航空發動機零件電火花加工工藝分析

潘磊++翟瑩瑩

摘 要：新一代飛機的發展，對航空發動機性能提出了更高的要求。高性能發動機中采用的零件種類逐漸增多，傳統的單一加工方法已經無法解決航空發動機復雜零件加工的問題，在機匣加工以及整體葉盤加工方面比較困難，這給零件加工方面帶來了較大的挑戰。為此，需要采用一種新型的加工工藝進行發動機零部件的加工，應用電火花加工工藝進行航空機械產品的加工，不僅可以改變零件表面的質量問題，還能夠保證零件表面組織的穩定性。本文就航空發動機零件加工中電火花加工工藝的應用進行分析。

關鍵詞：航空；發動機零件；電火花；加工工藝

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

一、電火花加工工藝的概述

電火花加工又被稱為放電加工，這種加工工藝是在加工過程中，讓工具和工件之間產生脈沖性的電火花放電，通過放電過程中出現的高溫將金屬蝕除下來。此工藝適用于難以切削的材料加工，可以加工一些特殊的零件甚至是形式較為復雜的零件，在加工過程中工具和工件之間具有機械切削力。由于電火花加工具有傳統的切削加工所無法比擬的優勢，因此，被廣泛應用于機械、航空以及輕工業等各種行業中，能夠解決材料加工困難以及復雜零件加工的問題。電火花加工主要采用電蝕方法去除金屬材料，在零件加工中，電火花發電時的高溫冷卻后，加工材料的表面就會發生較大的變化，零件上的這種變化可以粗略地將其劃分為重熔層和熱影響區。其中，工件表面的最上層為重熔層，在放電時受到高溫作用瞬時會融化，然后受工作液快速冷卻出現凝固，重熔層的組織脆性較大，沒有與內層牢固結合。熱影響區介于工件的重熔層和基體層之間，在加工過程中金屬材料并沒有熔化，在高溫的影響下，材料的金相組織會發生相應的變化。利用電火花加工工藝時，需要對零部件的表面粗糙程度進行檢查，尤其是要對重熔層進行檢查。

二、電火花加工工藝在航空發動機零件加工中的應用

航空發動機零件加工中采用的電火花加工工藝的選擇，是根據航空發動機的渦輪零件以及組合件的特定工序確定的，具體選擇的是一種專用電火花機床，在總體結構布局以及相關參數規格的確定方面也符合航空發動機工件加工的需求。采用這種電火花加工工藝，在航空發動機蜂窩結構件以及窄筋板類零件加工方面具有較大的優勢。

（一）蜂窩結構件加工中對電火花加工工藝的應用

隨著科學技術的發展，對航空發動機的設計要求逐漸提升，對發動機節能方面提出了較高的要求。通過中美合作設計的渦輪螺旋槳發動機，可以有效降低油耗，還能夠增強渦輪工作葉片的密封性能，在渦輪導向器機匣內相應的部位焊接了一個環狀蜂窩板。在具體的部件加工過程中，采用普通的機械車以及磨削加工，在毛刺剔除方面較為煩瑣。利用電火花機床加工蜂窩，加工的狀態類似于電火花磨削。在進行工藝試驗時，主要試驗了不同脈沖參數加工，通過加工件表面進行觀察，從中可以得到，脈寬和加工電流不能夠過大，否則就會導致工件出現損傷，對產品的質量造成直接影響。為了提升產品的加工速度，確保在較短的時間內完成產品加工，可以通過增加工件加工面積的方式來增強脈沖量的投入。為了兼顧產品的表面質量，可以將產品的加工分成不同的準則，主要有粗、精準則，在進行粗加工的過程中，選擇的脈寬為64us～256us，在精加工過程中，選擇的脈寬為2us～8us。由于蜂窩結構蝕除的金屬體積占據工件體積的小部分，放電弧長較長，因此，對電極造成的損耗相對較小。在進行產品批量加工時，可以參照電極尺寸的實際變化量來減少輔助時間，縮短工件的加工時間。經過多次加工之后，可以證明，用電火花磨削方式加工蜂窩結構件是一種非常有效的加工方式，一方面可以保證結構件的精度，另一方面還能夠保證零部件的尺寸滿足要求。

（二）窄筋板類零件加工中對電火花加工工藝的應用

渦槳發動機的一些組合件上，需要加工葉片頂端以及葉根的封嚴翅板，這兩個部分。由于此類零部件的加工部位比較開敞，刀具可伸入其中，因此，可以選擇車削加工的方法進行加工。考慮到渦輪葉片材料是一種高溫鑄造的合金材料，采用車削的方法容易導致材料剝落，從而加大材料表面的粗糙度，所以，采用電火花磨削加工的方法比較合適。一般而言，葉冠篦齒在高度上相差1mm多，葉冠本身由呈現出錐面，為了增強加工速度，以粗車的形式進行渦輪組件的施工，留0.15mm左右用于電火花磨削，在加工過程中，為了減少電機尺寸的變化，可以選擇采用內圓弧形加工方式，一方面可以增強放電面積，另一方面增強加工的穩定性。為增強仿型精度，可以選擇兩個電極，中加工和粗加工的電極各用一個，然后根據放電間隙適當調整電極尺寸，進而保證加工出的工件達到圖紙設計的基本要求。在封嚴翅板加工時，為防止材料剝落，可以選擇圓弧狀片電極，通過增大放電面積，進而減少電極尺寸的變化量。

結語

電火花加工機床的應用，可以拓展發動機零部件的適用范圍，提高零部件的生產效率。采用電火花進行零部件加工時，需要注意相關問題，尤其是用于加工零件的電極需要在電火花加工數據單中標識，并且合理應用數據單上的加工參數進行相關部件的加工，進一步確保工藝裝備符合數據單上的參數。采用豐富的工藝不僅可以完善零部件的加工質量，確保零部件加工結構的有效性。這種新型加工工藝不僅可以提高零部件的加工效率，保證零部件表面的質量，在航空發動機零部件加工中應用具有深遠的意義。

參考文獻

[1]高永峰.電火花和線切割在航空產品加工零件表面質量的控制[J].中國新技術新產品，2012（15）：144-144.

[2]蘇波，王永強.電火花型腔加工工藝研究[J].河南科技，2014（23）：118-119.