航空发动机叶片加工工艺探讨

梁巧云 蔺治强

摘 要：在我国航空装备生产过程中，航空发动机作为一项非常重要的零部件，生产加工质量非常关键。通常意义上来讲，航空发动机中的叶片部件是薄壁并且容易变形的部件，因此在加工的过程中，如何保障不变形并且保障加工质量是一个非常重要的问题。本文主要针对航空发动机的叶片在加工过程中的加工工艺进行详细的阐述，通过本文的阐述能够对提升发动机叶片的加工工艺有一定的帮助。

关键词：航空发动机 叶片加工 整流叶片

中图分类号：V260.6 文献标识码：A 文章編号：1672-3791（2018）12（a）-0-02

在航空发动机的组成中，压气机中的叶片数量非常多，同时涡轮叶片也很多。航空发动机正是依靠这些数量巨大的叶片才能够完成一系列的功能。航空发动机能够通过叶片的作用实现空气的压缩和膨胀，通过这一操作产生动力，通过动力的作用让飞机正常工作运行。作为发动机部件中的特殊零部件，叶片不仅仅数量巨大，同时叶片的形状也多种多样。因此在加工发动机叶片的过程中，我们对于加工质量的要求非常高。由于叶片在加工过程中的复杂程度，因此叶片的加工存在较多的加工问题，影响叶片的加工质量。作为发动机叶片的生产厂家，如何有效地生产出质量合格的发动机叶片是一个加工难点，需要我们在实际的加工过程中不断的总结经验，同时还要不断地增加人力以及财力的投入。

1 航空发动机叶片的主要形式及加工特点

在航空发动机叶片加工的过程中，我们根据不同的作用可以将发动机叶片分为不同的类型，首先是涡轮叶片，其次是涡轮导向叶片，再次是压气机叶片，最后是压气机整流叶片。除了上述4种形式的叶片以外，还有很多的发动机叶片形式，但是最主要的还是上述4种叶片形式。压气机在工作过程中使用的叶片主要是通过高能并且高速的状态来进行挤压加工成型，成型后的叶片通过抛光做成成品。涡轮使用的叶片由于在加工的过程中没有多余的加工余量，要保障加工过程中的一次成型，保障加工精度，因此我们在加工涡轮叶片的时候，要通过数铣的大余量加工来实现，之后进行抛光成品。整流叶片在加工的过程中全部采用冷轧的方式全切加工，然后进行抛光处理。压气机在工作过程中主要是依靠整流叶片来实现功能，通过叶片的作用将空气中的动能有效地转化成为压力能，通过强大的压力将气流有效的转向，让原本混乱的气流变得均匀，保障发动机的正常稳定运行。本文主要针对整流叶片的加工工艺进行阐述。在阐述的过程中还会对相应的内外环电热铆加工进行简要的阐述。

2 发动机整流叶片的加工主要过程

在发动机整流叶片的加工过程中，加工工序的选择主要决定于叶片的应用级数。不同应用级数的叶片在加工过程中选择的加工工序有一定的区别。例如，应用级数在1～3级之间的发动机叶片通常采用的加工材料为钛合金，钛合金的物理特性就是导热性偏低，因此在叶片加工的时候，容易造成叶片的加工损伤，导致叶片加工变形问题的出现。除此之外，钛合金的叶片在加工的过程中由于压力传导的问题会出现加工尺寸控制问题，在加工中不容易准确的控制加工尺寸和精度。因此根据这一情况，我们在加工钛合金叶片的时候采用的加工工艺就是热轧毛坯加工；应用级数在4～10级时间的叶片，我们通常采用的材料是马氏体热强不锈钢，根据这一材料的物理特性，我们在加工的时候采用的加工工艺为冷轧机械加工。

2.1 整流叶片的加工工序

以五级整流叶片加工工序为例，其加工过程大致可以分为毛坯准备阶段和精加工阶段两部分。具体加工工序如下：领料→钳工→退火→下料→钳工→铣面1→铣面2→铣面3→铣面4→钳工→磨工→钳工→开坯→退火→粗轧→退火→精轧→退火→终轧→最终退火→钻孔→洗涤→全切→钳工→抛光→标印→磁力探伤→检验→抛光。

2.2 整流叶片的加工关键工艺技术

在整流叶片加工的时候，最主要的加工工艺技术有两种，首先是轧制加工工艺，其次是全切加工工艺，这两种加工工艺的加工质量能够直接影响到叶片的最终加工质量。

作为叶片加工工艺中的主要环节，冷扎工艺至关重要。通常情况下，叶片的加工是由毛坯直接进行冷扎加工，在加工中不留余量。叶片的冷扎基础就是毛坯件加工前期的预留的工艺凸起。在叶片轧制的过程中，测量基础主要是轧制前加工的两个锥形孔，同时锥形孔也是全切加工工艺的加工基础。因此我们在进行轧制加工的时候，要详细的研读试轧过程中的各项加工记录数据，包括了开坯数据，粗轧精轧数据以及终轧数据等。我们要通过数据的对比来保障叶片加工截面的各项技术要求。在叶片轧制的过程中由于钢件的能变较低，因此会存在应力的残留。为了有效的消除加工应力，我们要在轧制完成之后进行热处理退火。没有经过退火的叶片会存在成型困难并且较硬的问题，会在加工的过程中对磨具造成损伤。正是由于这一原因，我们在叶片轧制的时候，要在每一个轧制工序后添加热处理退火工序，保障叶片的后期加工质量。

叶片加工过程中的全切工序主要就是通过相应的模型进行一次性的叶片周边切除。叶片的全切工序能够让整个加工过程减少砂轮切割的工序，因此有效地提升了叶片的加工效率。在进行叶片全切加工的时候，我们要保障冲头的刃口性能达到全切的加工要求，这样才能够最大限度上降低冲头同叶片的接触频率，有效地避免全切过程中的加工质量问题。叶片在经过轧制加工以及全切加工后，已经基本上达到了叶片的加工成型要求，我们只需要进行后续的抛光处理，保障叶片的加工精度即可。在叶片进行抛光加工的过程中，通常采用的抛光形式为柔性抛光，采用砂带磨头的形式抛光。这一抛光工序，不仅仅能够实现叶片加工过程中的自动化程度提升，同时还能够有效地保障叶片的加工尺寸以及加工精度，避免叶片加工过程中出现波纹问题，影响叶片的加工精度。目前叶片的抛光加工都是采用数字编程的方式进行，我们只需要输入编程数据，设置抛光路径即可，自动化形式的叶片抛光能够保障叶片的高效抛光，满足叶片的加工精度。

3 发动机整流叶片同内外环的加工连接

电热铆的基本原理：发动机整流器的内外环是由锻件毛坯进行车制而成，上面冲有数个叶形孔，叶片的一端插入内环的叶形孔，而另一端需要插入由两个半环组成的外环叶形孔。将被铆接的叶片放在两电极之间进行加压，然后通以低电压和大电流，通过叶片的自身电阻而产生的热量，将叶片加热到塑性状态，然后在一定的压力下将两端部墩粗，最后变为牢固的铆接接头。电热铆区别于一般热铆接的加热方式，是利用自身的电阻产生热量，不需外部热源。因此电热铆在应用的过程中有别于普通形式的电阻焊，是一种新型的焊接加工工艺。

4 结语

通过上文的阐述我们可以得知，发动机叶片在加工的过程中有效地控制加工工序以及采取适当的加工工艺，就能够很好地控制叶片的加工质量，保障叶片的应用性能，让叶片满足发动机运行的需求。同时在发动机叶片连接内外环的过程中，有效地应用电热铆工艺能够实现加工过程中的自动化提升，保障叶片连接过程中的变形量控制，提升叶片连接的加工质量，降低叶片加工过程中的校型时间。

参考文献

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