热障涂层高温合金电火花小孔加工伺服控制系统的研制

【作者】 王力； 都日苏拉； 郭永丰；

【机构】 哈尔滨工业大学机电工程学院；

【摘要】 热障涂层高温合金气膜孔技术现已广泛用来提高航空发动机中热端零部件的耐高温能力。目前,电火花小孔加工技术是加工气膜孔主流的方法之一。也是加工效率与质量兼备的加工方法,该方法现已广泛为美国GE、英国R.R、沈阳黎明等国内外著名航空发动机生产商所使用。然而目前该方法的缺陷在于不能直接对涡轮叶片表面绝缘的热障涂层进行加工,现有的加工工序必须在金属基体预先加工气膜冷却孔,然后向气膜冷却孔注入气流或用其他辅助措施预先保护气膜孔,在用大气等离子体或电子束物理气相沉积等技术在基体表面喷涂热障涂层,此种工序复杂、生产周期长、且容易出现气膜孔堵塞、孔圆度不可定量控制、孔壁沉积涂层,直接影响气膜孔的冷却效果。基于辅助电极法可实现热障涂层高温合金气膜孔加工的一次成形。热障涂层高温合金由陶瓷涂层及高温合金两种不同种类的材料组成,由于电火花加工绝缘陶瓷时依靠煤油高温裂解形成的导电碳膜作为导电媒介,部分去除导电膜的同时部分去除陶瓷材料,因此导电膜的导电性能将对极间间隙放电状态有着显著影响。相反,对于电火花加工金属材料而言,极间放电时离子通道产生的热量直接传递到加工区域表面,加工过程中无需导电媒介,对于金属加工间隙放电状态波形也与陶瓷有着显著差异。然而目前电火花伺服控制系统皆以金属材料放电状态而制定的伺服控制策略,因此,为实现电火花加工热障涂层高温合金气膜孔的稳定加工,本文基于PMAC控制器,研制了热障涂层高金气膜孔电火花加工伺服控制系统,该系统可实现以下功能:加工过程中热障涂层与高温合金间隙放电状态的检测与统计,基于材料种类的辨识的脉冲电源加工参数自调整,以及基于材料种类的电极伺服控制策略,该系统的研制为后续热障涂层电火花小孔加工的试验与理论研究打下了基础。更多还原