航空發(fā)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(fā)展，對航空發(fā)動機性能提出了更高的要求。高性能發(fā)動機中采用的零件種類逐漸增多，傳統(tǒng)的單一加工方法已經(jīng)無法解決航空發(fā)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(zhàn)。為此，需要采用一種新型的加工工藝進行發(fā)動機零部件的加工，應用電火花加工工藝進行航空機械產(chǎn)品的加工，不僅可以改變零件表面的質(zhì)量問題，還能夠保證零件表面組織的穩(wěn)定性。本文就航空發(fā)動機零件加工中電火花加工工藝的應用進行分析。

關(guān)鍵詞：航空；發(fā)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(chǎn)生脈沖性的電火花放電，通過放電過程中出現(xiàn)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(tǒng)的切削加工所無法比擬的優(yōu)勢，因此，被廣泛應用于機械、航空以及輕工業(yè)等各種行業(yè)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(fā)電時的高溫冷卻后，加工材料的表面就會發(fā)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(qū)。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(xiàn)凝固，重熔層的組織脆性較大，沒有與內(nèi)層牢固結(jié)合。熱影響區(qū)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(fā)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(fā)動機零件加工中的應用

航空發(fā)動機零件加工中采用的電火花加工工藝的選擇，是根據(jù)航空發(fā)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(jié)構(gòu)布局以及相關(guān)參數(shù)規(guī)格的確定方面也符合航空發(fā)動機工件加工的需求。采用這種電火花加工工藝，在航空發(fā)動機蜂窩結(jié)構(gòu)件以及窄筋板類零件加工方面具有較大的優(yōu)勢。

（一）蜂窩結(jié)構(gòu)件加工中對電火花加工工藝的應用

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對航空發(fā)動機的設計要求逐漸提升，對發(fā)動機節(jié)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(fā)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(nèi)相應的部位焊接了一個環(huán)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(tài)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(shù)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(xiàn)損傷，對產(chǎn)品的質(zhì)量造成直接影響。為了提升產(chǎn)品的加工速度，確保在較短的時間內(nèi)完成產(chǎn)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(chǎn)品的表面質(zhì)量，可以將產(chǎn)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(jié)構(gòu)蝕除的金屬體積占據(jù)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(chǎn)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(jīng)過多次加工之后，可以證明，用電火花磨削方式加工蜂窩結(jié)構(gòu)件是一種非常有效的加工方式，一方面可以保證結(jié)構(gòu)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(fā)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(xiàn)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(nèi)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(wěn)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(jù)放電間隙適當調(diào)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(jié)語

電火花加工機床的應用，可以拓展發(fā)動機零部件的適用范圍，提高零部件的生產(chǎn)效率。采用電火花進行零部件加工時，需要注意相關(guān)問題，尤其是用于加工零件的電極需要在電火花加工數(shù)據(jù)單中標識，并且合理應用數(shù)據(jù)單上的加工參數(shù)進行相關(guān)部件的加工，進一步確保工藝裝備符合數(shù)據(jù)單上的參數(shù)。采用豐富的工藝不僅可以完善零部件的加工質(zhì)量，確保零部件加工結(jié)構(gòu)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(zhì)量，在航空發(fā)動機零部件加工中應用具有深遠的意義。

參考文獻

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