民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造用到不少鍛壓技術(shù)
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”,直接決定了飛機(jī)的性能。因?yàn)槠渖婕皫缀跛懈呔獾脑O(shè)計(jì)、研發(fā)、制造工藝,被譽(yù)為航空工業(yè)“皇冠”上的明珠,中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司研究員級(jí)高工劉青海總工藝師此次論壇與我們分享了民用飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)及其發(fā)展。他在報(bào)告中指出:航空發(fā)動(dòng)機(jī)的先進(jìn)性是衡量一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)和國(guó)力的重要標(biāo)志,作為世界上具有航空發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造的國(guó)家之一,我國(guó)目前已經(jīng)建成完整的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造體系。未來(lái),隨著材料、制造等基礎(chǔ)工業(yè)的發(fā)展,航空發(fā)動(dòng)機(jī)將迎來(lái)新的飛躍。
劉青海
中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司總工藝師、研究員級(jí)高工
主持中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司機(jī)械加工工藝制造體系建設(shè)與航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工制造技術(shù)研究。獲得 “工程技術(shù)” 類國(guó)務(wù)院政府特殊津貼,集團(tuán)公司 “航空?qǐng)?bào)國(guó)突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)“,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研制中榮立中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司個(gè)人二等功,中航工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力公司 “航空?qǐng)?bào)國(guó)動(dòng)力金獎(jiǎng)” ,中航工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī) “總經(jīng)理特等獎(jiǎng)” 等獎(jiǎng)項(xiàng)。
整體葉盤在20世紀(jì)80年代首先在渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用,已成為發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)發(fā)展方向,可帶來(lái)“減重、減級(jí)、增效、提高可靠性”的技術(shù)效益,據(jù)2005年公布的數(shù)據(jù),JSF升力風(fēng)扇尺寸已達(dá)到:葉盤直徑 Φ50英寸(1270mm),葉片長(zhǎng)度19英寸(480mm),整體葉盤尺寸越來(lái)越大是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
與目前在役渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)相比,機(jī)匣結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜,具有散熱、儲(chǔ)存滑油及復(fù)雜封閉的應(yīng)急油箱功能。發(fā)動(dòng)機(jī)外部管路數(shù)量減少三分之二,集成到主、前機(jī)匣、附件傳動(dòng)機(jī)匣,內(nèi)部油、氣路多,異形變截面小孔徑,部分管路交叉。
大量采用輕量化工藝成形技術(shù):降低成本,實(shí)現(xiàn)綠色制造,對(duì)于安裝邊、火焰筒、擴(kuò)壓器前后擋板等薄壁環(huán)形靜子零件,采用鈑金沖壓、液壓或旋壓近凈成形。除旋轉(zhuǎn)盤軸、彈支等零件采用鍛件外都采用凈成形工藝。
可適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高的可靠性,高的功重比。結(jié)構(gòu)緊湊,集油路、氣路于一體,型腔復(fù)雜、薄壁窄槽。各類機(jī)匣、軸承座、導(dǎo)向器等均采用整體鑄件大精密鑄造機(jī)匣均為集成度高的整體件,最小壁厚僅1.2mm。
整體葉片盤:葉片前緣最小為R0.03mm,葉形公差±0.03mm,航標(biāo)最高級(jí)別1級(jí)公差為±0.04mm,超出了國(guó)內(nèi)葉片標(biāo)準(zhǔn)最高要求。
軸類外花鍵齒距累積誤差0.01mm,國(guó)家花鍵標(biāo)準(zhǔn)最高級(jí)別4級(jí)為0.025mm,超出了國(guó)標(biāo)最高級(jí)別。
燃油噴嘴:產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸小,渦流片最小孔徑Φ0.53mm,尺寸公差精度達(dá)到了5um,徑向擴(kuò)壓器有31處變截面式型腔流道,喉道粗糙度0.6um,輪廓度0.02mm,對(duì)設(shè)備精度及工藝方法提出了很高的要求。
渦流機(jī)匣內(nèi)外壁、燃燒室機(jī)匣外形加工等普遍采用電解或化學(xué)銑方法,實(shí)現(xiàn)無(wú)應(yīng)力加工,減少加工變形。
采用多種噴丸強(qiáng)化處理,可顯著增強(qiáng)零件疲勞壽命。
壓氣機(jī)葉片盤國(guó)內(nèi)首次采用濕噴丸、玻璃噴丸工藝、激光噴丸工藝,噴丸參數(shù)與葉片的變形規(guī)律難以掌握。渦榫槽及腹板、彈性支承、輸出軸鼠籠部位,前后擋板均采用噴鑄鋼丸、陶瓷丸工藝強(qiáng)化技術(shù)。渦輪葉片榫齒采用剛噴丸、陶瓷噴丸工藝。
封嚴(yán)涂層:Ni-石墨25%、AlSi12%、氧化鋯、銅鎳銦、NiAl/Al2O3等,涉及涂層制備工藝有火焰噴涂、大氣等離子噴涂、真空等離子噴涂、真空電弧離子鍍等,以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和溫度。
熱障涂層:CoNiCrAlY、氣相滲鋁、無(wú)機(jī)鋁抗沖刷防腐涂層、K6509噴涂NiCrAlY+氧化鋯熱障涂層、硬鎳層化學(xué)鍍等,需開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研等工藝攻關(guān)。
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