渦輪是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷最大的部件暗沉，渦輪葉片的工作環(huán)境尤為惡劣罚迹，在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中，它承受著燃燒后的高溫高壓燃?xì)鉀_擊班跟，其制造技術(shù)也被列為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)属荤。發(fā)動(dòng)機(jī)性能很大程度上取決于渦輪進(jìn)口溫度的高低，它受渦輪葉片材料的限制板径。對(duì)這些部件進(jìn)行連續(xù)不斷的冷卻就初，可以允許它們的工作環(huán)境溫度超過(guò)材料的熔點(diǎn)，這樣仍能安全可靠的工作疾捍，氣膜冷卻技術(shù)是具有代表性的重要結(jié)構(gòu)改進(jìn)之一奈辰，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能栏妖，同時(shí)也對(duì)氣膜孔加工技術(shù)提出了更高的要求。隨著制造技術(shù)的發(fā)展奖恰，氣膜孔加工新技術(shù)也不斷出現(xiàn)吊趾，在傳統(tǒng)的激光打孔(Laser)、電火花高速打孔(EDM)瑟啃、電化學(xué)打孔(ECM)等加工方法的基礎(chǔ)上趾徽，又發(fā)展了激光電火花復(fù)合打孔、電解電火花復(fù)合打孔等新工藝翰守，去除重熔層技術(shù)在磨粒流的基礎(chǔ)上孵奶，又發(fā)展應(yīng)用了化學(xué)研磨技術(shù)、電解質(zhì)-等離子加工等新技術(shù)蜡峰，為提高渦輪葉片氣膜孔加工質(zhì)量了袁、技術(shù)水平和生產(chǎn)效率做出了重要貢獻(xiàn)。

　　氣膜冷卻技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)湿颅，渦輪前溫度平均每年升高25K载绿，其中約15K是依靠冷卻技術(shù)的進(jìn)步取得的。在過(guò)去的三斟策、四十年中研歧，渦輪進(jìn)口溫度提高了大約450K。其中70%是由于渦輪工作葉片和導(dǎo)向葉片的高效冷卻設(shè)計(jì)取得的胡傅，而另外30%應(yīng)歸于高溫合金和鑄造加工工藝的改進(jìn)氧悦。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多先進(jìn)的渦輪葉片冷卻技術(shù)母烘。

　　提高渦輪進(jìn)口溫度是增大和提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力與推重比的重要手段国享。在材料耐溫能力有限的前提下，渦輪葉片冷卻技術(shù)成為了提高渦輪進(jìn)口溫度惨侵、保證渦輪在高溫環(huán)境下可靠工作的可行且高效的途徑队笑。為此，世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造商研究和開發(fā)了大量的渦輪葉片冷卻技術(shù)蓉肤，成功地驗(yàn)證和應(yīng)用了沖擊狞荤、對(duì)流、氣膜棋捷、復(fù)合冷卻脸狸、鑄冷和超冷等葉片技術(shù)，并且在提高渦輪進(jìn)口溫度(進(jìn)而提高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的性能)方面取得了很好的效果顽聂。

　　提高渦輪進(jìn)口溫度是增大和提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力與推重比的重要手段肥惭。在材料耐溫能力有限的前提下盯仪，渦輪葉片冷卻技術(shù)成為了提高渦輪進(jìn)口溫度紊搪、保證渦輪在高溫環(huán)境下可靠工作的可行且高效的途徑蜜葱。為此，世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與制造商研究和開發(fā)了大量的渦輪葉片冷卻技術(shù)耀石，成功地驗(yàn)證和應(yīng)用了沖擊牵囤、對(duì)流、氣膜滞伟、復(fù)合冷卻揭鳞、鑄冷和超冷等葉片技術(shù)，并且在提高渦輪進(jìn)口溫度(進(jìn)而提高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的性能)方面取得了很好的效果梆奈。

　　電火花打孔工藝在國(guó)內(nèi)很早就應(yīng)用于航空零件加工野崇，國(guó)內(nèi)各發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠都擁有大量各型電火花機(jī)床。在80年代中期亩钟，發(fā)動(dòng)機(jī)廠將電火花打孔工藝用于渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪導(dǎo)向葉片氣膜冷卻孔的加工乓梨，加工設(shè)備為國(guó)產(chǎn)精密電火花機(jī)，直徑0.5mm的孔加工時(shí)間約20s林慷，該工藝作為渦噴系列發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)工藝浓蜈，一直在發(fā)動(dòng)機(jī)工廠使用，加工葉片質(zhì)量穩(wěn)定否胸。

　　隨著國(guó)內(nèi)新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高芳迅，發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件已廣泛采用氣膜冷卻技術(shù)。如何有效地減少渦輪重要部件氣膜冷卻孔的重熔層厚度對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量有重大意義馆梦。近兩年針對(duì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要蕾胶，發(fā)動(dòng)機(jī)廠對(duì)渦輪工作葉片氣膜冷卻孔的電火花打孔工藝進(jìn)行了反復(fù)試驗(yàn)研究，采用正交試驗(yàn)法桐继，找出了影響重熔層厚度的工藝參數(shù)沧源，并確定了最優(yōu)工藝參數(shù)組合。為了驗(yàn)證最優(yōu)工藝參數(shù)組合的合理性咪枷，再選取一組較好參數(shù)與正交試驗(yàn)優(yōu)選的最優(yōu)水平組合進(jìn)行比較驗(yàn)證波财，將每一個(gè)試片上的10~12個(gè)氣膜孔進(jìn)行重熔層厚度檢查，并對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行比較打恕，由重熔層平均厚度值分析可得φ0.3退疫、φ0.5孔的理想?yún)?shù)組合，同時(shí)也是正交試驗(yàn)優(yōu)選的兩組最優(yōu)水平組合鸽素，該結(jié)論驗(yàn)證了正交試驗(yàn)的理論結(jié)果褒繁。

　　3電化學(xué)打孔

　　電化學(xué)打孔也稱為電解打孔，根據(jù)加工用的電極不同馍忽，有以下兩種方法：一種是CD(ECF)毛細(xì)管加工棒坏，采用玻璃管內(nèi)的金屬絲電極，也就是我們所說(shuō)的電液束打孔遭笋，加工孔直徑在表1葉片氣膜孔加工工藝參數(shù)參考值φ0.25mm~0.5mm坝冕，最大加工孔深50mm徒探；另一種是型管電極加工，采用中空的外壁涂有絕緣涂層的金屬管作為電極喂窟，加工孔直徑在φ0.5mm~φ7mm测暗，最大加工孔深600mm。

　　對(duì)于冷卻孔位于葉片后緣或葉片頂部磨澡，采用電解加工工藝打孔碗啄。此處，采用這種工藝的主要原因較多队乔，比如此區(qū)域的冷卻孔間距和孔徑過(guò)杏缙丁；孔外緣距外壁的間距過(guò)惺岸恰雳誉；此處的孔的深徑比較大等。另外斯智，如重熔層存在則有可能導(dǎo)致穿壁透孔等問(wèn)題產(chǎn)生各祠。

　　目前國(guó)內(nèi)研究所已研制了電液束打孔工藝及設(shè)備，并在發(fā)動(dòng)機(jī)單晶渦輪葉片氣膜孔加工上應(yīng)用附舌，該工藝方法加工的氣膜孔不存在重熔層渺纯、微裂紋、熱影響區(qū)蛉差，進(jìn)出口可自然形成一定的圓角正蹋，孔壁光滑。但電液束打孔加工速度一般在1.8~2.5mm/min壕哩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電火花高速打孔速度(50mm/min)钧宠。其特點(diǎn)是：可用于表面精加工；孔徑φ0.25mm~φ5.0mm扎运；表面粗糙度Ra取決于材料和工藝瑟曲；由于流動(dòng)問(wèn)題會(huì)產(chǎn)生平滑的表面波紋；金相無(wú)熱影響區(qū)域豪治；無(wú)殘余表面應(yīng)力洞拨；無(wú)裂化現(xiàn)象；如果出現(xiàn)碳化物负拟，可能出現(xiàn)晶粒間腐蝕烦衣；不溶金屬會(huì)導(dǎo)致氧化皮。

　　激光打孔掩浙、高速電火花打孔等加工方法花吟，效率高、成本低厨姚，已為大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)廠所采用衅澈，而先進(jìn)的新型發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)氣膜孔加工質(zhì)量要求越來(lái)越高键菱，不允許存在重熔層，以免影響葉片的使用性能矾麻。因此纱耻，重熔層去除技術(shù)也在傳統(tǒng)的磨粒流加工技術(shù)基礎(chǔ)上善答，得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用仁墅，出現(xiàn)了化學(xué)研磨、電解質(zhì)-等離子加工等去除重熔層的新技術(shù)缤币，能夠有效去除激光打孔冲倡、電火花打孔產(chǎn)生的重熔層，從而大大提高了渦輪葉片的加工質(zhì)量和效率旬敞。

　　氣膜孔加工技術(shù)作為先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造關(guān)鍵技術(shù)而被廣泛應(yīng)用蒸橡，氣膜孔加工質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全，應(yīng)引起重視深境，同時(shí)也作為特種加工技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域而得到迅速發(fā)展每玛。

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