钛合金叶片根部圆角纵向微观纹理砂带磨削方法及其实验研究

摘要

由于叶片根部圆角具有曲率半径小、易干涉、余量变化大、过渡平滑(圆角与叶身和圆角与榫头)、热量易集中(区域小导致热量难以很快的散发)等特性,成为典型的叶片难加工部位.目前钛合金叶片根部圆角主要是通过精密铣削保证型面精度,但是叶片根部在铣削以后残留高度相差较大、易形成微裂纹、表面一致性差等缺陷,这样将严重影响叶片在热力交互作用下的静动态疲劳特性.虽然国内外对航发叶片的精密磨削进行了广泛的研究,也取得一定的成效,但是目前还尚未完全解决叶片根部圆角的精密磨削,从而手工抛光仍然是其主要加工手段之一,这样就严重影响了叶片的加工效率和表面质量及其一致性.同时由于上述加工方法所形成的表面主要以横向纹理为主,且基于该纹理的表面粗糙度、残余应力等表面完整性特征及其分布容易造成叶片根部圆角在承受高温、高频且超长周次的载荷作用下形成微裂纹、表层显微结构变化等缺陷,从而影响其疲劳寿命.因此,针对上述问题提出了基于抗疲劳制造原理的钛合金叶片根部圆角纵向砂带磨削方法的研究.基于该方法的磨削实验表明，在砂带磨削以后叶根圆角表面纹理细腻、均匀，平面与圆角(叶身型面-根部圆角-榫头平面)之间平滑过渡，同时在叶片根部圆角形成纵向纹理，表面粗糙度小于0.4um。实验结果证明了该方法的有效性和可行性。