[发明专利]一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法

权利要求书

1.一种钛合金整体叶盘叶片预防高阶振型诱发叶尖掉块的强化方法，其特征在于：含有以下步骤：

步骤1、对航空发动机钛合金叶片叶尖掉块故障进行统计与分析；

步骤2、根据叶尖掉角故障统计与分析结果确定叶片高阶振动薄弱环节，基于微激光冲击强化技术并结合数值仿真的方法针对薄弱区域设计强化区；

步骤3、基于有限元方法，采用动态响应分析的边界条件加载方法，对类叶片试件在不同材料参数和几何参数下的振动特性及实验性能进行仿真分析，研究材料参数和几何参数的影响规律，完成类叶片试件设计；

步骤4、对高阶复合应力振型振动试件进行微激光冲击强化，从试件固有频率、振动响应幅值、残余应力方面评价振动疲劳特性的提高效果；

步骤5、依据试验件强化结果，对真实钛合金薄叶片进行微激光冲击强化，采用三坐标测量仪表征真实叶片强化前后的尺寸形貌，测试变形度是否满足要求，同时测定强化前后残余应力值，以确定强化工艺；

步骤2中从叶尖掉角故障发生区域及掉角位置、尺寸特征方面，根据叶尖掉角故障统计与分析结果并结合数值仿真的方法确定叶片高阶振动薄弱区，基于故障特点针对薄弱区域设计的强化区域为：叶尖边长为2cm的等腰三角形区域；

步骤3中设置高阶复合应力振型试验件的算例模型，并设定边界条件，进行模态分析；

步骤4中对试验件结构的危险部位进行微激光冲击强化：对该试件的目标高阶振型应力最大区域进行激光冲击强化，激光冲击强化参数为：激光能量500mJ，光斑直径0.3mm，频率500Hz，脉宽8ns；

步骤4中对试验件进行残余应力测试及高阶振动疲劳测试：残余应力测试结果为在强化区域引入-423±18MPa的残余压应力；

步骤5中对真实叶片叶尖区域进行微激光冲击强化，激光冲击强化参数为：激光能量500mJ，光斑直径0.3mm，频率500Hz，脉宽8ns；三坐标测量仪系统分辨率0.1um，沿叶片四周边缘对强化前后叶片机型扫描，步长10um；

采用的微激光参数为:激光能量mJ级，脉宽5-10ns，波长1064nm，约束层采用水，吸收层采用黑色胶带；

步骤5中对真实叶片叶尖区域进行残余应力测试及变形测量，叶尖处残余应力为:叶盘： -480±24MPa，叶背：-488±21MPa；强化后叶尖前缘最大变形为0.15mm。