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第1篇 透平机械叶片及其制造技术概论1

第1章 现代透平机械叶片的技术特性1

1.1 叶片在透平机械中的功能使命1

1.1.1 叶片的工作原理1

1.1.2 叶片的工作条件3

1.2 叶片分类及其特点4

1.2.1 按使用功能划分4

1.2.2 按工作状态划分5

1.2.3 按叶片型面类型划分5

1.2.4 按叶片材料划分5

1.2.5 按有无阻尼台划分5

1.2.6 按叶片是否实体划分6

1.3 叶片与轮盘的连接榫头6

1.3.1 销钉式榫头6

1.3.2 燕尾形榫头7

1.3.3 涡轮叶片上枞树形榫头8

1.4 航空发动机叶片的特性8

1.5 叶片制造技术概述9

1.5.1 涡轮叶片的制造技术10

1.5.2 压气机叶片制造技术11

1.5.3 计算机模拟激光快速成型技术11

第2章 透平机械叶片材料14

2.1 透平机械叶片选材14

2.1.1 叶片设计的通用安全系数含义14

2.1.2 发动机叶片选材的系统工程特性和对应的选材原则14

2.1.3 航空发动机叶片材料选择基本程序15

2.2 叶片用材料特性15

2.3 叶片的主要失效形式及预防措施16

2.3.1 叶片的主要失效形式16

2.3.2 预防失效的主要技术措施17

2.4 航空发动机叶片常用材料17

2.4.1 铝合金17

2.4.2 钛合金18

2.4.3 不锈钢22

2.4.4 高温合金23

2.4.5 定向、单晶合金特点及应用情况29

2.5 叶片材料发展展望30

2.6 典型叶片热处理工艺31

2.6.1 LY2铝合金叶片的热处理31

2.6.2 不锈钢叶片的热处理31

2.6.3 钛合金叶片的热处理34

2.6.4 高温合金叶片的热处理36

第2篇 叶片锻造39

第3章 叶片锻压成形39

3.1 概述39

3.2 叶片锻压成形的基本工艺技术39

3.2.1 叶片锻压成形工艺类型39

3.2.2 叶片锻件设计40

3.2.3 叶片锻压工艺过程设计45

3.2.4 涡轮叶片模锻工艺的典型实例46

3.3 叶片锻压模具设计49

3.3.1 叶片终锻模设计49

3.3.2 叶片预锻模设计53

3.4 叶片精锻成形55

3.4.1 叶片精锻工艺概述55

3.4.2 叶片精锻工艺的构成56

3.4.3 叶片精锻设备60

3.4.4 典型叶片精锻件成形工艺过程64

第4章 特种锻压技术在叶片成形中的应用78

4.1 概述78

4.1.1 特种锻压技术的定义、范围和种类78

4.1.2 叶片锻压成形应用特种锻压技术的意义78

4.1.3 选择特种锻压技术的主要原则79

4.2 高速锤成形79

4.2.1 高速锤成形的基本概念79

4.2.2 叶片高速锤挤压成形85

4.2.3 高速锤挤压模具94

4.2.4 典型工艺实例99

4.3 叶片无余量冷辊轧成形101

4.3.1 冷辊轧成形的基本概念101

4.3.2 辊轧成形工艺105

4.3.3 冷轧模设计110

4.3.4 典型工艺实例112

4.4 等温模锻成形114

4.4.1 等温成形的特点114

4.4.2 等温成形变形力的计算116

4.4.3 叶片等温锻模具材料的选择118

4.4.4 叶片等温锻模具的设计原则119

4.4.5 等温模锻对润滑防护剂的特殊要求119

4.4.6 典型件的等温模锻工艺示例120

第3篇 叶片的精密铸造121

第5章 叶片精密铸造成形与设计121

5.1 概述121

5.2 精密铸造叶片成形机理121

5.2.1 等轴晶叶片凝固机理121

5.2.2 叶片定向机理122

5.2.3 单晶形成的机理123

5.2.4 叶片的热处理及微观组织控制原理123

5.2.5 热等静压技术124

5.2.6 叶片再结晶125

5.3 定向柱晶和单晶叶片的铸造特点125

5.4 精密铸造叶片的设计127

5.4.1 叶片的工艺设计127

5.4.2 叶片精铸模具设计134

第6章 叶片精密铸造工艺147

6.1 概述147

6.2 陶瓷型芯的制造工艺147

6.2.1 概述147

6.2.2 陶瓷型芯的性能要求148

6.2.3 陶瓷型芯的制造工艺原理151

6.2.4 制芯工艺153

6.2.5 从铸件中脱芯156

6.3 蜡模的制造工艺157

6.3.1 模料的性能157

6.3.2 模料的种类与特性157

6.3.3 模料的制备160

6.3.4 模料回收处理160

6.3.5 制模工艺161

6.4 型壳制造工艺167

6.4.1 对型壳性能的要求167

6.4.2 制壳用原材料169

6.4.3 型壳制造工艺171

6.5 熔铸工艺177

6.5.1 熔炼设备177

6.5.2 叶片精密铸造用合金锭制备179

6.5.3 典型叶片熔注工艺180

6.6 精铸叶片质量检验183

第4篇 叶片机械加工185

第7章 叶片机械加工工艺路线185

7.1 叶片机械加工工艺路线特点185

7.2 叶片机械加工基准的确定186

7.2.1 建立叶片机械加工基准坐标系的主要形式186

7.2.2 确定叶片机械加工基准坐标系的基本要点194

7.3 叶片机械加工工艺路线的制订195

第8章 叶片典型结构要素加工197

8.1 叶身型面加工197

8.1.1 叶身型面成型铣削197

8.1.2 叶身型面仿型切削加工198

8.1.3 叶身型面砂带磨削205

8.1.4 叶身型面砂带抛光215

8.1.5 叶身型面手工抛光218

8.2 叶片榫头榫齿（枞树型、燕尾型直齿和圆弧齿）加工225

8.2.1 榫齿成型铣削226

8.2.2 榫齿缓进磨削228

8.2.3 叶片榫头拉削235

8.3 叶片阻尼台的加工250

8.4 叶片安装板及叶冠的加工258

8.4.1 概述258

8.4.2 叶片安装板的加工260

8.4.3 叶冠的加工275

8.5 轴颈的加工277

第9章 叶片加工计算机辅助设计制造工程280

9.1 概述280

9.2 叶片CAD的内容281

9.3 叶片CAM的内容281

9.4 UG软件介绍287

9.4.1 UG软件概论287

9.4.2 UG软件的应用实例287

9.5 计算机辅助工艺过程编制——CAPP293

9.6 叶片柔性制造系统——FMS295

第5篇 叶片特种加工技术299

第10章 叶片的电加工技术299

10.1 叶片的电解加工299

10.1.1 叶片的电解加工机理及其特点299

10.1.2 电解液的选择300

10.1.3 叶片型面电解成型加工303

10.1.4 整流叶片扁孔电解加工309

10.1.5 整体叶轮电解加工314

10.1.6 小孔电液束加工316

10.2 叶片的电火花加工319

10.2.1 电火花加工特点及其分类319

10.2.2 小孔电火花加工320

10.2.3 用电火花法加工叶片安装板侧面封严槽324

10.2.4 异型深孔线切割325

第11章 叶片的焊接和激光加工327

11.1 叶片的焊接327

11.1.1 概述327

11.1.2 压气机静子叶片组件的钎焊328

11.1.3 钛合金空心可调叶片组件的钎焊332

11.1.4 钛合金工作叶片阻尼台耐磨合金的感应钎焊334

11.1.5 涡轮工作叶片堵盖的扩散钎焊336

11.1.6 涡轮导向叶片组件的钎焊338

11.1.7 涡轮工作叶片叶冠耐磨层的焊接340

11.1.8 钛合金空心整流叶片的超塑成形与扩散连接346

11.2 叶片的激光加工348

11.2.1 激光加工机理及其特点348

11.2.2 激光加工在叶片制造中的应用349

11.2.3 激光打孔349

第12章 叶片表面处理技术351

12.1 叶片表面喷丸强化351

12.1.1 概述351

12.1.2 喷丸强化原理351

12.1.3 喷丸强化工艺对疲劳强度的影响352

12.1.4 叶片喷丸强化工艺参数及设备353

12.2 叶片表面光饰354

12.2.1 振动光饰355

12.2.2 滚动光饰359

12.3 叶片表面化学处理与涂镀层361

12.3.1 叶片宏观腐蚀检查361

12.3.2 钛合金锻造叶片表层去除和化学铣削363

12.3.3 压气机叶片叶身涂、镀层366

12.3.4 导向叶片和整流叶片特殊功能性涂层369

12.3.5 压气机转子叶片榫头电镀银和刷镀镍371

12.4 叶片高温防护涂层375

12.4.1 叶片高温防护涂层的进展历程375

12.4.2 MCrAlX合金涂层的制备方法及比较376

12.4.3 热障涂层——最有发展前景的第四代防护涂层377

12.4.4 高温防护涂层制备方法、原理及应用实例378

第6篇 叶片检测385

第13章 叶片形状与尺寸的检测385

13.1 概述385

13.2 专用测具检测387

13.2.1 叶身型面检测387

13.2.2 相关尺寸检测391

13.2.3 导向叶片喉道面积测量392

13.2.4 叶片榫头测量394

13.2.5 叶片阻尼台、锯齿冠的测量397

13.3 电感测量398

13.3.1 电感测量原理、构成及特点398

13.3.2 电感测量仪在叶片测量中的应用399

13.3.3 几种多通道电感测量仪简介401

13.4 光学投影检测402

13.4.1 光学投影检测原理402

13.4.2 光学投影仪在叶片检测中的应用403

13.5 三坐标测量404

13.5.1 三坐标测量原理、流程404

13.5.2 三坐标测量在叶片测量中的应用405

13.5.3 三坐标测量的误差409

第14章 叶片主要物理性能检测410

14.1 概述410

14.2 叶片的频率测量410

14.2.1 静频测量的意义410

14.2.2 静频的测量方法410

14.2.3 叶片静频测定414

14.3 叶片静力矩测量422

14.4 叶片表面完整性检测423

14.4.1 检测叶片表面完整性的意义423

14.4.2 表面完整性评价方法424

14.4.3 表面完整性检测技术424

第15章 叶片的无损检测429

15.1 概述429

15.2 叶片的磁粉检验429

15.2.1 磁粉检验原理及特点429

15.2.2 叶片磁粉检验中的常见缺陷430

15.2.3 磁粉检验方法430

15.2.4 叶片的磁粉检验工艺431

15.3 叶片的射线检测431

15.3.1 射线检测的基本原理431

15.3.2 叶片射线检测中的常见缺陷432

15.3.3 射线检测的基本技术432

15.4 叶片的渗透检验439

15.4.1 渗透检验的基本原理439

15.4.2 叶片渗透检验中的常见缺陷440

15.4.3 叶片的渗透检验工艺440

15.5 叶片的超声波检验440

15.5.1 超声波检验的原理440

15.5.2 超声波检验在叶片上的应用441

15.5.3 叶片超声波检验的工艺要点442

15.6 涡流检测444

15.6.1 涡流检测的原理及特点444

15.6.2 涡流检测在叶片上的应用444

15.6.3 叶片涡流检测的工艺要点445

15.7 叶片工业CT检测技术446

15.7.1 工业CT检测技术446

15.7.2 CT技术的基本原理446

15.7.3 工业CT技术在叶片检测上的应用448

参考文献449

后记451