助化学加工（Spark Assisted Chemical Engraving,SACE）是一种潜在的实现气膜孔无损伤加工的新型加工工艺,本文主要针对SACE的加工机理以及工艺优化方法进行了研究与探讨。本文首先针对SACE的微观现象进行了研究分析,通过透明工件侧壁加工方法配合高速摄像观测方式,将SACE的全过程归纳总结为由快速电解、气膜形成、气中放电3阶段组成的周期性重复过程,并且对不同阶段的时间分布与气液形态变化规律进行了量化分析。根据对SACE过程中气液混合环境变化规律的进一步了解,本文聚焦SACE的微观放电过程,建立了基于尖端放电原理的电极底面与电极侧壁放电物理模型,对放电点空间位置分布,以及放电点转移规律进行了总结与阐释。利用图像算法阈值识别技术,建立了放电效果的综合评价指标体系,并分别以加工电压与加工间隙为变量,研究了在不同条件下放电效果的变化规律。结合SACE过程中气液混合环境的特征以及放电效果随加工条件的变化规律,提出了一种SACE工具电极的优化方案,并从放电效果和实际加工效果两个维度对优化后电极与普通电极进行了对比实验。验证了优化电极在放电能量利用效率以及加工效率方面的优势,但在加工表面平整度方面还存在不足。
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