陈林俊，陈刚，朱强，王传杰，张鹏

（哈尔滨工业大学（威海），山东 威海 264209）

近年来，随着微电子等学科领域技术的迅速发展，各种飞行器迅速开始小型化趋势[1—3]。微型涡轮盘是微型飞行器发动机的核心部件[4]，因此，研究如何提高微型涡轮盘的质量和性能，对于提高飞行器的可靠性和性能具有决定性影响[5—6]。

周健等[7]设计制造了微型齿轮模具，开发了微成形装置，成功获得了质量良好的铝合金微型齿轮。王传杰、郭斌等[8]针对微型发电机上应用的微型涡轮构件，设计整体式微型涡轮成形工艺方案，开展了纯镍和7075铝合金微型涡轮模锻成形实验，实现了微型涡轮叶片剪切力学性能的测试与评价。日本的 Y.Saotome教授[9]利用自行研制的微型模具装置成形出微型涡轮零件。韩国学者Kim和Sa[10—11]采用等通道挤压工艺制备了镁合金材料，再通过热挤压成形出质量较高的微型齿轮轴。

文中研究微型涡轮盘热塑性成形工艺，但是涡轮盘零件热塑性成形有相当大的难度。如果仅仅通过实验的方法来确定最佳锻造工艺，往往要浪费很多时间并且需要很大的成本[12—15]，文中通过数值模拟的方法研究微型涡轮盘热塑性成形工艺。

图1 涡轮盘结构Fig.1 Structure diagram of the turbine disk

图2 模具结构Fig.2 Structure diagram of mould

图3 模具运动示意图Fig.3 Diagram of mould motion

图4 行程-载荷曲线Fig.4 Stroke-load curve

1 热力耦合有限元模型的建立

对镍基高温合金微型涡轮盘热塑性成形工艺分析，利用Solidworks对微型涡轮盘进行结构设计见图1，并进行强度校核，微型涡轮盘直径为6 mm，盘的厚度为1.2 mm，盘上有12个直榫槽，榫槽宽为0.9 mm，榫槽深为0.6 mm。……