航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工工藝探討

梁巧云 藺治強(qiáng)

摘 要：在我國航空裝備生產(chǎn)過程中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為一項(xiàng)非常重要的零部件，生產(chǎn)加工質(zhì)量非常關(guān)鍵。通常意義上來講，航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的葉片部件是薄壁并且容易變形的部件，因此在加工的過程中，如何保障不變形并且保障加工質(zhì)量是一個(gè)非常重要的問題。本文主要針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片在加工過程中的加工工藝進(jìn)行詳細(xì)的闡述，通過本文的闡述能夠?qū)μ嵘l(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工工藝有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī) 葉片加工 整流葉片

中圖分類號(hào)：V260.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）12（a）-0-02

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的組成中，壓氣機(jī)中的葉片數(shù)量非常多，同時(shí)渦輪葉片也很多。航空發(fā)動(dòng)機(jī)正是依靠這些數(shù)量巨大的葉片才能夠完成一系列的功能。航空發(fā)動(dòng)機(jī)能夠通過葉片的作用實(shí)現(xiàn)空氣的壓縮和膨脹，通過這一操作產(chǎn)生動(dòng)力，通過動(dòng)力的作用讓飛機(jī)正常工作運(yùn)行。作為發(fā)動(dòng)機(jī)部件中的特殊零部件，葉片不僅僅數(shù)量巨大，同時(shí)葉片的形狀也多種多樣。因此在加工發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的過程中，我們對(duì)于加工質(zhì)量的要求非常高。由于葉片在加工過程中的復(fù)雜程度，因此葉片的加工存在較多的加工問題，影響葉片的加工質(zhì)量。作為發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的生產(chǎn)廠家，如何有效地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是一個(gè)加工難點(diǎn)，需要我們?cè)趯?shí)際的加工過程中不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還要不斷地增加人力以及財(cái)力的投入。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要形式及加工特點(diǎn)

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工的過程中，我們根據(jù)不同的作用可以將發(fā)動(dòng)機(jī)葉片分為不同的類型，首先是渦輪葉片，其次是渦輪導(dǎo)向葉片，再次是壓氣機(jī)葉片，最后是壓氣機(jī)整流葉片。除了上述4種形式的葉片以外，還有很多的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片形式，但是最主要的還是上述4種葉片形式。壓氣機(jī)在工作過程中使用的葉片主要是通過高能并且高速的狀態(tài)來進(jìn)行擠壓加工成型，成型后的葉片通過拋光做成成品。渦輪使用的葉片由于在加工的過程中沒有多余的加工余量，要保障加工過程中的一次成型，保障加工精度，因此我們?cè)诩庸u輪葉片的時(shí)候，要通過數(shù)銑的大余量加工來實(shí)現(xiàn)，之后進(jìn)行拋光成品。整流葉片在加工的過程中全部采用冷軋的方式全切加工，然后進(jìn)行拋光處理。壓氣機(jī)在工作過程中主要是依靠整流葉片來實(shí)現(xiàn)功能，通過葉片的作用將空氣中的動(dòng)能有效地轉(zhuǎn)化成為壓力能，通過強(qiáng)大的壓力將氣流有效的轉(zhuǎn)向，讓原本混亂的氣流變得均勻，保障發(fā)動(dòng)機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要針對(duì)整流葉片的加工工藝進(jìn)行闡述。在闡述的過程中還會(huì)對(duì)相應(yīng)的內(nèi)外環(huán)電熱鉚加工進(jìn)行簡要的闡述。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)整流葉片的加工主要過程

在發(fā)動(dòng)機(jī)整流葉片的加工過程中，加工工序的選擇主要決定于葉片的應(yīng)用級(jí)數(shù)。不同應(yīng)用級(jí)數(shù)的葉片在加工過程中選擇的加工工序有一定的區(qū)別。例如，應(yīng)用級(jí)數(shù)在1～3級(jí)之間的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片通常采用的加工材料為鈦合金，鈦合金的物理特性就是導(dǎo)熱性偏低，因此在葉片加工的時(shí)候，容易造成葉片的加工損傷，導(dǎo)致葉片加工變形問題的出現(xiàn)。除此之外，鈦合金的葉片在加工的過程中由于壓力傳導(dǎo)的問題會(huì)出現(xiàn)加工尺寸控制問題，在加工中不容易準(zhǔn)確的控制加工尺寸和精度。因此根據(jù)這一情況，我們?cè)诩庸も伜辖鹑~片的時(shí)候采用的加工工藝就是熱軋毛坯加工；應(yīng)用級(jí)數(shù)在4～10級(jí)時(shí)間的葉片，我們通常采用的材料是馬氏體熱強(qiáng)不銹鋼，根據(jù)這一材料的物理特性，我們?cè)诩庸さ臅r(shí)候采用的加工工藝為冷軋機(jī)械加工。

2.1 整流葉片的加工工序

以五級(jí)整流葉片加工工序?yàn)槔?，其加工過程大致可以分為毛坯準(zhǔn)備階段和精加工階段兩部分。具體加工工序如下：領(lǐng)料→鉗工→退火→下料→鉗工→銑面1→銑面2→銑面3→銑面4→鉗工→磨工→鉗工→開坯→退火→粗軋→退火→精軋→退火→終軋→最終退火→鉆孔→洗滌→全切→鉗工→拋光→標(biāo)印→磁力探傷→檢驗(yàn)→拋光。

2.2 整流葉片的加工關(guān)鍵工藝技術(shù)

在整流葉片加工的時(shí)候，最主要的加工工藝技術(shù)有兩種，首先是軋制加工工藝，其次是全切加工工藝，這兩種加工工藝的加工質(zhì)量能夠直接影響到葉片的最終加工質(zhì)量。

作為葉片加工工藝中的主要環(huán)節(jié)，冷扎工藝至關(guān)重要。通常情況下，葉片的加工是由毛坯直接進(jìn)行冷扎加工，在加工中不留余量。葉片的冷扎基礎(chǔ)就是毛坯件加工前期的預(yù)留的工藝凸起。在葉片軋制的過程中，測量基礎(chǔ)主要是軋制前加工的兩個(gè)錐形孔，同時(shí)錐形孔也是全切加工工藝的加工基礎(chǔ)。因此我們?cè)谶M(jìn)行軋制加工的時(shí)候，要詳細(xì)的研讀試軋過程中的各項(xiàng)加工記錄數(shù)據(jù)，包括了開坯數(shù)據(jù)，粗軋精軋數(shù)據(jù)以及終軋數(shù)據(jù)等。我們要通過數(shù)據(jù)的對(duì)比來保障葉片加工截面的各項(xiàng)技術(shù)要求。在葉片軋制的過程中由于鋼件的能變較低，因此會(huì)存在應(yīng)力的殘留。為了有效的消除加工應(yīng)力，我們要在軋制完成之后進(jìn)行熱處理退火。沒有經(jīng)過退火的葉片會(huì)存在成型困難并且較硬的問題，會(huì)在加工的過程中對(duì)磨具造成損傷。正是由于這一原因，我們?cè)谌~片軋制的時(shí)候，要在每一個(gè)軋制工序后添加熱處理退火工序，保障葉片的后期加工質(zhì)量。

葉片加工過程中的全切工序主要就是通過相應(yīng)的模型進(jìn)行一次性的葉片周邊切除。葉片的全切工序能夠讓整個(gè)加工過程減少砂輪切割的工序，因此有效地提升了葉片的加工效率。在進(jìn)行葉片全切加工的時(shí)候，我們要保障沖頭的刃口性能達(dá)到全切的加工要求，這樣才能夠最大限度上降低沖頭同葉片的接觸頻率，有效地避免全切過程中的加工質(zhì)量問題。葉片在經(jīng)過軋制加工以及全切加工后，已經(jīng)基本上達(dá)到了葉片的加工成型要求，我們只需要進(jìn)行后續(xù)的拋光處理，保障葉片的加工精度即可。在葉片進(jìn)行拋光加工的過程中，通常采用的拋光形式為柔性拋光，采用砂帶磨頭的形式拋光。這一拋光工序，不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)葉片加工過程中的自動(dòng)化程度提升，同時(shí)還能夠有效地保障葉片的加工尺寸以及加工精度，避免葉片加工過程中出現(xiàn)波紋問題，影響葉片的加工精度。目前葉片的拋光加工都是采用數(shù)字編程的方式進(jìn)行，我們只需要輸入編程數(shù)據(jù)，設(shè)置拋光路徑即可，自動(dòng)化形式的葉片拋光能夠保障葉片的高效拋光，滿足葉片的加工精度。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)整流葉片同內(nèi)外環(huán)的加工連接

電熱鉚的基本原理：發(fā)動(dòng)機(jī)整流器的內(nèi)外環(huán)是由鍛件毛坯進(jìn)行車制而成，上面沖有數(shù)個(gè)葉形孔，葉片的一端插入內(nèi)環(huán)的葉形孔，而另一端需要插入由兩個(gè)半環(huán)組成的外環(huán)葉形孔。將被鉚接的葉片放在兩電極之間進(jìn)行加壓，然后通以低電壓和大電流，通過葉片的自身電阻而產(chǎn)生的熱量，將葉片加熱到塑性狀態(tài)，然后在一定的壓力下將兩端部墩粗，最后變?yōu)槔喂痰你T接接頭。電熱鉚區(qū)別于一般熱鉚接的加熱方式，是利用自身的電阻產(chǎn)生熱量，不需外部熱源。因此電熱鉚在應(yīng)用的過程中有別于普通形式的電阻焊，是一種新型的焊接加工工藝。

4 結(jié)語

通過上文的闡述我們可以得知，發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在加工的過程中有效地控制加工工序以及采取適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠很好地控制葉片的加工質(zhì)量，保障葉片的應(yīng)用性能，讓葉片滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的需求。同時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)葉片連接內(nèi)外環(huán)的過程中，有效地應(yīng)用電熱鉚工藝能夠?qū)崿F(xiàn)加工過程中的自動(dòng)化提升，保障葉片連接過程中的變形量控制，提升葉片連接的加工質(zhì)量，降低葉片加工過程中的校型時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙明，劉維偉，李杰光.葉片精密加工彈性變形誤差分析及規(guī)律研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（6）：106-108.

[2] 段繼豪，史耀耀，張軍鋒，等.航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片柔性拋光技術(shù)[J].航空學(xué)報(bào)，2012，33（3）：573-578.

[3] 駱欣榮，張晨曙，羅賢星，等.航空發(fā)動(dòng)機(jī)整流器葉片與內(nèi)外環(huán)連接的新工藝及設(shè)備[J].航空工藝技術(shù)，1997（6）：25-26，41.