内流道光整技术核心-金信天钛方案

解决方案

金信天钛公司通过构建在待加工内流道两端的液压推力，推动大雷诺数低黏性水基和磨粒固液两相流体高速摩擦内流道表面产生的微切削机理这一技术创新，基本技术思路是通过自由流动的水基+磨粒两相流抛光介质来提高其在微细异形大长径比流道中的流动性，同时让两相流抛光介质高速流动(流速>10m/s)变得如“刀具般”坚硬实现抛光。解决了0.3mm＜口径＜3mm、长径比≥50:1且呈三维空间走向的含S型弯、U型弯、O型弯、螺旋弯等微细复杂内流道抛光的国际行业共性难题。核心技术包括：

1)兼具高流动性和高磨削力的环保型抛光介质研制及优选技术

Ø 面向抛光介质中的载体成分以及固体磨粒特性(材质、尺寸及形状等)、数量及分布状态等都会影响其在微细流道中的流动性继而影响抛光效果甚至堵塞憋裂。

Ø 基于内流道实际结构兼顾流动性与抛光效果，结合流体仿真模拟和深度学习算法实现对抛光介质的研制与优选。

2)液压推力≥40MPa的多级增压及密封系统结构设计及制造技术

Ø 针对抛光介质在微细内流道中高速运动时所需驱动压力通常需超过40MPa且具有稳定的调节精度。以及磨粒与缸体内壁相对运动时对缸壁、活塞和密封圈产生磨损划伤易使密封失效导致水基泄漏和设备失压的难题。开展增压器、柱塞泵和液压泵的组合推力设计，结合液压油在增压元件和油管输运中出现湍流、可压缩性及强度，对油管和增压元件内腔构型、口径、长径比、装配方式进行针对性设计、制造和优选。

Ø 进行磨粒主动嵌入密封圈的自密封功能设计；缸体内壁表面强化处理提高硬度和耐磨性；以及活塞周向“分形式”凹槽和O型密封圈结构设计、制造及装配方式实现密封要求。

3)不同微细内流道结构的抛光工艺参数快速优化迭代技术

Ø 围绕不同内流道结构及材质的高效高质量光整加工以及工艺参数的优选。

Ø 开展光整过程水基和磨粒两相流仿真模拟、工艺试验和深度学习加工参数数据挖掘方法。

Ø 进行磨粒参量；水基流体相参量；光整推力和导流系统参量；加工时间参量对光整后的表面质量、尺寸和流体特性的调控规律研究，揭示光整机理并建立量化数据库。

4)建立光整过程与光整后后内流道指标的诊断与监测技术

Ø 面向内流道光整效果无法接触式检测或直接观测及工业CT成本高效率低，以及磨粒易对流速流量计探头及传感器造成直接损坏。

Ø 建立水基抛光介质“近工况”的雷诺数流动规律和超声波、多普勒开发非接触式高灵敏的流速流量和压力计监测两相流的流体特性；

Ø 完善流体力学仿真模拟对工艺参数和光整指标进行模拟测试；

Ø 基于液体对可见光照射后的光束状态(丁达尔效应)开发快速可靠的多余物检测装置；

金信天钛公司使用水基和磨粒两相流抛光技术解决对0.3mm＜口径＜3mm、长径比≥50:1且呈三维空间走向的含S型弯、U型弯、O型弯、螺旋弯等微细复杂内流道抛光的行业共性难题(图2)，另外涵盖口径≥3mm、长径比<50的异形复杂内流道的显著磨抛(图3)。覆盖航空/航天/船舶/液压/能源化工各类发动机燃油喷嘴、叶片冷却流道和气膜孔、热交换器、液压组件、航发复杂动力控制油路、微型核动力及能源化工反应器等典型产品。