金属組織制御と多軸CNC制御の統合によるタービンエンジンの複雑形状部品の表面改質

金相控制与多轴数控控制相结合的复杂形状涡轮发动机零件表面改性

• 批准号: 22K03857
• 负责人: 朱 疆
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03857/
• 关键词: 組織制御; CNC多軸制御; 表面改質; バニシング加工

過酷な環境で稼働するタービンエンジン部品の高性能化及び長寿命化を実現するために，複雑形状を有する薄肉板部品の高能率，高品質な表面改質法が求められている．そこで，本研究では，タービンエンジンの複雑形状部品の機械的性質を向上するために，バニシング加工により実現した金属材料の組織制御，と複雑形状に対応する多軸CNC制御を統合することにより，高品質な表面改質層を高能率に創生する手法の確立を目的としている．タービンブレードのような薄肉板状部品をバニシング加工するときに，工作物の変形量を最小限に抑える必要がある．2022年度には，バニシングボールが部品の両面から押し付けることが可能なバニシング工具を開発した．開閉機構にある二つの爪が中心対称に直線運動することにより，ブレード中心線と工具中心とを常に一致させることが可能となる．加工点の法線方向には，表面の押し付け力と裏面の押し付け力が互いにキャンセルすることができるので，工作物に作用する曲げ応力を最小にすることが可能となる．開発した工具を3軸モデリングマシンに取り付け，ステンレスの試験片に対して，加工中の変形抑制効果を確認した．両側から荷重を与えることにより，板厚1mmの薄板を加工中の変形を抑制しながらバニシング加工することが可能になった．また，加工した試験片の粗さ計測，硬さ計測を行い，従来のバニシング加工より同様な表面改質効果を得られることを確認した．

为了在恶劣的环境中实现涡轮发动机零件的高性能和长寿，需要具有复杂形状的高质量效率和高质量的表面修饰方法。因此，在这项研究中，为了改善涡轮发动机的复杂形状部分的机械性能，通过消失的处理实现的金属材料的组织控制以及对应于复杂形状的多轴CNC控制是建立一种创建高效的表面修饰层的方法。当消失薄肉板部分（例如涡轮刀片）时，有必要最大程度地减少工作的变形。在2022年，开发了一种消失的工具，可以从部分的两侧压制。通过开口和关闭机构中的两个指甲，刀片中心线和工具的中心始终可以匹配指甲的中心。在处理点的方向上，可以相互取消表面的压力和后表面的压力，因此可以最大程度地减少作用在工作上的弯曲应力。开发的工具已连接到3轴建模机上，并确认了不锈钢试验的变形抑制作用。通过给出两侧的负载，可以在抑制1 mm厚的板厚度的变形的同时抑制变形的同时消失。此外，已经确认测量了处理的零件的处理并进行了硬度测量，并从常规消失中获得了相同的表面修饰效果。