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[连云港g4028锯床]航空发动机制造中有哪些特殊加工技术?

日期:2019-06-20 10:26:36
航空发动机制造中的特殊加工技术有哪些? 2017年1月10日中国机床网阅读:[评论]
先进航空发动机的高性能要求需要大量新材料,例如整体结构,轻质结构,先进的冷却结构,复合材料,粉末冶金和金属间化合物。这些部件需要通过特殊处理来成型。本文研究了电火花加工,电解,激光,超声波和水射流等特殊加工技术的特点及其在先进发动机中的新应用,说明了特殊加工技术的优势和先进发动机开发中突出的特殊效果。 1.航空发动机材料和技术特点 航空发动机在极端高温,高压和高速条件下运行。它们重量轻,油耗低,可靠性高,寿命长,可重复使用。它们是具有多学科整合的高端产品。它的特点是核心技术的积累,没有核心技术的现代先进发动机。现代先进的航空发动机对单位推力,推重比,超音速巡航,推力矢量函数,隐身性能,高可靠性,长寿命和良好的可维护性有更高的要求,对材料和制造技术要求更高。带来:从普通合金到新型耐高温,轻质高强度合金;从金属材料到大量非金属材料,复合材料的应用;从机械加工到特殊加工;从减少材料制造到精密成形和生长材料制造;从几何保证到表面完整性控制;从测试验证到模拟验证;从单一过程研究到多过程耦合定律;从数字,自动化,信息到智能制造等。 先进的发动机新材料和复杂的结构使零件加工更加困难,有些甚至传统加工根本无法实现。特种加工技术已成为一些领域不可替代的技术,其应用越来越广泛,弥补了传统机械的不足。处理不足。目前,传统的电火花加工,电化学加工,激光加工,电子束和离子束加工等特殊加工技术已广泛应用于航空发动机制造,但随着先进发动机和新材料的出现,特殊加工技术也得到了新的发展。开发和应用。用于封闭式整体叶盘的多轴EDM技术,用于整体叶盘的精密电解处理技术,用于陶瓷基质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增强技术等。新结构件,以及表面完整性和可靠性要求的提高起到了越来越重要的作用。 2.特殊加工技术在先进发动机上的应用 (1)EDM技术是应用最广泛的特殊加工技术,广泛应用于航空发动机制造,如电火花线切割,电火花加工,电火花加工,电火花加工和电火花加工。强化等等。 近年来,随着先进发动机性能的提高,传统EDM技术的应用受到限制。例如,新的发动机涡轮叶片使用单晶叶片,而EDM钻井技术具有重熔层,微裂纹和热量。禁止将诸如受影响区域的缺陷用于处理单晶叶片中的薄膜孔。图1显示了涡轮叶片的气体喷射孔放电加工的金相照片。重熔层的厚度通常为0.01至0.04mm。 与此同时,先进发动机叶片盘等新结构件的出现推动了EDM技术的发展和应用。例如,整个叶片盘结构由于其高加工成本和长循环而开发了CNC高效放电铣削。该技术,如封闭式整体叶盘受其结构的影响很难实现机械铣削,而五轴联动电火花加工技术的发展解决了这一问题,该工艺是五轴联动电火花加工,然后补充磨料流动处理,以去除其机加工表面的重熔层,以满足使用要求。图2显示了由五轴EDM机器处理的冠状整体叶盘的电极和测试件,图3显示了由磨料流处理的冠状整叶盘。 (2)电解加工在加工特殊加工对象(如难加工材料或形状复杂,尺寸小,刚度极低)方面具有优势,尤其适用于航空发动机叶片等复杂表面部件。肠衣。制造领域被广泛使用,这极大地提高了生产效率并降低了制造成本。 由于先进航空发动机的性能设计要求,压缩机叶片材料一般选自镍基高温合金或钛合金,钛铝合金等先进材料,采用三维设计的特殊三维设计,难以处理和易于处理。切削力受变形影响,精度高。传统的加工和电解加工很难满足这种高精度复杂刀片的加工要求。精密电解加工技术(PECM)的生产是为了满足这一特殊加工要求。它在刀片轮廓加工方面具有独特的优势,具有薄型和小半径。加工精度达到0.03mm,满足先进的航空发动机。需求。 精密电解加工也是整体叶片盘的许多制造方法中的优选方法之一,这使得从整体叶片坯料到最终叶片轮廓成形的整个过程成为可能。通常,采用初始成形和最终成形两个步骤。初始成形采用嵌套处理方法去除大部分材料,最终成形采用成形加工方法,最后成型轮廓曲线≤0.06mm,得到高温合金材料的表面粗糙度。 Ra≤0.2μm的值使得整个叶盘的精密制造无需边缘,从而取代了数控铣削和手动抛光,可以多次提高生产效率,降低制造成本50%以上。 (3)电液束加工孔的深径比可达150/1,孔径范围为0.13~1.5 mm,孔加工精度为±0.025 mm,表面粗糙度值为Ra=1.6μm,孔入口和出口自然形成一个小的圆角。没有锋利的边缘。用于电液束加工的小孔如图4所示。 涡轮叶片气膜孔的表面完整性良好,没有重熔层,微裂纹和热影响区。单晶合金的加工没有再结晶的风险,因此已成为先进发动机单晶叶片薄膜冷却孔的加工。首选流程。 (4)激光加工技术首先应用于发动机的燃烧室,汽缸外壳的切割和涡轮叶片的制孔。然而,由于加工精度的限制和低重复性,激光加工应用于发动机。不多。然而,对于某些特殊部件,激光钻孔可以获得更好的效益,如YAG激光旋转切割,用于加工涡轮喷气发动机的涡轮叶片气膜孔,然后逐渐被EDM高速钻孔取代。此外,它还有利于加工高硬度,非导体材料的微孔和大量的组孔部件,例如发动机扩散器隔热罩,火焰管的内壁和外壁。和其他结构部件,目前应用在发动机上。更广泛。 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,水激光加工和激光清洗等新技术不断开发和应用,为先进的发动机制造提供了更多的技术选择。如激光冲击增强技术,具有金属表面强化层深度,表面残余压应力,良好的可达性和高效率,显着提高材料的抗疲劳,耐磨和应力腐蚀,导致残余压应力深度可达1~2mm ,超声喷丸强度的3~5倍,常规喷丸强度的5~10倍,具有提高抗疲劳性,延长疲劳寿命,抑制裂纹形成和膨胀的优点,从而成为先进的整体叶片航空发动机。叶环表面增强的关键技术。 (5)高压水射流加工技术已广泛应用于发动机零件的切割,钻孔和清洗。此外,还对新型复合材料的切割和整个叶盘的特殊结构部件的加工进行了探索性研究,并开发了用于去除发动机叶片涂层的水剥离技术。 水射流增强技术是利用高压水射流产生的冲击力来冲击工件,以加强金属材料的表面。在改善材料的疲劳性能的基础上,可以获得良好的材料表面质量。已经在诸如先进的发动机涡轮盘之类的部件上清楚地识别了水射流增强要求。 3.特殊加工技术的前景 特殊加工技术在先进航空发动机的制造中起着不可替代的作用。可以说“没有先进的加工来生产先进的发动机。”此外,还有新的特殊加工技术,如电解研磨,磨料流,离子束和电子束,不断开发和应用于国内外一些大学,研究机构和企业。随着新材料的出现和先进发动机的新结构,原有的特殊加工技术也扩大了新的用途。例如,镍 - 铝基新材料刀片的可加工性非常差,而电解加工非常适合加工并且可以满足精度要求。此外,采用传统的照相电解处理方法作为新的多孔层结构,超快激光冷处理技术的出现为单晶叶片膜孔的加工提供了新的解决方案。 特殊加工技术已广泛应用于各种难加工材料和特殊结构件的开发,如先进的发动机外壳,整体叶片盘,单晶叶片和复合材料,解决了发展问题。随着先进发动机技术的快速发展,对制造技术的要求不断提高,对特种加工制造技术的发展提出了更高的要求。特殊加工技术也朝着精密,自动化和智能化的方向发展。
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