航空发动机零件电火花加工工艺分析

潘磊++翟莹莹

摘 要：新一代飞机的发展，对航空发动机性能提出了更高的要求。高性能发动机中采用的零件种类逐渐增多，传统的单一加工方法已经无法解决航空发动机复杂零件加工的问题，在机匣加工以及整体叶盘加工方面比较困难，这给零件加工方面带来了较大的挑战。为此，需要采用一种新型的加工工艺进行发动机零部件的加工，应用电火花加工工艺进行航空机械产品的加工，不仅可以改变零件表面的质量问题，还能够保证零件表面组织的稳定性。本文就航空发动机零件加工中电火花加工工艺的应用进行分析。

关键词：航空；发动机零件；电火花；加工工艺

中图分类号：TG659 文献标识码：A

一、电火花加工工艺的概述

电火花加工又被称为放电加工，这种加工工艺是在加工过程中，让工具和工件之间产生脉冲性的电火花放电，通过放电过程中出现的高温将金属蚀除下来。此工艺适用于难以切削的材料加工，可以加工一些特殊的零件甚至是形式较为复杂的零件，在加工过程中工具和工件之间具有机械切削力。由于电火花加工具有传统的切削加工所无法比拟的优势，因此，被广泛应用于机械、航空以及轻工业等各种行业中，能够解决材料加工困难以及复杂零件加工的问题。电火花加工主要采用电蚀方法去除金属材料，在零件加工中，电火花发电时的高温冷却后，加工材料的表面就会发生较大的变化，零件上的这种变化可以粗略地将其划分为重熔层和热影响区。其中，工件表面的最上层为重熔层，在放电时受到高温作用瞬时会融化，然后受工作液快速冷却出现凝固，重熔层的组织脆性较大，没有与内层牢固结合。热影响区介于工件的重熔层和基体层之间，在加工过程中金属材料并没有熔化，在高温的影响下，材料的金相组织会发生相应的变化。利用电火花加工工艺时，需要对零部件的表面粗糙程度进行检查，尤其是要对重熔层进行检查。

二、电火花加工工艺在航空发动机零件加工中的应用

航空发动机零件加工中采用的电火花加工工艺的选择，是根据航空发动机的涡轮零件以及组合件的特定工序确定的，具体选择的是一种专用电火花机床，在总体结构布局以及相关参数规格的确定方面也符合航空发动机工件加工的需求。采用这种电火花加工工艺，在航空发动机蜂窝结构件以及窄筋板类零件加工方面具有较大的优势。

（一）蜂窝结构件加工中对电火花加工工艺的应用

随着科学技术的发展，对航空发动机的设计要求逐渐提升，对发动机节能方面提出了较高的要求。通过中美合作设计的涡轮螺旋桨发动机，可以有效降低油耗，还能够增强涡轮工作叶片的密封性能，在涡轮导向器机匣内相应的部位焊接了一个环状蜂窝板。在具体的部件加工过程中，采用普通的机械车以及磨削加工，在毛刺剔除方面较为烦琐。利用电火花机床加工蜂窝，加工的状态类似于电火花磨削。在进行工艺试验时，主要试验了不同脉冲参数加工，通过加工件表面进行观察，从中可以得到，脉宽和加工电流不能够过大，否则就会导致工件出现损伤，对产品的质量造成直接影响。为了提升产品的加工速度，确保在较短的时间内完成产品加工，可以通过增加工件加工面积的方式来增强脉冲量的投入。为了兼顾产品的表面质量，可以将产品的加工分成不同的准则，主要有粗、精准则，在进行粗加工的过程中，选择的脉宽为64us～256us，在精加工过程中，选择的脉宽为2us～8us。由于蜂窝结构蚀除的金属体积占据工件体积的小部分，放电弧长较长，因此，对电极造成的损耗相对较小。在进行产品批量加工时，可以参照电极尺寸的实际变化量来减少辅助时间，缩短工件的加工时间。经过多次加工之后，可以证明，用电火花磨削方式加工蜂窝结构件是一种非常有效的加工方式，一方面可以保證结构件的精度，另一方面还能够保证零部件的尺寸满足要求。

（二）窄筋板类零件加工中对电火花加工工艺的应用

涡桨发动机的一些组合件上，需要加工叶片顶端以及叶根的封严翅板，这两个部分。由于此类零部件的加工部位比较开敞，刀具可伸入其中，因此，可以选择车削加工的方法进行加工。考虑到涡轮叶片材料是一种高温铸造的合金材料，采用车削的方法容易导致材料剥落，从而加大材料表面的粗糙度，所以，采用电火花磨削加工的方法比较合适。一般而言，叶冠篦齿在高度上相差1mm多，叶冠本身由呈现出锥面，为了增强加工速度，以粗车的形式进行涡轮组件的施工，留0.15mm左右用于电火花磨削，在加工过程中，为了减少电机尺寸的变化，可以选择采用内圆弧形加工方式，一方面可以增强放电面积，另一方面增强加工的稳定性。为增强仿型精度，可以选择两个电极，中加工和粗加工的电极各用一个，然后根据放电间隙适当调整电极尺寸，进而保证加工出的工件达到图纸设计的基本要求。在封严翅板加工时，为防止材料剥落，可以选择圆弧状片电极，通过增大放电面积，进而减少电极尺寸的变化量。

结语

电火花加工机床的应用，可以拓展发动机零部件的适用范围，提高零部件的生产效率。采用电火花进行零部件加工时，需要注意相关问题，尤其是用于加工零件的电极需要在电火花加工数据单中标识，并且合理应用数据单上的加工参数进行相关部件的加工，进一步确保工艺装备符合数据单上的参数。采用丰富的工艺不仅可以完善零部件的加工质量，确保零部件加工结构的有效性。这种新型加工工艺不仅可以提高零部件的加工效率，保证零部件表面的质量，在航空发动机零部件加工中应用具有深远的意义。

参考文献

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