整体叶盘浸液式套料电解加工流场仿真与试验

doi:10.7527/S1000-6893.2024.31396

材料工程与机械制造

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整体叶盘浸液式套料电解加工流场仿真与试验

陈文亮¹^,², 张钦洪¹, 朱栋¹(), 王福平²

^1.南京航空航天大学机电学院，南京 210016
^2.中国航发动力股份有限公司，西安 710021

收稿日期:2024-10-12 修回日期:2024-10-31 接受日期:2024-12-27 出版日期:2025-03-28 发布日期:2025-03-28
通讯作者: 朱栋 E-mail:zhudong@nuaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52275435);国家自然科学基金创新研究群体(51921003)

Flow field simulation and experiment on immersion electrochemical trepanning of blisk

Wenliang CHEN¹^,², Qinhong ZHANG¹, Dong ZHU¹(), Fuping WANG²

^1.College of Mechanical and Electrical Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 210016，China
^2.AECC Aviation Power Co. ，Ltd，Xi’an 710021，China

Received:2024-10-12 Revised:2024-10-31 Accepted:2024-12-27 Online:2025-03-28 Published:2025-03-28
Contact: Dong ZHU E-mail:zhudong@nuaa.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(52275435);National Natural Science Foundation of China for Creative Research Groups(51921003)

摘要/Abstract

摘要：

整体叶盘是新一代航空发动机的核心部件之一，电解加工是其主要制造技术之一。针对传统整体叶盘套料电解加工中叶片进排气边易发生短路问题，提出浸液式套料电解加工方法，建立浸液式套料电解加工流道模型，开展了流场动力学仿真研究。仿真结果表明，与传统冲刷式套料电解加工流动方式相比，浸液式套料电解加工间隙内叶片进排气边缘流速达到24 m/s，叶片边缘处的低流速点较少，流场更加均匀。设计封闭式电解液槽体结构，在电解加工区域内形成封闭的电解液聚集池，实现了整体叶盘浸液式电解加工。开展了浸液式及传统冲刷式GH4169G整体叶盘套料电解加工对比试验，结果表明，浸液式加工稳定性较高，工具进给速度由0.55 mm/min提升至0.8 mm/min，叶盘加工效率和表面质量显著提升。该方式还可以应用于航空航天发动机中机匣、扩压器等其他复杂型面零部件的高效稳定制造。

关键词: 整体叶盘, 浸液式, 套料电解, 流场仿真, 加工质量

Abstract:

Blisk （bladed-disk） is one of the core components in the new generation aeroengine. And electrochemical machining （ECM） is one of the main manufacturing technologies for blisk. To address the problem of short circuit at the leading edge and trailing edge of the blade， a new immersed flow mode is proposed in electrochemical trepanning （ECTr） for blisk. The flow channel model of the new flow mode was established， and the dynamic simulation of the flow field was carried out. The simulation results showed， compared with the traditional flushing flow mode， the submerged ECM approach achieves a blade-edge flow velocity of 24 m/s in the immersed flow mode， reduces low electrolyte velocity points at the blade edge， and enhances the overall flow field unity. A closed electrolyte reservoir was designed to form a closed electrolyte aggregation pool to realize the immersed flow mode. Corresponding experiments were carried out in two flow modes for blisk made of GH4169G material. The results showed that the feed rate of the tool increased from 0.55 mm/min to 0.8 mm/min in the immersed flow mode compared with that in the flushing flow mode， and the machining stability， machining efficiency and surface quality of the blisk was significantly improved. This new flow mode can also be applied to manufacture casings， diffusers， and other complicated components in aerospace engines.

Key words: blisk, immersed, Electrochemical Trepanning (ECTr), flow field simulation, processing quality

中图分类号:

V261.6

陈文亮, 张钦洪, 朱栋, 王福平. 整体叶盘浸液式套料电解加工流场仿真与试验[J]. 航空学报, 2025, 46(12): 431396.

Wenliang CHEN, Qinhong ZHANG, Dong ZHU, Fuping WANG. Flow field simulation and experiment on immersion electrochemical trepanning of blisk[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2025, 46(12): 431396.

图/表 18

图 1

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表 1

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参考文献 22

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主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

加工参数	数值
电解液	20wt% NaNO₃溶液
加工电压/V	18
电解液压力/MPa	1
电解液温度/℃	25
电解液电导率/（mS·cm^-1）	100

参数	浸液式	冲刷式
湍流强度/%	5
流体密度/（g∙mm^-3）	1.14
入口压强/MPa	0.7、0.9、1.1、1.3、1.5	0.6、0.8、1、1.2、1.4
出口压强/MPa	0.1	0

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