王华明激光成型与发动机整体叶盘:暂时放弃热端，用在风 ...

整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，结构模型如图1所示，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高气动效率，使发动机结构大为简化，现已在各国军用和民用航空发动机上得到广泛应用，如EJ200、F119、F414等军用发动机，法国SNECMA公司生产的P.A.T验证核心机以及美国P&W 公司生产的基准发动机等民用大流量比发动机。

据记者了解，以传统制造方法生产金属零件，要经过模锻毛坯、铣削加工等工序。以JSF飞机上用的升力风扇钛合金整体叶盘为例，其锻件毛坯重达1500公斤，而最终零件则只有100公斤，其材料利用率只有6.67%。而利用高性能金属构件直接制造技术，则可以合金粉末为原料，通过激光熔化、逐层堆积的方式，从零件数模一步制造出高性能、大型的复杂构件，其最终成果在实用化之前只需少量后续加工，大大降低了材料的浪费度并节省了生产时间。
===热端涡轮盘是王华明的远期目标吧，近期要是用在热端我觉得也是要先用几万吨大压机压涡轮盘，铸造出单晶叶片，再用王华明的技术让两者合成一体，使其成为整体叶盘吧


据记者了解，以传统制造方法生产金属零件，要经过模锻毛坯、铣削加工等工序。以JSF飞机上用的升力风扇钛合金整体叶盘为例，其锻件毛坯重达1500公斤，而最终零件则只有100公斤，其材料利用率只有6.67%。而利用高性能金属构件直接制造技术，则可以合金粉末为原料，通过激光熔化、逐层堆积的方式，从零件数模一步制造出高性能、大型的复杂构件，其最终成果在实用化之前只需少量后续加工，大大降低了材料的浪费度并节省了生产时间。
===热端涡轮盘是王华明的远期目标吧，近期要是用在热端我觉得也是要先用几万吨大压机压涡轮盘，铸造出单晶叶片，再用王华明的技术让两者合成一体，使其成为整体叶盘吧

hswz 发表于 2013-2-14 17:36
整体叶盘是为了满足高性能航空发动机而设计的新型结构件，结构模型如图1所示，其将发动机转子叶片和轮盘形成 ...

标题党，存心误导偶们小白啊。

目前是风扇，圧气机段，整体叶盘还不是热端，看来王华明暂时放弃热端，主攻风扇/压气机段了

hswz 发表于 2013-2-14 17:49
目前是风扇，圧气机段，整体叶盘还不是热端，看来王华明暂时放弃热端，主攻风扇/压气机段了
我觉得这样的思路是对的，先把冷锻件的部分改造，降低风险的同时，技术上先易后难，符合我们现在的技术升级要求。

我觉得这样的思路是对的，先把冷锻件的部分改造，降低风险的同时，技术上先易后难，符合我们现在的技术升 ...
看来要上升力风扇了

一步一步来，稳扎稳打，兔子的风格。

hswz 发表于 2013-2-14 17:49
目前是风扇，圧气机段，整体叶盘还不是热端，看来王华明暂时放弃热端，主攻风扇/压气机段了
那岷山那个整体式高压转子是怎么回事？我还以为是整体激光成型的呢

混乱了

3D打印技术的一个关键大功率激光看来我兔已经突破了，现在关键就是构件的强度能不能达到要求

hswz 发表于 2013-2-14 18:00
看来要上升力风扇了
用在哪型机机上？

用在哪型机机上？
你猜他会不会翻个模糊ps版歼-18红鹰的纳米图出来？

这消息太杂了。

攻关项目？

这个消息很有意思，钛合金整体叶盘现在国际上一般是线性摩擦焊解决，但是原胚必须锻，还要大压机，这个时间，成本太长，太大了，

=== 西北工业大学航空发动机CAD/CAM研究所承担了该新机整体叶盘（叶环）研制工作 。该新机14个整体叶盘（叶环）研制工作量很大，每个叶盘的加工又涉及数十道工序。叶盘试制不仅技术难度很大，而且有着明确的进度要求。任务确定以后，张定华院长主持召开了专门会议，分析叶盘研制的技术难度和不利条件。课题组针对钛合金毛坯的锻造涉及毛料的订货、改段、反复锻造、打磨、性能检测和理化试验、复检等工作，研制周期较长的特点，在研制合同还没有签订以前，就与红原公司签订了毛坯研制合同，红原公司选用了仅有的一块最好的毛料，加班加点工作，在最短的时间里，研制并提供了风扇转子所要求的毛坯。
http://lt.cjdby.net/thread-364593-1-1.html

欧洲战斗机“台风”发动机的3级低压压气机整体叶盘是线性摩擦焊接技术成功应用的顶级标志。而在美国第四代战斗机F-22“猛禽”和F-35“闪电”Ⅱ发动机上整体叶盘的应用，标志着线性摩擦焊这一固相焊接技术在发动机的应用又上了一个新的台阶。线性摩擦焊技术对提升新一代发动机性能至关重要。作为国内专门从事航空制造技术研究和工艺装备开发的综合性科研院所，中航工业制造所自上世纪90年代初即开始跟踪国外技术进展。经过充分调研和反复论证，于2003年4月开始了20吨线性摩擦焊试验设备的自主研发。在国外技术封锁、参考资料少、基本没有经验可借鉴的情况下，制造所组建了一支由焊接、机械、液压、电气等多个专业的技术人员组成的攻坚项目组，开展了完全自主创新的技术研究，于2006年4月成功研制出国内第一台液压伺服线性摩擦焊试验设备。在各级领导和专家的关怀、指导下，中航工业制造所2006年8月成功实现了第一件线性摩擦焊试件的焊接；2007年12月，成功实现国内第一件碳钢材料压气机整体叶盘模拟件焊接；2008年2月，成功实现国内第一件钛合金材料压气机整体叶盘模拟件焊接；2009年9月，成功实现国内第一件不锈钢材料风扇一级整体叶盘1∶2缩比模拟件焊接……在线性摩擦焊技术领域，中航工业制造所一直处于国内领先地位。开展了碳钢、不锈钢、高温合金、钛合金、单晶、粉末高温合金等材料的线性摩擦焊工艺研究，针对钛合金进行了不同材料组合的线性摩擦焊工艺、热处理、接头组织分析和力学性能测试等方面的系统研究，积累了大量的试验数据，研制的叶片单元考核件和压气机整体叶盘模拟件都通过了高周疲劳试验考核。同时在摩擦焊机理研究方面，针对异材钛合金线性摩擦焊的产热机理及温度场形成与演变规律、焊接过程金属塑性流动行为、微观连接机理、焊接可靠性等开展了深入的研究。搭建了钛合金线性摩擦焊接头的组织、性能、微观连接机理等的数据库，更好地保证了线性摩擦焊技术在工程方面的应用。中航工业制造所线性摩擦焊技术经过近十年的发展，在国内外学术期刊上发表论文50余篇，培养硕士20名，博士5名，博士后1名。为了实现线性摩擦焊技术在发动机整体叶盘上的应用，制造所又 成了大吨位线性摩擦焊设备的研制，设备的各项指标达到国际先进水平，为技术成果转化奠定了坚实的基础

大型整体叶盘的加工方法，归纳起来有5坐标数控铣床铣削加工、电化学加工（ECM）、线性摩擦焊等。以前认为5坐标数控铣床只适合于铣削加工小型整体叶盘，但目前德国宝马－罗．罗公司在加工直径较大、叶片数多的BR715风扇后增压压气机整体叶盘时也采用了这种加工方法，其生产率很高，大致用20余小时可加工一件叶盘。电化学加工方法在GE公司得到广泛应用，不仅多种型号发动机的整体叶盘采用了电化学加工方法，燃烧室机匣也用了这一方法加工安装凸台。电化学加工不仅可缩减加工工时，且不会有加工残余应力与大的应力集中区等。线性摩擦焊则是80年代中期发展的一种新型加工方法，当时英国的罗．罗公司与德国的MTU公司，为研制用于欧洲战斗机的发动机EJ200时，发展了这种新工艺。　　线性摩擦焊(Liner Friction Weldign LFW)是一种固态连接技术，类似于扩散连接。扩散连接是将两个需连接的零件的连接面紧紧靠住，在高温、高压下，两零件配合表面间形成了材料原子的相互转移，最终使两者紧密连接成一体。在这种连接中，由于相连接处的材料并未熔化，因而不会出现一般焊接中易发生的脱焊现象。从结构上讲，连接处看不出“焊缝”来，且其强度与弹性均优于本体材料。线性摩擦焊与扩散连接的不同之处在于：在扩散连接中，连接的工件是在炉中加温使其达到高温的，而在线性摩擦焊中，工件的高温是通过两配合面间的相互高频振荡产生的。　　附图示出了整体叶盘采用线性摩擦焊的加工过程，首先将单个叶片与轮盘分别作出(图a)，轮盘的轮缘处已作好连接叶片的凸座，而叶片根部处作有较厚的裙边，且由于轮缘上已有一段叶片的凸座，所以叶片比正常的叶片要短；第二步将叶片紧压在轮盘轮缘的凸座上(图b)，使其高频振荡，造成叶片底部表面与凸座表面间高速摩擦，产生了足以使两者之间原子相互移动所需的高温，当达到所需的高温后，停止振荡并保持将叶片紧压在轮盘轮缘上，直到两者结合成一体为止；最后再在5坐标数控铣床上用棒铣刀将多余材料铣掉(图c)。[attachment=267973] 　　采用线性摩擦焊加工整体叶盘有下列好处：　　(1)与用整体锻坯在5坐标数控铣床上加工或电化学加工相比，线性摩擦焊可以节约大量贵重的钛合金。例如，罗．罗公司为JSF(联合攻击机)用的升力风扇发动机生产整体叶盘的风扇转子时(该转子是目前世界上最大的整体叶盘，其外径为1.27m)，采用了整体锻坯用5坐标数控铣床加工，坯料重840kg，加工后成品件重97.6kg，即材料损耗高达88％；而采用线性摩擦焊时，由于在焊接前叶片已基本成形，所以焊接后铣去的材料不多。除此之外，采用线性摩擦焊还可减少加工时间。　　(2)可以对损坏的单个叶片进行修理，在采用整体叶盘特别是在风扇第1级采用时，能否对整体叶盘进行修理是要考虑的一个重要问题，因为发动机在使用中，不可避免地会遇到外物特别是鸟打伤叶片的情况。采用常规的设计，可以轻易地更换损伤的叶片，而整体叶盘就不能更换叶片，因此如没有方便而适用的修理损坏叶片的方法，整体叶盘的应用就会受到限制。有了线性摩擦焊的加工方法，就可以将损坏的叶片切去后再焊上新叶片。由于有这一优越性，EJ200、F119发动机风扇第1级转子也采用了整体叶盘(在EJ200最初的设计中，仅风扇第3级、高压压气机第1级采用整体叶盘)。　　(3)线性摩擦焊可以将两种不同材料焊在一起，这样可根据叶片、轮盘的工作条件选用不同的材料，使转子结构的重量进一步降低。　　罗．罗公司与MTU公司将于2000年为EF2000的生产型飞机提供用线性摩擦焊加工的EJ200三级风扇整体叶盘。罗．罗公司还将为JSF飞机的备选F120设计风扇单元体，在设计中，三级风扇均将采用整体叶盘，且第1级将采用“遄达”800民用高涵道比涡轮风扇发动机(用于波音777)中采用的扩散连接－超塑性成形的夹层宽弦风扇叶片，这也是民用发动机中的先进技术移植到军用发动机中的事例。在洛克希德－马丁公司的JSF方案中，采用了高推重比的升力风扇，该升力风扇的转子也由罗．罗公司研制。作为升力风扇，它只在飞机起飞与着陆时使用，在飞机作水平飞行时不工作，因此要求它的重量非常轻，所以采用整体叶盘，而风扇叶片则采用了扩散连接－超塑性成形夹层宽弦风扇叶片。罗．罗公司已用锻件坯料经机械加工制成了这种世界上直径最大的整体叶盘，并承受了102％超转试验。　　据有关人士称，当前用于新研制战斗机的发动机，如果不采用整体叶盘将是不可想象的事。对于直径较小的整体叶盘，将仍然采用整体锻坯经机加或电化学加工，而对于直径较大的整体叶盘，在发动机研制阶段，在近期还将采用上述加工方法，以便快捷地对叶片叶型进行优化处理，但当EJ200与JSF的发动机转入批生产时，罗．罗公司将在新建的厂房中用线性摩擦焊来加工整体叶盘。　　普．惠公司在为F－22研制的F119发动机中，全部风扇及高压压气机转子均采用了整体叶盘，第1级风扇工作叶片作成空心的，用线性摩擦焊将空心叶片连接到轮盘上。这是用线性摩擦焊来加工最先进的发动机中整体叶盘的一例，它表明这一新的加工方法将有较大的发展前景。作者单位：北京航空航天大学

目前钛合金整体叶盘的制造无论整块铣出来，电化学腐蚀出来，线性摩擦焊焊出来都有一个大问题，这个盘片必须大压机锻出来，除非大批量生产，这个叶盘成本很高




目前钛合金整体叶盘的制造无论整块铣出来，电化学腐蚀出来，线性摩擦焊焊出来都有一个大问题，这个盘片必须大压机锻出来，除非大批量生产，这个叶盘成本很高

近期在飞机大型主承力钛合金结构件激光熔化沉积制造工艺、过程控制、长期工艺稳定性及构件质量保障等系列核心关键技术上取得了突破性进展，成功激光快速成形制造出了零件单件重量逾46kg的多种飞机大型关键钛合金结构件及尺寸达1700x360x240mm的飞机大型复杂主承力关键钛合金全尺寸构件。此外，还掌握了多性能梯度材料零件激光熔化沉积制造关键技术，激光熔化沉积制造出了Ti／TA15、TA15/TiAL、TC4/TA15／BT22、GH4141／1CR12Ni2WMoVNb、Rene95／1Crl 8Ni9Ti等多种梯度材料钛合金及TiAI金属间化合物零件样件及直径达550mm、具有快速凝固径向定向微细柱状晶梯度组织的镍基高温合金发动机涡轮盘样件
==热端高温合金涡轮盘目前没有厂家应用的报道

稳扎稳打，相信我们的科技兔

稳扎稳打，相信我们的科技兔

太深奥了

hswz 发表于 2013-2-14 19:48
这个消息很有意思，钛合金整体叶盘现在国际上一般是线性摩擦焊解决，但是原胚必须锻，还要大压机，这个时间 ...

应用关键技术研究协议

你爬钢管之前也得看看帖的中文是啥意思吧。

这个是制造供货协议， 还是研究协议？

例如，罗．罗公司为JSF(联合攻击机)用的升力风扇发动机生产整体叶盘的风扇转子时(该转子是目前世界上最大的整体叶盘，其外径为1.27m)
==
短距／垂直起落战斗机升力风扇关键技术的探讨郭捷杨琳郑宁王咏梅 北京航空航天大学沈阳发动机设计研究所购物车| | 分享 摘　要：针对升力风扇关键技术的分析。为了减重。在常规无对转双级升力风扇基础上设计对转风扇。叶片数量比常规无对转双级升力风扇减少了超过一半，减重效果显著。在与F35升力风扇尺寸相当的限制下。计算的升力达到了120kN。应用畸变三维非定常计算程序研究了对转双级升力风扇的周向压力畸变演变和影响。证明对转风扇有较好的抗进口流场畸变能力。发展了在设计阶段就可用计算预估畸变影响的设计方法 【分　类】 【航空、航天】>航空>飞机构造与设计>动力装置【航空、航天】>航空>各类型航空器>无人驾驶飞机【关键词】 短距／垂直起落升力风扇转子对转流场畸变气动计算【出　处】 《航空科学技术》2008年 第2期6 页 30-35页
http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=711501&extra=&page=1


例如，罗．罗公司为JSF(联合攻击机)用的升力风扇发动机生产整体叶盘的风扇转子时(该转子是目前世界上最大的整体叶盘，其外径为1.27m)
==
短距／垂直起落战斗机升力风扇关键技术的探讨郭捷杨琳郑宁王咏梅 北京航空航天大学沈阳发动机设计研究所购物车| | 分享 摘　要：针对升力风扇关键技术的分析。为了减重。在常规无对转双级升力风扇基础上设计对转风扇。叶片数量比常规无对转双级升力风扇减少了超过一半，减重效果显著。在与F35升力风扇尺寸相当的限制下。计算的升力达到了120kN。应用畸变三维非定常计算程序研究了对转双级升力风扇的周向压力畸变演变和影响。证明对转风扇有较好的抗进口流场畸变能力。发展了在设计阶段就可用计算预估畸变影响的设计方法 【分　类】 【航空、航天】>航空>飞机构造与设计>动力装置【航空、航天】>航空>各类型航空器>无人驾驶飞机【关键词】 短距／垂直起落升力风扇转子对转流场畸变气动计算【出　处】 《航空科学技术》2008年 第2期6 页 30-35页
http://lt.cjdby.net/forum.php?mod=viewthread&tid=711501&extra=&page=1

你爬钢管之前也得看看帖的中文是啥意思吧。

这个是制造供货协议， 还是研究协议？
普．惠公司在为F－22研制的F119发动机中，全部风扇及高压压气机转子均采用了整体叶盘，第1级风扇工作叶片作成空心的，用线性摩擦焊将空心叶片连接到轮盘上。这是用线性摩擦焊来加工最先进的发动机中整体叶盘的一例
=我说错了吗，难道整体叶盘毛胚不用锻？

你现在已经撸到连自己发帖内容都不看的程度了？

hswz 发表于 2013-2-14 21:16
普．惠公司在为F－22研制的F119发动机中，全部风扇及高压压气机转子均采用了整体叶盘，第1级风扇工作叶片 ...

中航工业贵州黎阳航空发动机公司肖波总工程师与我校材料科学与工程学院王华明教授，签署开展先进中推涡扇发动机、风扇钛合金整体叶盘、激光近净成形及应用关键技术研究协议。


这个是制造供货协议， 还是研究协议？

你现在已经撸到连自己发帖内容都不看的程度了？

能否先用激光成型，然后进行热等静压后期处理？

你现在已经撸到连自己发帖内容都不看的程度了？
供货协议？我在贴子上那里说他要供货了？

nvoodoo 发表于 2013-2-14 19:18
3D打印技术的一个关键大功率激光看来我兔已经突破了，现在关键就是构件的强度能不能达到要求
介绍下，你从那里看来的？

hswz 发表于 2013-2-14 21:27
供货协议？我在贴子上那里说他要供货了？
那你还捏那么一大段管子， 也不看看是否符合你的标题？  

标题内容谁看起来，可是现在完成时的意思。

那你还捏那么一大段管子， 也不看看是否符合你的标题？  

标题内容谁看起来，可是现在完成时的意思。
那是你吧

加工难点在哪？盘片？叶片？盘片和叶片的联接？

……这个技术试验性做几个还是经济的，批生产是不可能用这个方法的。国外整体盘瀑布采用锻造盘体和精铸叶片，各自按照最佳材料性能制造，然后采用线性摩擦焊整体成型，比激光更适应批生产也更便宜。

lizyu 发表于 2013-2-14 21:49
……这个技术试验性做几个还是经济的，批生产是不可能用这个方法的。国外整体盘瀑布采用锻造盘体和精铸叶片 ...
对3D激光我最困惑的就是你说的这个。前面的钛合金结构件可以理解，因为是同种材料。而整体盘的盘体和叶片似乎不是同种材料，那如何才能一次成型？要是同种材料一次成型也好理解吧。

lizyu 发表于 2013-2-14 21:49
……这个技术试验性做几个还是经济的，批生产是不可能用这个方法的。国外整体盘瀑布采用锻造盘体和精铸叶片 ...
看来3D打印目前只能用于试验件的快速、低成本试制，未来批生产还是得走目前西方的道路？

你这是大压机有了才说的话，但大压有个缺点，必须批生产才经济，在军品上激光成型这个缺点就不明显了，很简单的例子，F35垂直起降型那个升力风扇，如果我国只生产20到200架F35C那种类型的风扇，用大压机，那个成本就不见得比目前的王华明的技术成本低

lizyu 发表于 2013-2-14 21:49
……这个技术试验性做几个还是经济的，批生产是不可能用这个方法的。国外整体盘瀑布采用锻造盘体和精铸叶片 ...

你这是大压机有了才说的话，但大压有个缺点，必须批生产才经济，在军品上激光成型这个缺点就不明显了，很简单的例子，F35垂直起降型那个升力风扇，如果我国只生产20到200架F35C那种类型的风扇，用大压机，那个成本就不见得比目前的王华明的技术成本低

兄弟还在研究呀，呵呵。。。
据我掌握的资料，我认为王的技术，整体叶盘、整体叶环都没问题，“及直径达550mm、具有快速凝固径向定向微细柱状晶梯度组织的镍基高温合金发动机涡轮盘样件”这句话已经说明问题了。
1。轮盘微细晶；
2。径向梯度；
3。镍基高温合金

啥时候上整体叶环这种神器啊

问题是王的制造方法现在也就是在实验室里鼓捣，他的工厂好像还在建设中。 如果确定产品可以达到性能要求，王也是可以大幅度提高生产效率的。 有工厂的话，生产线开起来一天生产几个整体叶盘很困难吗？ 这样一年就上千了，足够给发动机组装厂供货了。