眾所周知惭载，高性能航空動(dòng)力裝置研發(fā)有三難：設(shè)計(jì)難、材料難和制造難响巢。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件要在高溫描滔、高壓且高轉(zhuǎn)速條件下工作上萬(wàn)小時(shí)，還要保證高可靠性踪古，這不僅對(duì)設(shè)計(jì)含长，而且對(duì)材料和制造提出了近乎苛刻的要求。

俗話說(shuō)：“沒(méi)有金剛鉆伏穆，不攬瓷器活拘泞。”航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造領(lǐng)域的“金剛鉆”包括鑄造蜈出、鍛造田弥、焊接、機(jī)械加工净处、特種加工和表面處理等制造工藝安仁。除通用機(jī)械加工制造技術(shù)之外，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造特別關(guān)注以下4大關(guān)鍵技術(shù)婉固。

一吠童、毛坯精密成型技術(shù)

毛坯在設(shè)計(jì)制造前常彰，結(jié)構(gòu)工程師與冷、熱工藝師充分溝通输奢，確定最優(yōu)毛坯形狀盼涵，局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)近凈成型，提高材料利用率屉韧，減少機(jī)械加工余量古告，縮短加工周期。常用的毛坯精密成型制造技術(shù)主要包括以下5種谆藐。

精密鑄造

將固態(tài)金屬加熱熔化圣界，澆注到成型模殼中，使其凝固成鑄件毛坯的加工方法监灌。目前渦輪葉片廣泛采用精密鑄造技術(shù)贷币，其流道面均為無(wú)余量鑄造，流道面輪廓度 ±0.2 毫米亏狰。

砂型鑄造

精密鍛造

在壓力機(jī)上通過(guò)施加壓力使原材料在模具內(nèi)發(fā)生塑性變形役纹，從而獲得少余量甚至是無(wú)余量的精密鍛件的加工方法。該工藝在壓氣機(jī)葉片上得到了廣泛的運(yùn)用暇唾，可以提高材料利用率并減少或免去機(jī)械加工促脉。目前精鍛葉片葉身采用無(wú)余量鍛造，材料利用率達(dá)到 80%信不。

精密旋壓

通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)并施加一定壓力將板材或預(yù)先成型的環(huán)形毛坯加工成薄壁空心回轉(zhuǎn)體的加工方法嘲叔。目前在整流罩亡呵、燃燒室錐體抽活、壓氣機(jī)外殼等零件上得到廣泛運(yùn)用。目前熱旋可實(shí)現(xiàn)1～2毫米余量控制锰什，冷旋可實(shí)現(xiàn)±0.2毫米余量控制下硕。

粉末冶金

采用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）經(jīng)過(guò)燒結(jié)和成型工藝制成材料和制品的工藝技術(shù)。該工藝在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域主要用于制造渦輪盤(pán)等承受高溫汁胆、高載荷的轉(zhuǎn)動(dòng)件梭姓。

粉末冶金流程圖

快速成型

將復(fù)雜的三維零件分解成多層簡(jiǎn)單的二維結(jié)構(gòu)，通過(guò)制造簡(jiǎn)單的二維結(jié)構(gòu)重構(gòu)復(fù)雜的三維零件撰类，這是一個(gè)從“復(fù)雜”到“簡(jiǎn)單”驱请，再到“復(fù)雜”的過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的燃油噴嘴采用的就是快速成型技術(shù)拼建。

二墓永、特種加工技術(shù)

特種加工（有時(shí)也稱為非傳統(tǒng)加工），是指在加工過(guò)程中不需要比工件更硬的工具辜尝，也不需要施加明顯的機(jī)械力毫蚁，而是直接利用電能挠辆、熱能、化學(xué)能析深、光能或它們的組合华雷，使工件材料被去除或改變性能，達(dá)到所需的形狀咨锐、尺寸和表面質(zhì)量要求持蓄。目前常用的特種加工技術(shù)主要包括以下6種。

電火花加工

通過(guò)工件和工具電極間的放電而有控制地去除工件材料及使材料變形系馁、改變性能的特種加工撤防。目前渦輪導(dǎo)向葉片上的氣膜孔多采用電火花小孔成型加工，壓氣機(jī)靜子葉片扇形段也采用電火花線切割加工棒口。

電火花加工原理圖

電化學(xué)加工

通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料的特種加工寄月。一些難加工材料，如高溫合金整體葉盤(pán)无牵，傳統(tǒng)加工比較難實(shí)現(xiàn)漾肮，可以采用電解加工技術(shù)加工。

高能束流加工

利用能量密度很高的激光束茎毁、電子束或離子束等去除或連接工件材料克懊，其中激光束加工主要可以用來(lái)打孔、切割七蜘、焊接和標(biāo)印等谭溉，飛秒激光打孔是渦輪葉片上氣膜孔加工的方法之一。

磨粒流

利用含磨料的半流動(dòng)狀態(tài)的黏彈性磨料介質(zhì)橡卤，在一定壓力下強(qiáng)迫其在被加工表面上流過(guò)扮念，由磨料顆粒的刮削作用去除工件表面微觀不平的材料，從而達(dá)到表面拋光或去毛刺的目的碧库。磨粒流技術(shù)已在整體閉式葉盤(pán)上應(yīng)用柜与。

磨粒流加工示意圖

振動(dòng)光飾

將工件、磨料乞哀、水和化學(xué)添加劑按一定配方放進(jìn)容器中谤变，依靠容器的規(guī)律性振動(dòng)，使磨料和工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趣情，相互摩擦适系，把凸出于工件表面和周邊的毛刺磨掉，并使工件銳邊倒圓和表面拋光纺辟。它是一種高效的表面光整加工技術(shù)高骑，目前已廣泛應(yīng)用在高疲勞強(qiáng)度的零件上。

磨料水射流加工

以高速水流為載體帶動(dòng)高速且集中的磨料流沖擊被加工表面岔雾，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料有規(guī)律和可控制的去除過(guò)程底盅。由于其無(wú)切割熱變形董株、可切割任何材料、切割方向的高柔性和很小的切削力等特點(diǎn)揉贡，被廣泛用于陶瓷和增強(qiáng)型復(fù)合材料等難加工的材料上膛姊。

三、先進(jìn)的焊接技術(shù)

焊接是一種優(yōu)質(zhì)高效的連接金屬材料的工藝方法拣挪，屬于低成本的先進(jìn)結(jié)構(gòu)制造工藝技術(shù)擦酌，也是先進(jìn)制造業(yè)應(yīng)用最廣泛的加工技術(shù)之一。常用的焊接技術(shù)主要包括以下4種菠劝。

電子束焊

采用高速赊舶、高能量密度的電子束流作為熱源進(jìn)行焊接的工藝。具有深寬比大赶诊、焊接殘余變形小笼平、焊接工藝參數(shù)容易實(shí)現(xiàn)精確控制、在真空環(huán)境下焊縫純凈舔痪、重復(fù)性和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)寓调。這些優(yōu)勢(shì)是其他熔焊方法難以比擬的，因而廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)整體轉(zhuǎn)子锄码、機(jī)匣和軸等重要結(jié)構(gòu)的焊接夺英。

電子束焊

慣性摩擦焊

固相焊接的一種，通過(guò)待焊材料之間的摩擦產(chǎn)生熱量滋捶，在頂鍛力的作用下使材料發(fā)生塑性變形和流動(dòng)痛悯，從而實(shí)現(xiàn)材料的連接。具有焊接接頭質(zhì)量好弛镣、尺寸精度高凄在、異種材料連接效果好等優(yōu)點(diǎn)，已成為航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇盤(pán)吻霎、高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件及高壓渦輪盤(pán)軸組件連接的主要焊接工藝脚自。

釬焊

 在低于母材熔點(diǎn)惫康、高于釬料熔點(diǎn)的溫度下加熱待焊材料睹梢，通過(guò)液態(tài)釬料填充間隙從而實(shí)現(xiàn)連接的方法。具有對(duì)母材性能和組織影響較小赢瘦、焊接變形較小等特點(diǎn)九窿。適用于多種材料和結(jié)構(gòu)，包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)蜂窩封嚴(yán)結(jié)構(gòu)汇泰、渦輪葉片坦膘、壓氣機(jī)葉片和燃燒室部件等。對(duì)于一些復(fù)雜構(gòu)件來(lái)說(shuō)柄立，釬焊是唯一可行的連接方法承跟。

釬焊示意圖

氬弧焊

在惰性氣體保護(hù)下缝帝，利用電極與待焊材料間產(chǎn)生的電弧熔化待焊材料和填充材料，從而實(shí)現(xiàn)連接的方法花墩。在便攜性和成本方面具有很大的優(yōu)勢(shì)悬秉，廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和燃燒室等的焊接。

四冰蘑、表面處理技術(shù)

為了改善零部件的表面狀態(tài)和泌，滿足零部件耐腐蝕、耐磨祠肥、耐氧化和耐高溫等特殊功能性要求武氓，提高零部件的服役壽命等，需要對(duì)零部件進(jìn)行表面處理仇箱。航空發(fā)動(dòng)機(jī)中常用的表面處理技術(shù)主要包括化學(xué)處理县恕、表面強(qiáng)化和涂層技術(shù)。

化學(xué)處理

通過(guò)腐蝕剂桥、電鍍弱睦、陽(yáng)極化、化學(xué)清洗等化學(xué)處理手段渊额，改善材料表面狀態(tài)的一種表面改性工藝况木。

等離子噴涂

表面強(qiáng)化

通過(guò)表層塑性變形，在零件表面形成高殘余應(yīng)力驶滚，提高表面應(yīng)力集中的“冷變形”工藝靡勾。主要用于整體葉盤(pán)的表面噴丸強(qiáng)化。

涂層

根據(jù)不同用途换秧，可分為封嚴(yán)悦级、耐磨、熱障等涂層辫航，其中封嚴(yán)涂層可用于機(jī)匣組件斑渠，耐磨涂層可用于軸類零件，熱障涂層可用于渦輪葉片漓惕。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件可以說(shuō)是相當(dāng)“遭罪”了榕诬，單就渦輪葉片來(lái)說(shuō)每贮，工作溫度可以達(dá)到 1700℃——這是比鐵的熔點(diǎn)還要高近150℃的溫度菜犀！

為了讓這些零部件“健康工作”，科研人員不得不用“望遠(yuǎn)鏡”將目光聚焦于技術(shù)前沿榔汤，與此同時(shí)栽斑，還要用“顯微鏡”探究其中的技術(shù)細(xì)節(jié)，爭(zhēng)取讓技術(shù)更好地適配需求。在“鑄心”征程上韭赘，商發(fā)人對(duì)于超群“材”藝的追求永無(wú)止境缩滨！

（發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) ）

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