离心叶轮喷丸强度精准获取方法技术

本发明专利技术属于航空发动机钛合金离心叶轮喷丸强化技术，具体涉及一种离心叶轮喷丸强度精准控制方法。本发明专利技术离心叶轮叶片喷丸强度逼近获取方法，根据三维模型，分析空间扭曲叶片的曲率变化和叶片周向分布状态，分析弹丸撞击空间曲面叶片的反射角度及射速衰减状态，设计喷丸强度试片的空间排布位置和分布密度，完成离心叶轮喷丸强度获取工装的设计，安装喷丸试片进行喷丸强度测试，对离心叶轮实物喷丸处理，获得优质的叶片喷丸覆盖率均匀性和叶片表层应力状态。该方法获得更加精准的离心叶轮叶片喷丸强度，具有完全实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
离心叶轮喷丸强度精准获取方法
本专利技术属于航空发动机钛合金离心叶轮喷丸强化技术，具体涉及如何准确获取一种离心叶轮叶片喷丸强度的方法。
技术介绍
航空发动机钛合金离心叶轮叶片的疲劳强度高，叶片需要表面强化处理，对喷丸强度及喷丸覆盖率的均匀性控制严格。通常采用对单一空间位置喷丸试片进行喷丸强度获取，原始方法设计的结构简单，但是无法获得精确喷丸强度数据，使得对叶片进行喷丸处理时，强度难以精确把握，整体叶片喷丸覆盖率不均匀、一致性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种可以有效提高离心叶轮喷丸强度准确性、一致性的喷丸强度获取方法。应用航空发动机钛合金离心叶轮的三维模型，分析喷丸加工喷枪运动轨迹(见附图1)、弹丸反射角度及速度衰减状态，完成喷丸强度检测试片空间布局设计，离心叶轮实物喷丸强化处理时获得精准喷丸强度和均匀覆盖率的方法。本专利技术的技术效果是：一种离心叶轮喷丸强度精准获取方法，根据离心叶轮三维模型，分析空间扭曲叶片的曲率变化和叶片周向分布状态，分析弹丸撞击空间曲面叶片的反射角度及射速衰减状态，设计喷丸强度试片的空间排布位置和分布密度，用工装安装喷丸强度试片对喷丸试片进行喷丸强度测试，获取喷丸强度与叶片空间位置关系，利用该关系控制实际喷丸强度，对离心叶轮进行喷丸处理。所述喷丸强度试片三个为一组，成三角排布在离心叶轮叶片的背面前缘位置。所述喷丸强度试片在离心叶轮的大叶片和小叶片上的分布和排列形式相同。所述位于背面前缘位置的三个喷丸强度试片边缘与所在位置的叶片外缘平行。所述位于背面前缘位置的三个喷丸强度试片边缘与所在位置的叶片外缘之间的距离范围5～10mm。所述工装为支架结构，安装在叶片位置，且其上设置有三个喷丸强度试片安装槽。所述喷丸强度试片安装槽为形状和尺寸与试片一致的长方形凹槽，且凹槽边缘设置有压钉。所述喷丸角度要求喷射角度不得小于45°。所述采用的喷枪喷口轴线与喷枪轴线成90°。对安装到位的喷丸强度试片进行喷丸处理，检测试片喷丸效果，并调整喷丸工艺参数，使得喷丸强度达到设计要求，得到喷丸强度与叶片空间位置关系，然后更换为离心叶轮叶片，进行实物喷丸。本专利技术的技术效果是：本专利技术原理复合工程实际应用要求，对离心叶轮空间叶片分布状态分析准确性及过程控制方法要求较高，通过该方法可以实现航空发动机钛合金离心叶轮的0.3mm叶片的喷丸强化处理，实现N型喷丸试片的喷丸强度的精准控制，获得喷丸覆盖率控制范围100％～200％，覆盖率一致性误差≤15％，叶片轮廓度变形量范围0.01～0.02mm。附图说明图1为本专利技术离心叶轮喷丸强化俯视图，图2为本专利技术离心叶轮喷丸强化主视图。具体实施方式下面结合附图和实施过程对本专利技术做进一步说明：请参阅图1、图2，其是本专利技术喷丸强化处理的对象离心叶轮零件的结构分析示意图。本专利技术首先根据离心叶轮的三维模型结构特点，分析φ8内喷枪在离心叶轮空间扭曲叶片之间有限空间范围的运动轨迹分布状态，如图1所示，运动轨迹为两叶片之间中截面处按流线分布。根据喷枪的运动轨迹分布曲线计算喷丸角度，要求喷射角度不得小于45°，保证获得叶片法向最佳撞击力。分析喷丸强度试片空间布局位置和安装角度，确保喷丸强度采样数据充足，能够反映出离心叶轮实物喷丸处理的真实喷丸强度。根据分析结果，本专利技术中，将喷丸试片测试工装设计成L型两面支架结构，并在L型两个支架面上相应位置处设置3个安装槽，3个安装槽的位置及分布与叶片形状基本一致。然后将喷丸强度测试的试片安装于设计好的测试工装安装槽内，并用压钉固定，喷丸强度试片边缘与所在位置的叶片外缘之间的距离范围5～10mm，保证喷丸强度采样充足。分别对大叶片的叶背(A面)和小叶片的叶盆(B面)空间位置喷丸强度采样试片进行喷丸加工，对大叶片的叶盆(C面)和小叶片的叶背(D面)空间位置喷丸强度采用试片进行喷丸加工，对大小叶片的四个叶片面喷丸强度采用试片进行检测，检测是否满足喷丸强度要求，如果喷丸强度数值不满足设计指标要求，需对喷丸工艺参数进行调整，确保喷丸强度数值满足指标要求后，对零件实物进行喷丸强化处理。按照喷丸强化试片测试结果的喷丸工艺参数，对航空发动机离心叶轮实物进行喷丸强化处理，分别对大小叶片的叶盘、叶背共计四个叶片面为一组的叶片进行喷丸加工，一组加工完成后，通过分度转盘开始下一组叶片的喷丸加工，依次完成离心叶轮多组叶片的喷丸强化处理。对钛合金离心叶轮叶片喷丸覆盖率、叶片表层压应力状态、叶片表面微观形貌及超薄叶片轮廓变形量进行检测，确保各项参数结果均满足设计指标要求。根据离心叶轮空间结构特点，采用喷枪的喷口轴线与喷枪轴线成90°，喷枪为小直径内喷枪，可以满足叶片之间狭小扭曲空间对喷枪运动轨迹分布要求，获得最佳喷丸效果。综上所述，本专利技术方法通过对离心叶轮空间扭曲叶片分布状态特点，分析喷枪运动轨迹、计算弹丸喷射角度和射速衰减状态、设计强度采样试片的精确空间布局密度、安装位置及安装角度，获取N型喷丸试片更加精准的喷丸强度采样数据，对航空发动机钛合金离心叶轮零件进行喷丸强化处理，实现钛合金离心叶轮0.3mm厚度叶片的喷丸强化处理，获得喷丸覆盖率控制范围100％～200％，覆盖率一致性误差≤15％，叶片轮廓度变形量范围0.01～0.02mm，叶片表层压应力值高达650MPa，改善叶片表层微观形貌，提高钛合金离心叶轮叶片的疲劳强度和使用寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，根据离心叶轮三维模型，分析空间扭曲叶片的曲率变化和叶片周向分布状态，分析弹丸撞击空间曲面叶片的反射角度及射速衰减状态，设计喷丸强度试片的空间排布位置和分布密度，用工装安装喷丸强度试片对喷丸试片进行喷丸强度测试，获取喷丸强度与叶片空间位置关系，利用该关系控制实际喷丸强度，对离心叶轮进行喷丸处理。

【技术特征摘要】
1.离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，根据离心叶轮三维模型，分析空间扭曲叶片的曲率变化和叶片周向分布状态，分析弹丸撞击空间曲面叶片的反射角度及射速衰减状态，设计喷丸强度试片的空间排布位置和分布密度，用工装安装喷丸强度试片对喷丸试片进行喷丸强度测试，获取喷丸强度与叶片空间位置关系，利用该关系控制实际喷丸强度，对离心叶轮进行喷丸处理。2.根据权利要求1所述的离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，所述喷丸强度试片三个为一组，成三角排布在离心叶轮叶片的前缘位置。3.根据权利要求2所述的离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，所述喷丸强度试片在离心叶轮的大叶片和小叶片上的分布和排列形式相同。4.根据权利要求2所述的离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，所述位于背面前缘位置的三个喷丸强度试片边缘与所在位置的叶片外缘平行。5.根据权利要求2所述的离心叶轮喷丸强度精准获取方法，其特征在于，所述位于叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泽刚，齐宏亮，崔雪莹，于加辉，李明全，李渊，刘可，王长清，陶勇超，冯美君，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23