航空發動機葉片加工工藝探討

梁巧云 藺治強

摘 要：在我國航空裝備生產過程中，航空發動機作為一項非常重要的零部件，生產加工質量非常關鍵。通常意義上來講，航空發動機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量是一個非常重要的問題。本文主要針對航空發動機的葉片在加工過程中的加工工藝進行詳細的闡述，通過本文的闡述能夠對提升發動機葉片的加工工藝有一定的幫助。

關鍵詞：航空發動機 葉片加工 整流葉片

中圖分類號：V260.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-0-02

在航空發動機的組成中，壓氣機中的葉片數量非常多，同時渦輪葉片也很多。航空發動機正是依靠這些數量巨大的葉片才能夠完成一系列的功能。航空發動機能夠通過葉片的作用實現空氣的壓縮和膨脹，通過這一操作產生動力，通過動力的作用讓飛機正常工作運行。作為發動機部件中的特殊零部件，葉片不僅僅數量巨大，同時葉片的形狀也多種多樣。因此在加工發動機葉片的過程中，我們對于加工質量的要求非常高。由于葉片在加工過程中的復雜程度，因此葉片的加工存在較多的加工問題，影響葉片的加工質量。作為發動機葉片的生產廠家，如何有效地生產出質量合格的發動機葉片是一個加工難點，需要我們在實際的加工過程中不斷的總結經驗，同時還要不斷地增加人力以及財力的投入。

1 航空發動機葉片的主要形式及加工特點

在航空發動機葉片加工的過程中，我們根據不同的作用可以將發動機葉片分為不同的類型，首先是渦輪葉片，其次是渦輪導向葉片，再次是壓氣機葉片，最后是壓氣機整流葉片。除了上述4種形式的葉片以外，還有很多的發動機葉片形式，但是最主要的還是上述4種葉片形式。壓氣機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來進行擠壓加工成型，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，因此我們在加工渦輪葉片的時候，要通過數銑的大余量加工來實現，之后進行拋光成品。整流葉片在加工的過程中全部采用冷軋的方式全切加工，然后進行拋光處理。壓氣機在工作過程中主要是依靠整流葉片來實現功能，通過葉片的作用將空氣中的動能有效地轉化成為壓力能，通過強大的壓力將氣流有效的轉向，讓原本混亂的氣流變得均勻，保障發動機的正常穩定運行。本文主要針對整流葉片的加工工藝進行闡述。在闡述的過程中還會對相應的內外環電熱鉚加工進行簡要的闡述。

2 發動機整流葉片的加工主要過程

在發動機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用級數。不同應用級數的葉片在加工過程中選擇的加工工序有一定的區別。例如，應用級數在1～3級之間的發動機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熱性偏低，因此在葉片加工的時候，容易造成葉片的加工損傷，導致葉片加工變形問題的出現。除此之外，鈦合金的葉片在加工的過程中由于壓力傳導的問題會出現加工尺寸控制問題，在加工中不容易準確的控制加工尺寸和精度。因此根據這一情況，我們在加工鈦合金葉片的時候采用的加工工藝就是熱軋毛坯加工；應用級數在4～10級時間的葉片，我們通常采用的材料是馬氏體熱強不銹鋼，根據這一材料的物理特性，我們在加工的時候采用的加工工藝為冷軋機械加工。

2.1 整流葉片的加工工序

以五級整流葉片加工工序為例，其加工過程大致可以分為毛坯準備階段和精加工階段兩部分。具體加工工序如下：領料→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→標印→磁力探傷→檢驗→拋光。

2.2 整流葉片的加工關鍵工藝技術

在整流葉片加工的時候，最主要的加工工藝技術有兩種，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量能夠直接影響到葉片的最終加工質量。

作為葉片加工工藝中的主要環節，冷扎工藝至關重要。通常情況下，葉片的加工是由毛坯直接進行冷扎加工，在加工中不留余量。葉片的冷扎基礎就是毛坯件加工前期的預留的工藝凸起。在葉片軋制的過程中，測量基礎主要是軋制前加工的兩個錐形孔，同時錐形孔也是全切加工工藝的加工基礎。因此我們在進行軋制加工的時候，要詳細的研讀試軋過程中的各項加工記錄數據，包括了開坯數據，粗軋精軋數據以及終軋數據等。我們要通過數據的對比來保障葉片加工截面的各項技術要求。在葉片軋制的過程中由于鋼件的能變較低，因此會存在應力的殘留。為了有效的消除加工應力，我們要在軋制完成之后進行熱處理退火。沒有經過退火的葉片會存在成型困難并且較硬的問題，會在加工的過程中對磨具造成損傷。正是由于這一原因，我們在葉片軋制的時候，要在每一個軋制工序后添加熱處理退火工序，保障葉片的后期加工質量。

葉片加工過程中的全切工序主要就是通過相應的模型進行一次性的葉片周邊切除。葉片的全切工序能夠讓整個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。在進行葉片全切加工的時候，我們要保障沖頭的刃口性能達到全切的加工要求，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量問題。葉片在經過軋制加工以及全切加工后，已經基本上達到了葉片的加工成型要求，我們只需要進行后續的拋光處理，保障葉片的加工精度即可。在葉片進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，不僅僅能夠實現葉片加工過程中的自動化程度提升，同時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字編程的方式進行，我們只需要輸入編程數據，設置拋光路徑即可，自動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 發動機整流葉片同內外環的加工連接

電熱鉚的基本原理：發動機整流器的內外環是由鍛件毛坯進行車制而成，上面沖有數個葉形孔，葉片的一端插入內環的葉形孔，而另一端需要插入由兩個半環組成的外環葉形孔。將被鉚接的葉片放在兩電極之間進行加壓，然后通以低電壓和大電流，通過葉片的自身電阻而產生的熱量，將葉片加熱到塑性狀態，然后在一定的壓力下將兩端部墩粗，最后變為牢固的鉚接接頭。電熱鉚區別于一般熱鉚接的加熱方式，是利用自身的電阻產生熱量，不需外部熱源。因此電熱鉚在應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 結語

通過上文的闡述我們可以得知，發動機葉片在加工的過程中有效地控制加工工序以及采取適當的加工工藝，就能夠很好地控制葉片的加工質量，保障葉片的應用性能，讓葉片滿足發動機運行的需求。同時在發動機葉片連接內外環的過程中，有效地應用電熱鉚工藝能夠實現加工過程中的自動化提升，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量，降低葉片加工過程中的校型時間。

參考文獻

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