答辩博士：宗亚伟
指导教师：朱 荻 教授/博导
刘 嘉 副教授/硕导
论文题目：航空发动机整体叶盘叶栅通道高效电解加工技术研究
答辩委员会：
主席：李小宁 教授/博导 南京理工大学
委员：康 敏 教授/博导 南京农业大学
云乃彰 教授/硕导 南京航空航天大学
徐九华 教授/博导 南京航空航天大学
徐正扬 教授/博导 南京航空航天大学
朱 栋 教授/博导 南京航空航天大学
朱 荻 教授/博导 南京航空航天大学
秘书：刘 嘉 副教授/硕导 南京航空航天大学
时间：2022年9月4日13:00
地点：南航明故宫校区4号楼4218会议室
学位论文简介：
整体叶盘是航空发动机中最为关键和重要的零部件，其质量直接决定发动机性能。然而，整体叶盘叶片超薄、扭曲，叶间通道狭窄，材料多为难加工的高温合金材料，且精度要求非常严苛，其精确加工一直是世界性的制造难题。电解加工具有加工效率高、工具无损耗、无需考虑加工材料力学性能等特点，成为了整体叶盘重要制造方法之一。整体叶盘的电解加工分为两道工序：叶栅通道粗加工和叶片型面精加工。叶栅通道粗加工材料去除量大，加工周期长，提升叶栅通道粗加工效率将显著提升整体叶盘制造总效率；同时，因电解加工的遗传误差特性，叶栅通道粗加工的误差会直接对叶片型面成型精度产生影响，提升叶栅通道粗加工的余量均匀性可显著提升叶片型面加工精度的可控性。因此，本文围绕整体叶盘叶栅通道加工技术，开展提升加工效率和提升加工余量均匀性的方法研究。
论文完成的主要工作及取得的成果如下：
（1）发明了管电极叶栅通道调参数电解加工方法。针对整体叶盘通道的复杂扭曲结构，开展了电解加工多物理场耦合仿真分析，研究了采用管电极进行电解加工时，通道加工宽度和所施加电压之间的关系，掌握了管电极叶栅通道电解加工参数对通道宽度的影响规律，并针对新型航空发动机整体叶盘具体结构制定了调参数电解加工方法，以期减小叶背、叶盆的余量差异，提高叶栅通道电解加工的精度，并且开展了传统恒参数和调参数单管电极电解加工对比试验。试验结果表明调参数法使叶背和叶盆的余量差异分别减小了47.81%和51.57%，显著提高了余量均匀性。
（2）研制出多路电解液流量均流控制与加工参数监测系统。为了调控多叶栅通道电解加工中各通道电解液的流量，保证各通道电解液均匀一致；监测每一路管电极电解液压力和加工电流，保障加工稳定进行。设计研制了电解液流量调控装置，开展了系统硬件设计，通过流场仿真掌握了阀口开度对电解液流量大小的影响规律，基于LabVIEW设计了流量调控算法，实现了多通道电解加工中各通道流量的波动控制在±0.01 m3/h的范围内。
（3）开展了多叶栅通道电解加工试验。在前期工艺研究与装备研制的基础上，以整体叶盘为目标加工对象，设计了8路管电极同步电解加工工装夹具，基于自主研制的多路电解液流量均流控制与加工参数监测系统，采用优化的进给路径、加工参数调节策略以及已研究的各项关键技术，开展了整体叶盘多叶栅通道电解加工试验，实现了8个叶栅通道的同时稳定加工，加工时间由单管电极加工的50分钟减小到了6.25分钟，采用三坐标测量机等检测设备对试验所得工件进行了检测和评价，试件具有较好的加工重复性和余量均匀性，验证了工艺研究与装备研制成果的有效性与可行性。
（4）提出了叶栅通道局部精确修形的电解加工方法。为了进一步减小叶栅通道余量差异，提出了大余量处阴极裸露、小余量处局部绝缘的特殊阴极局部修形方法，开展了局部精确修形加工过程仿真分析，掌握了绝缘与裸露边界的阳极成形规律，开展了有无局部绝缘阴极的修形能力对比试验，结果表明局部绝缘阴极的余量差异由常规阴极的3.97 mm减小到0.22 mm，证明了该修形方法的可行性。
主要创新点如下：
（1）发明了管电极叶栅通道调参数电解加工方法。显著提升了叶栅通道的加工精度，叶背和叶盆的余量差异分别减小了47.81%和51.57%。
（2）研制出多路电解液流量均流控制与加工参数监测系统。该系统实现了8路管电极加工中的均流控制和参数监测，显著提升了电解液流量控制精度，实现了多通道电解加工中各通道流量的波动控制在±0.01 m3/h的范围内。
（3）发明了多叶栅通道电解加工装置。提升了整体叶盘叶栅通道电解加工的效率，单个通道的加工时间由常规电解加工的50分钟减小到了6.25分钟，该装置为新型航空发动机的整体叶盘研制提供了重要的支撑。
（4）提出了叶栅通道局部精确修形的电解加工方法。该策略实现了叶栅通道余量差异由常规阴极的3.97 mm减小到0.22 mm，提升了余量的均匀性，为提升新型航空发动机的整体叶盘研制精度提供了重要技术支撑。
