求解毒:啥为“凝固无余量精铸复合冷却空心涡轮叶片技术 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 15:56:37
刚刚看了一篇文章,讲的是昆仑发动机的研制历史过程,里面有段话:"2001年12月20日,“昆仑”通过全部的考核试验。严成忠主持的定型攻坚战宣告胜利! “昆仑”发动机的研制成功,使我国在数十项先进技术、新材料和新工艺方面,取得了重大突破。其中,最突出的当属“昆仑”发动机采用的定向凝固无余量精铸复合冷却空心涡轮叶片技术。这项国际先进技术有着当代航空发动机技术“王冠上的明珠”之美誉。可以说,谁掌握了这项尖端技术,谁就拿到了研制先进航空发动机的金钥匙。

原文链接http://mil.huanqiu.com/china/2011-05/1719283.html

  这里面说的这个技术是啥技术,靠谱不,或者说是在国际上处于什么水平?

   各位大大给解毒解毒刚刚看了一篇文章,讲的是昆仑发动机的研制历史过程,里面有段话:"2001年12月20日,“昆仑”通过全部的考核试验。严成忠主持的定型攻坚战宣告胜利! “昆仑”发动机的研制成功,使我国在数十项先进技术、新材料和新工艺方面,取得了重大突破。其中,最突出的当属“昆仑”发动机采用的定向凝固无余量精铸复合冷却空心涡轮叶片技术。这项国际先进技术有着当代航空发动机技术“王冠上的明珠”之美誉。可以说,谁掌握了这项尖端技术,谁就拿到了研制先进航空发动机的金钥匙。

原文链接http://mil.huanqiu.com/china/2011-05/1719283.html

  这里面说的这个技术是啥技术,靠谱不,或者说是在国际上处于什么水平?

   各位大大给解毒解毒
比单晶叶片还差些。
啥技术?着也不告诉你,一般我只下毒,不会解毒
绿林好汉 发表于 2011-5-26 21:57


    就是说只是很普通的冷却方式,哎,还以为。。。。

就是说只是很普通的冷却方式,哎,还以为。。。。
星星之火燎原 发表于 2011-5-26 22:04



    不是指冷却方式,只是说“定向凝固无余量精铸”叶片不如单晶叶片;
冷却方式都差不多。
就是说只是很普通的冷却方式,哎,还以为。。。。
星星之火燎原 发表于 2011-5-26 22:04



    不是指冷却方式,只是说“定向凝固无余量精铸”叶片不如单晶叶片;
冷却方式都差不多。
定向凝固无余量精铸复合冷却说的是单晶叶片的制造工艺,也就是单晶的凝固过程中使用的冷却工艺。
xinxincd 发表于 2011-5-26 22:21

口误,应该是一代单晶。
我是学机械和液压的,工作经验尚欠,从我学过的角度来解释是这样的:
定向凝固无余量精铸复合冷却空心涡轮叶片技术可以分开来看
首先,制造方式是精密铸造
定向凝固:人为控制铸件的凝固方向,可以减少内引力的产生,从而减少变形(即使如此铸件内部不可能完美,晶格总有各种缺陷,所以这种叶片的性能不如单晶)
无余量:表示铸造直接出成品,免去后期机械精加工,降低工时和成本(一般的铸件都会留一定的机械加工余量,余量的多少和铸造方式有一定的关系)
复合冷却就是航空发动机领域的问题了,我不太了解
lz看的太八股了,这是我看的(不代表本人观点):
“八十年代,我们的航发家底是:歼7用一台WP7,歼8用两台WP13,歼6和强5用两台WP6,轰6用两台WP8。
  
    WP7我们算是基本吃透了,到底是50年代末的技术,我们多少也接触了一些新技术,觉得还有些可以改进的余地。提高推力和发动机热效率的一个办法,就是提高涡轮前温度,可是涡轮叶片要承受极大的应力和热载荷,有效地冷却技术和新材料是两个突破点。我们在叶片中心钻了9个小孔,从压气机引气冷却叶片。后来发现叶片根部有热应力集中的问题,会发展成裂纹。又改成3个不规则的大孔,直接用无余量的精密铸造成型。就这几句话,就是当年无数的攻关,计算,试验,花钱无穷,育人无数(我们实验室就有两个博士,5个硕士和这个有关)。

     昆仑就是WP14,从立项到定型,也有15年时间。从性能上看,进步不大,为什么这么久呢?是因为我们从老大哥体系转到美帝体系的第一个型号,所有的设计标准,手册,试验台,试验方法和手段,都要而今迈步从头越。所以,外人看不到这些成果,可是这时实实在在的基础,对将来的研发是不可或缺的。”
htt p://bbs. meyet.com/viewthread.php?ti d=252354 &extra=pa ge%3D1
我原来看到的科普有点差别,当年《兵工科技》还是啥杂志的科普文提到;
WP-14应该没有用单晶叶片。
绿林好汉 发表于 2011-5-26 22:52
你说对啦,wp14是没有用单晶片,
无余量比较厉害,直接铸出,不要加工,但是比较怀疑,叶片是精密件,不可能不加工吧?
技术难度稍低而性能与单晶叶片接近的是定向凝固叶片,"昆仑"发动机上就采用了先进的复合气冷定向凝固无余量精铸涡轮叶片。该叶片要求一次成型合格,不需要再加工,而且要求厚度非常均匀。这项技术具有世界先进水平,被称为现代航空涡轮发动机技术"皇冠上的一颗明珠",而这颗明珠如今已被中国科研人员牢牢摘得。”

http://www.comac.cc/main/kpyd/hk ... 091230_316462.shtml
从这看不是单晶片
gxjy 发表于 2011-5-26 23:14


    这里面说的应该不是单晶,不过LZ的标题确实也是单晶片的生产工艺,单晶目前也是采用定向凝固。
定向凝固不是单晶

这里面说的应该不是单晶,不过LZ的标题确实也是单晶片的生产工艺,单晶目前也是采用定向凝固。
xinxincd 发表于 2011-5-26 23:29

   我查啦一下   定向凝固技术中的凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种,但和单晶铸造高温合金工艺好像不是一样的。也就是说提到定向凝固就应该不是我们常说的单晶体技术
http://baike.baidu.com/view/936110.htm
http://baike.baidu.com/view/4578980.html
这里面说的应该不是单晶,不过LZ的标题确实也是单晶片的生产工艺,单晶目前也是采用定向凝固。
xinxincd 发表于 2011-5-26 23:29

   我查啦一下   定向凝固技术中的凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种,但和单晶铸造高温合金工艺好像不是一样的。也就是说提到定向凝固就应该不是我们常说的单晶体技术
http://baike.baidu.com/view/936110.htm
http://baike.baidu.com/view/4578980.html
你少说了两个字:定向!这玩意儿比单晶差点!
gxjy 发表于 2011-5-27 00:01


    为优化单晶空心涡轮叶片制造工艺及降低制造成本 ,采用 90年代ProCAST大型软件包对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行数值模拟 .建立了空心叶片模拟系统的实体模型 ,对其进行四面体网格剖分 ;计算并测试了单晶高温合金空心叶片定向凝固过程温度场 ,进行了单晶空心叶片定向凝固过程工艺优化 .结果表明 :计算结果和测试结果吻合良好 ,在大于 1 2 0 0℃时误差小于 2 % ;通过分析单晶高温合金空心涡轮叶片的凝固过程 ,对单晶空心叶片定向凝固过程工艺优化 ,获得良好的效果 .
镍基单晶合金的重要特点是其力学及蠕变行为与晶体取向密切相关,不同取向的同成分单晶合金具有不同的屈服强度和蠕变抗力,其差别可达数倍、甚至数十倍[1?4]。由于[001]取向单晶合金具有制备工艺简单、高温力学及蠕变性能优良等特点,已广泛用于制作航空发动机的热端叶片部件[5?6
学习了


定向凝固生成的不是单晶,是柱状晶,材料性能各项异性,与单晶相比性能还是有很大差距。
要制成单晶需要另外的方法,如Ostwald ripening法


定向凝固生成的不是单晶,是柱状晶,材料性能各项异性,与单晶相比性能还是有很大差距。
要制成单晶需要另外的方法,如Ostwald ripening法
最怕看到这些术语,看了一大串定语还不知道是什么东西!
唉 一点也不懂
定向凝固只是一种方法而已,让合金叶片沿特定方向凝固,消除掉垂直于主应力(叶片高速旋转的离心力)方向的横向晶界,这样可以大幅度减少蠕变裂纹的萌生。单晶叶片的制备很多也要用到定向凝固方法(比如区熔法等)。当然一般所指的定向凝固叶片实际上是多晶叶片,相比单晶而言少了一个选晶的过程,因此比单晶叶片多了纵向晶界,不过蠕变强度上差得也并不多。
定向凝固只是一种方法而已,让合金叶片沿特定方向凝固,消除掉垂直于主应力(叶片高速旋转的离心力)方向的横向晶界,这样可以大幅度减少蠕变裂纹的萌生。单晶叶片的制备很多也要用到定向凝固方法(比如区熔法等)。当然一般所指的定向凝固叶片实际上是多晶叶片,相比单晶而言少了一个选晶的过程,因此比单晶叶片多了纵向晶界,不过蠕变强度上差得也并不多。
定向凝固只是一种方法而已,让合金叶片沿特定方向凝固,消除掉垂直于主应力(叶片高速旋转的离心力)方向的横向晶界,这样可以大幅度减少蠕变裂纹的萌生。单晶叶片的制备很多也要用到定向凝固方法(比如区熔法等)。当然一般所指的定向凝固叶片实际上是多晶叶片,相比单晶而言少了一个选晶的过程,因此比单晶叶片多了纵向晶界,不过蠕变强度上差得也并不多。
这东西可以让发动机强劲运转,坚持好久都不会趴下,
无冒口补缩的精密铸造。
昆仑不会用那么耗钱的东西吧
谢谢各位大大科普。
mil-spec 发表于 2011-5-31 06:55
昆仑不会用那么耗钱的东西吧
好发动机没法省钱;
其实真正的好东西(特指复杂工业产品)都没法省钱。
gegemmm 发表于 2011-5-26 23:14
无余量比较厉害,直接铸出,不要加工,但是比较怀疑,叶片是精密件,不可能不加工吧?
指的是叶背和叶盆。
CD果然够专业~小白我云里雾里的~~
云里雾里的
小白伤不起啊
无余量精铸技术的关键是快速、精密和降低成本,其在军事上主要用于生产高性能的航空发动机。其发展方向是大型、复杂、薄壁、精密。以下是无余量精铸技术的简介:
1、概念定义: 将液体金属浇注到具有与零件形状相适应的铸型空腔中,待其冷却凝固后获得零件或毛坯的方法称为铸造。精密铸造是与普通砂型铸造有显著区别的近无余量铸造方法,包括熔模铸造、压力铸造、壳型铸造等,例如熔模铸造是用易熔材料制成模型,然后用造型材料将其包住,经过硬化,再将模型熔失,从而获得无分型面的铸型;压力铸造是在高压下快速地将液态或半液压金属压入金属型中,并在压力下凝固以获得铸件的工艺方法;壳型铸造则是用树脂砂制成薄壳铸型来制造铸件的方法等等。 研究范围: 铸件结构设计、蜡模制造、制壳过程、合理的充填凝固技术、型壳烧成及熔炼
  2、发展过程 30年代末 需求动力:宗教宣传的需要及民间工艺品的制作 主要特点: 大多数精铸产品为民用产品,极少应用于工业。受宗教的影响,主要生产各种铜偶像,及其他各种手工艺品,该工艺所能达到的尺寸精度及表面质量都较低。 40年代初-70年代末 需求动力: 军事工业及航空航天工业的不断发展及战争的武器需要 主要特点: 这一阶段精密铸造的发展与军事工业,尤其是战争有着密切的关系,40年代的第二次世界大战和50年代的朝鲜战争都大大刺激了精密铸造技术的发展。从40年代的空气熔模精铸、实型熔模精铸到50年代的真空精铸,60年代出现了壳型整体铸件,到70年代定向凝固技术(DS)的真空精铸技术又取代了原先的工艺,其发展十分迅速,新的技术在不断涌现。 80年代-至今 需求动力: 随着航空航天工业及兵器工业的发展,对各种零部件的耐热性能和抗蠕变性能的要求越来越高,传统的精铸工艺已不能满足要求。 主要特点: 航空发动机性能的提高刺激了定向凝固和单晶技术在精密铸造工艺中的发展,80年代的单晶涡轮和大型整体精铸技术得到了广泛的应用,而且铸件尺寸复杂程度不断增加。铝合金普遍采用熔模精铸技术,钛合金熔模精铸技术也迅速发展,采用了以钨、氧化钇等难熔金属为面层的制壳工艺。计算机在精铸技术中的应用日益突出,可进行模拟试验和生产过程控制等。 典型成果和产品: 80年代出现的Replicast CS工艺是将消失模、熔模铸造和负压铸造结合在一起的大型精铸件生产工艺,它用塑料模代替蜡模,使用高强度薄壳,干砂振动造型,真空负压浇注工艺,可生产480kg的大型精密铸件。 
3、现有水平及发展趋势  自80年代以来,西欧、美、日等国家大力开发精密铸造技术,精铸产品以每年15%的速度递增,已形成技术先进、质量优良、生产效率高的现代精铸产业。国外在生产薄壁、复杂精铸件中主要采用石膏型熔模精铸,对中小型铸件采用传统的熔模铸造,对表面光度要求不太高的铸件可用冷硬树脂砂法。 国外精密铸造技术向着大型、复杂、薄壁、精密方向发展,目前精铸件壁厚最小为1-2mm,个别达0.4mm,大型薄壁精铸件的精度可达±0.1mm。精铸技术在国外已广泛应用于航空航天、汽车、仪表等工业,主要是铝合金、钛合金和高温合金。定向和单晶精铸技术的应用使发动机部件的使用温度提高约100℃,寿命提高2倍。大型薄壁复杂结构的铝合金、钛合金精铸件普遍应用于飞机、发动机零部件,已开始取代某些锻件和机加件,原来飞机和发动机上由30-40个锻铸件、机加工件焊接而成的复杂组合件,也可以用一个熔模铸件来取代。如“狂风”飞机的整流蒙皮中心结构原为装配件,由6个机加件、9个板金件和164个铆钉组成,改为A357熔模铸件后,重量和制造成本分别降低20%和25%。又如TF39涡轮后机匣,为IN718铸件,以前由许多焊接件组成,而现在采用整体铸造,铸件直径1.525m,重1135kg;V2500-A5的风扇机匣,直径大于1m,而原来的铸件是由10个铸造支柱与一个内环组成。为了减轻重量,提高结构效益,大型薄壁复杂结构件的整体精铸已成为当今铸造技术的发展趋势。 为了提高产品质量,各国精铸专业厂均配备先进的机械化、自动化程度高的设备,计算机的应用在其中尤为突出,如用计算机进行模拟试验和生产过程控制等。美国普·惠公司经过11年努力,花了1千万美元研制出自动化叶片生产线,采用电子束熔炼,通过传感器由计算机控制。浇注速度为每分钟浇注一个铸型,叶片的整个制造周期为90S。整个自动线由一台电子计算机控制,年产量达90万片。 激光快速成形技术与熔模铸造技术结合形成了快速铸造法(FASTCAST),可和快速成型的塑料模作为蜡模,大大缩短了壳型制备的周期。如激光立体印刷法(Laser Stereoli thography)制造蜡模,使试制铸件的时间由过去几个月缩短至几天,已铸出波音737的货舱铰链架。麻省技术学院开发的DSPC工艺,则不用蜡模,通过计算机设计的图象即可直接制出壳型来,可获得近无余量零件,还可以一次制造某零件的多个型壳以及带空心的零件的型壳,具有良好的发展前景。 目前随着合金开发、CAD/CAM以及快速制模技术(RPT)的发展,精密铸造的近无余量技术已提高到相当水平,特别是RPT的发展,使得精密铸造大大缩短了研制周期,降低了成本,同时保持了高于其它铸造工艺的发展速度。
工艺,技术,材料,这些是设计好发动机无可避免的基础,没有这些,什么好构思都是空想