航空发动机用两种叶片的核心制造过程

文摘   科技   2023-07-27 20:57   上海  

前言

航空发动机中的叶片是非常关键的部件,按制造工艺可以分为锻造叶片、铸造叶片两大类。本文分享某航空发动机用叶片的制造过程,以高压压气机叶片、涡轮空心叶片为例,讲解它们核心的制造过程。总体上说,航发叶片的制造工艺过程非常复杂,生产成本较高。

高压压气机叶片:核心制造工序

精锻叶片工艺的材料利用率高,机加工量不大,并且可以获得完整的金属流线,晶粒细小,性能优异。

1,切割下料。切割锻坯时,必须满足一定长度的要求。

2,坯料去毛刺。振动光饰,在旋转箱中磨粒和坯料相互撞击,去除坯料表面的毛刺、氧化皮,改善坯料表面粗糙度等。

3,挤出/镦头/预锻。挤出前要喷涂玻璃粉润滑,锻坯加热保温,挤出后先去除玻璃粉,重新喷涂新的玻璃粉,镦头,预锻,最终去除使用过的玻璃粉。如下图所示:


图片来源:
涡扇20的坚实基础:中国先进航发钛合金叶片,每年出口十几万片_澎湃号·媒体_澎湃新闻-The Paper

4,化铣。使用化学剂去除不需要的材料,初步获得叶片的形状尺寸。

5,打磨叶身与叶根等部位的过渡区

6,振动光饰。抛光表面。

7,碱洗

8,固溶热处理

9,化铣

10,终锻和切边。跟预锻一样,喷涂玻璃粉。终锻后切边,最终去除玻璃粉。

11,碱洗

12,时效热处理

13,尺寸筛选。按照厚度排序,为化铣做准备。

14,最终化铣

15,检测。测量片的关键尺寸、度等。

16,碱洗

17,去应力。


空心涡轮叶片:铸造后的加工工序

1,打磨。机加厂拿到铸造叶片以后进行加工,可以用低成本的传统机加工艺和配套设备,也可以用缓进给磨削工艺,减少加工时间。注意要选择合适的磨削轮。

2,打标。包括零件号和供应商代码。

3,电火花打圆孔。受铸件质量影响较大,使用定制工装,但是有可能会影响电极的可达性。另外,最佳实践:(1)设计铸件的时候,基准面、分型面、孔的位置、孔距、角度、可达性等要设计好,推荐值。(2)单电极要使用导管,此时控制导管与零件的距离。(3)冲水参数非常重要。

4,激光打形孔。这是一个非常耗时的工艺,目前只有国际上先进的涡轮叶片才会采用,基于新型冷却孔的设计。激光先定位出圆孔的位置,然后打形孔。要去除重熔层和熔渣。成后做红外波检测。

5,剩余的机加、焊接等。电火花打剩余的部分孔、叶根打磨、激光焊、电阻点焊、钎焊等。比如,喉道面积就是通过钎焊来控制的。

6,热腐蚀。为荧光检测表面缺陷做准备。

7,荧光

8,PtAl涂层。涂层如果太厚了会开裂,太薄了又不能达到保护效果。

9,热障涂层。注意堵孔,防止零件碰撞、涂层脱落。

10,水检

11,流量检测。标准化测试过程很重要,测量校正的流量和压力。

12,射线检测。终检,检测是否有外来物、过孔、铸造缺陷等。


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