航空发动机的特种五金加工技术

      航空发动机的特种五金加工技术。

      先进航空发动机的高性能要求设计大量采取整体结构轻量化结构先进冷却结构以及复合材料粉末冶金金属间化合物等新型材料，而这些零组件需要依靠特种金加工成形。本文研究了电火花电解激光超声和水射流等特种金加工技术的特点及其在先进发动机中的新应用，说明了特种金加工技术的优势以及在先进发动机研制中突显的特殊作用。航空发动机在高温高压且高转速的极端恶劣条件下工作，同时要求重量轻油耗低可靠性高寿命长能重复使用，是多学科交融的高端产品。 其特征是核心技术的堆集，没有核心技术就没有现代先进发动机。现代先进航空发动机对单位推力推重比超声速巡航推力矢量功能隐身性能高可靠性长寿命和良好的维修性等性能要求更高，对材料和制造技术的要求更苛刻，由此带来从普通合金到新型耐高温轻质高强合金的应用；从金属材料到大量非金属材料复合材料的应用；从机械加工到特种金加工的转变；从减材制造到精密成形和增材制造；从保证几何形态为主到表面完整性控制为主；从试验验证为主到仿真验证为主；从单工序研究到多工序耦合规律研究；从数字化自动化信息化到智能化制造等。先进发动机新材料和复杂结构使零件加工变得越加困难，有些甚至传统机械加工根本无法实现，而特种金加工技术在某些领域成为不可替代的技术，并且应用越来越广泛，弥补了传统机械加工的不满足。目前，传统的电火花加工电化学加工激光加工电子束及离子束加工等特种金加工技术已在航空发动机制造中大量应用，但随着先进发动机新材料新结构的出现，特种金加工技术也得到了新的发展和应用。 闭式整体叶盘的多轴电火花加工技术整体叶盘的精密电解加工技术陶瓷基复合材料的超快激光加工技术激光冲击强化技术和高压水射流强化技术等，对先进发动机新材料新结构零件研制，以及提升表面完整佛山模具加工性可靠性要求等方面都发挥了越来越重要的作用。(1)电火花加工技术是应用最广泛的特种金加工技术，在航空发动机制造上应用非常普遍，如电火花线切割加工电火花成形加工电火花磨削电火花钻孔及电火花表面强化等。近年来，随着先进发动机性能的提升，传统电火花加工技术的应用受到了定限制，如新型发动机涡轮叶片采取单晶叶片，而电火花钻孔技术因其存在重熔层微裂纹及热影响等缺陷，而被禁止用于单晶叶片气膜孔加工。图1所示为涡轮叶片气膜孔电火花加工金相照片，重熔层厚度般在0.01～0.04mm。 但与此同时，先进发动机整体叶盘等新结构零件的出现，又促进了电火花加工技术的发展和应用，如整体叶盘结构因其加工成本高周期长，而发展了数控高效放电铣技术，又如带冠闭式整体叶盘受其结构影响机械铣削加工难以实现，而开发轴联动电火花成形加工技术来解决这难题,其工艺方法是轴联动电火花成形加工，再辅以磨粒流加工来去除其加工表面的重熔层，从而满足了使用要求。图2所示是采取轴电火花成形机加工的带冠整体叶盘的电极和试验件，图3所示为磨粒流加工的带冠整体叶盘。(2)电解加工因其在特殊加工塑料模具产品加工对象(如难加工材料或形状复杂尺寸微小刚度极低的零件)的加工中所具有的优势，尤其在航空发动机叶片机匣等复杂型面零件制造领域得到广泛的应用，大幅提升了生产效率，降低了制造成本。先进航空发动机因其性能设计要求，压气机叶片材料般选用先进的镍基高温合金或钛合金以及钛铝合金等新型材料，并且采取弯掠等维设计的特殊叶形，加工难度大易受切削力影响而变形，精度要求高。 传统的机械加工和电解加工都难以满足这种高精度复杂叶型的加工要求。精密电解加工技术(PECM)就是为适应这种特殊的加工要求而产生，在薄型面小半径的叶片叶形加工上发挥了其独有的优势，加工精度达到0.03mm，满足了先进航空发动机的需求。精密电解加工也是整体叶盘诸多制造方法中的优选方法之，它可以实现从整体叶盘毛坯到最终叶片型面成形的完整工艺过程。般采取初成形和终成形两步，初成形采取套料加工方式去除大部分材料，终成形采取仿形加工方式，最终可达叶片型面轮廓精度≤0.06mm，高温合金材料表面粗糙度值Ra≤0.2μm，实现整体叶盘无余量精密制造，从而代替了数控铣削和人工抛光，可提升生产效率数倍，降低制造成本50%以上。 (3)电液束加工孔深径比达150/1，孔直径范围为0.13～5mm，孔加工精度±0.025mm，表面粗糙度值为Ra=6μm，孔出入口自然形成小R圆角无锐边机械加工即采用电脑程序控制机器的方法，按工作人员事先编好的程式对机械零件进行加工的过程CNC加工而对于精确的追求，必然反过来提高标准的精度。电液束加工的小孔如图4所示。电液束加工涡轮叶片气膜孔表面完整性好，无重熔层微裂纹及热影响，加工单晶合金没有再结晶的风险，因此已成为先进发动机单晶叶片气膜冷却孔加工的首选工艺。(4)激光加工技术最早应用在发动机燃烧室加力筒体外部壳体的切割和涡轮叶片制孔等方面，但因传统激光加工受加工精度重复精度低的限制，所以在发动机的应用不多。 但对些特殊零件，采取激光打孔，可取得较好的效益，如采取YAG激光旋切加工，用于涡喷发动机涡非标五金零件加工轮叶片气膜孔加工，后逐步被电火花高速钻孔取代。另外对高硬度非导体材料的微小孔及数量很大的群孔零件加工，也很有优势，如发动机扩散器隔热屏火焰筒内外壁等结构件打孔加工，目前在发动机上应用较广。随着激光技术的发展，激光焊接激光增材制造激光冲击强化水导激光加工及激光清洗等新技术不断开发并应用，为先进发动机制造提供了更多的技术选择。 如激光冲击强化技术，具有金属表面强化层深表面残余压应力可达性好且效率高等优点，显著提升材料的抗疲劳磨损和应力腐蚀等性能，产生的残余压应力深度可达1～2mm，是超声喷丸的3～5倍，常规喷丸的5～10倍，具有提升抗疲劳强度延长疲劳寿命抑制裂纹的形成与扩展等优势，因而成为先进航空发动机整体叶盘叶环叶片表面强化的关键技术。(5)高压水射流加工技术在发动机零件切割钻孔及清洗等方面已广泛应用。此外，在新型复合材料的切割加工以及整体叶盘特殊结构零件的加工等方面也开展了探索性研究，并发展了用于去除发动机叶片涂层的水剥离技术。 水射流强化技术是利用高压水射流冲击工件产生的冲击力，来实现对金属材料表面进行强化的。在提升材料疲劳性能的基础上，可以获得良好的材料表面质量。在先进发动机涡轮盘等零件上已经明确提出了水射流强化需求。特种金加工技术在先进航空发动机制造中发挥了不可替代的作用，可以说“没有特种金加工就无法制造出先进的发动机”。 此外，还有电解磨削磨粒流离子束和电子束等特种金加工新技术，在国内外的些大学研究所和企业被不断开发和应用。随着先进发动机新材料新结构的不断涌现，原有特种金加工技术也拓展了新的用途，如镍铝基新材料叶片的可切削性非常差，而电解加工非常适合加工且能够满足精度要求，又如新型多孔层板结构就采取传统的照相电解加工方法，而超快激光冷加工技术的出现则为单晶叶片气膜孔加工带来新的解决方案。特种金加工技术已经广泛应用于先进发动机机匣整体叶盘单晶叶片及复合材料等各种难加工材料和特殊结构零件研制中，解决了研制难题。而先进发动机技术的快速发展，对制造技术的要求永无止境，对特种金加工制造技术的发展提出了更高的要求，特种金加工技术也正在向精密化自动化和智能化的方向发展。

      cnc精密零件加工在多品种，小批量的情况下生产效率较高，并且能保证加工质量稳定，还能减少生产准备重复精度高机床调整和工序检验的，而且使用最佳切削量而减少切削，并且可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工些无法观测的加工部位。也适合大批量的精度高的加工复杂的，对圆弧锥度等的加工尤其能胜任。不仅能有效改善材料品质零件精度，发挥其机能，还能使零件的耐用程度大大提高，促使整个机械的品质得到改善。
      由于身边很多朋友都说我们的数控零件加工品质好，他才会通过网络渠道找到我们。老客户说好才是真的好，我们在精密零件加工这块的经验还是非常足的。因此，我们也不会辜负客户的信赖，必定会把产品质量放在第位。
      轴切削方式，当切削刀具向顶端或工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。而要在此处也保持最佳切削状态，就需要旋转工作台。而如果我们要完整加工个不规则平面，就必须将工作台以不同方向旋转多次。轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0的情况，获得更好的表面质量。

      航空发动机的特种五金加工技术。

      多普精密模具有限公司主要营业务包括：洛阳机械加工,洛阳四五轴加工,CNC精密零件加工,CNC树脂配件加工,精密机械零部件加工,不锈钢加工,铜制品加工,铝合金加工,非标零件精密加工,数控车加工等,是一家集设计、研发、加工为一体的高科技民营企业，联系电话:15093364500 吴经理。

      本文由多普精密通过网络整理，版权归原作者所有，如有侵权请立即与我们联系,我们将及时处理。