[发明专利]一种薄壁叶片分区域超声冲击强化方法

说明书

本发明公开了一种薄壁叶片分区域超声冲击强化方法，根据薄壁叶片的理论模型和实测三维模型，将薄壁叶片划分为叶根区、进排气边区和型面区；采用对称超声冲击工具对型面区进行超声冲击强化；采用单头超声冲击工具对叶根区进行超声冲击强化；采用单头超声冲击工具对进排气边区进行超声冲击强化，完成薄壁叶片的超声冲击强化；其中，超声冲击强化加工方式为单向走刀；本发明根据航空发动机叶片的结构特征，将其划分为三个区域，不同的区域采用适当的超声冲击加工方案，通过对走刀方向和行间距的调节，避免加工变形的情况下实现对薄壁叶片进行超声冲击强化的目的，提升了叶片表面粗糙度。

技术领域

本发明属于金属机械加工中的薄壁叶片表面强化技术领域，尤其涉及一种薄壁叶片分区域超声冲击强化方法。

背景技术

叶片是航空发动机中最重要的核心转动构件之一，属于安全敏感产品，需要在高温、高压、高速转动等恶劣环境下稳定工作。一旦失效将导致停机、危及安全，甚至造成机毁人亡。

为了提高其疲劳性能与可靠性，一般在切削成形加工后会对其进行表面强化处理以提高其表面力学性能等。常用的表面强化工艺为喷丸强化，但是，喷丸强化后的叶片表面粗糙度较大，且加工可控性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄壁叶片分区域超声冲击强化方法，根据区域的结构特征不同，采用不同的超声冲击强化刀具及路径，为薄壁叶片类零件的表面超声冲击强化提供一种可靠的技术方案。

本发明采用以下技术方案：一种薄壁叶片分区域超声冲击强化方法，包括以下步骤：

根据薄壁叶片的理论模型和实测三维模型，将薄壁叶片划分为叶根区、进排气边区和型面区；

采用对称超声冲击工具对型面区进行超声冲击强化；

采用单头超声冲击工具对叶根区进行超声冲击强化；

采用单头超声冲击工具对进排气边区进行超声冲击强化，完成薄壁叶片的超声冲击强化；

其中，超声冲击强化加工方式为单向走刀。

进一步地，将薄壁叶片划分为叶根区、进排气边区和型面区包括：

根据所述薄壁叶片的榫头部位与所述对称超声冲击工具的干涉情况确定干涉区域，将所述干涉区域划分为叶根区，所述薄壁叶片的其他部位为非叶根区；其中，所述超声冲击工具与榫头距离小于干涉阈值为干涉。

进一步地，将非叶根区划分为进排气边区和型面区，具体包括：

以薄壁叶片的进排气边圆弧部分与叶片型面自由曲面的相交曲线作为界限，将非叶根区划分为进排气边区和型面区。

进一步地，采用对称超声冲击工具对型面区进行超声冲击强化包括：

采用对称超声冲击工具，同时沿型面区的叶盆部和叶背部、进行横向/纵向的超声冲击强化；

其中，横向为薄壁叶片的长度方向，纵向为薄壁叶片的宽度方向。

进一步地对型面区进行超声冲击强化还包括：

超声冲击强化中的加工行距小于0.05mm。

进一步地，采用单头超声冲击工具对叶根区进行超声冲击强化包括：

根据叶根区的曲率选择具有球形冲击头的单头超声冲击工具；

采用具有球形冲击头的单头超声冲击工具对叶根区进行超声冲击强化。

进一步地，采用具有球形冲击头的单头超声冲击工具对叶根区进行超声冲击强化包括：

以榫头部位的边缘线的平行线为刀具轨迹进行超声冲击强；其中，加工行距小于0.04mm。