整體葉盤的案例
3D打印讓國產發動機更進一步
自2005 年以來，激光增材制造鈦合金飛機機身主承力框、翼身根肋、起落架等大型整體關鍵承力構件，在國產海空軍新一代戰斗機，大型運輸機、運載火箭等航空航天重大裝備研制和生產中獲得了廣泛應用。最新消息稱，已研制成功具有原創核心技術、世界最大的激光增材制造設備（成形能力達7米×4米×3.5米），以及世界最大的16平方米3D打印（某大型轟炸機）某發動機鈦合金加強框。2016年1月18日，王華明院士主持的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”項目獲得國家技術發明一等獎。
軍事觀察者根據國內外公開資料推測，王華明院士在我國新一代重型和中型隱身戰斗機用發動機關鍵部件：高溫鈦合金雙性能整體葉盤也獲得了重大進展，采用了激光快速成形雙相鈦合金“ 特種熱處理”新工藝， 激光增材制造出了具有梯度組織和梯度性能的先進航空發動機鈦合金整體葉盤，具有極為優異的綜合力學性能。新一代高性能軍用飛機的優異作戰性能強烈依賴于先進高推重比航空發動機的應用，而整體葉盤技術將發動機葉片、輪 盤等零件集成設計為一個整體構件，可大幅減少零件數量，減輕結構質量，從而提高發動機的推重比和使用可靠性。有資料稱較與傳統的榫齒連接結構相比，每個整體葉盤可減重約30％。
國外第三代航空發動機的最新改型，如F414，Ｆ110-GE-129G，Ｆ100-PW-229A發動機均部分改用了整體葉盤，大幅提高了發動機推重比；第四代發動機如EJ200，Ｆ119，Ｆ135的風扇和高壓壓氣機則全部使用了整體葉盤制造技術。隨著整體葉盤結構設計和加工能力的提升及工程應用經驗的積累，其在發動機中的應用技術不斷發展成熟。
展開 激光焊接技術在航空制造中的應用
圖5?激光堆焊修復葉片葉冠損傷部位
圖6?激光焊接補片修理整體盤葉片
美國霍尼韋爾公司已經成功將激光焊接技術應用于Avro RJ支線噴氣系列飛機發動機LF507的葉片修理。加拿大Liburdi集團公司采用自動送絲激光焊接設備進行葉片修理，已實現了RB211發動機高、中、低壓渦輪葉片修理（見圖7），并于2001年獲得R&R公司授權專門從事RB211發動機葉片和其他部件的激光焊接修復。德國MTU公司開發了可用于風扇整體葉盤的葉片損傷修復的激光焊接技術，形成了焊接、機械加工、精密拋光和無損檢測修理規范。
圖7?自動送絲激光焊修理渦輪葉片
激光低熱輸入精密金屬沉積工藝是H&R公司的專利技術，與激光填絲焊接類似，主要是利用激光熔化金屬扁絲進行一層一層地堆積，不同的是，這種技術無需待修理件上建立熔池。美國海軍和空軍已將該技術成功地應用于受損整體葉盤修理，使修理時間縮短、精度提高、費用減少、壽命延長，并在T700發動機壓氣機第1級整體葉盤上得到驗證。在此基礎上，H&R公司針對普惠公司F135發動機修理，完成了相關的高循環疲勞試驗和評估，達到與T700發動機壓氣機整體葉盤相同的修理水平。
國內在激光增材修復技術方面開展了較多的研究，已完成了多種結構、材料發動機構件的修理驗證，但在激光焊接修理應用研究相對較少。中科院金屬所采用激光顯微焊進行原位無損修復，該技術具有可獲得內應力最小、空間界面結合最好、缺陷立體修復區最小的優點，已成功應用于我國研制的某機空心導向葉片的鑄造工藝孔修復，以及低壓渦輪1、2級三聯體無余量精鑄導向器葉片大小安裝板上的疏松、縮孔與裂紋等缺陷的修理，通過了裝機臺架試車考核。
展開 沈陽自動化所激光沖擊強化設備研究取得新進展
SIA-LSP-11型激光沖擊強化設備是沈陽自動化所自主開發的整體葉盤二代激光沖擊強化設備，在前期開發經驗基礎上，對設備整體功能進行了優化設計，不僅強化了航空發動機整體葉盤，還強化了焊縫、榫頭、榫槽等多種復雜曲面零件。正式投產運行后將進一步提升航空結構件的使役性能，助力航空裝備快速發展。
SIA-LSP-21型激光沖擊波科研平臺具有雙波長、多光束、多形光斑并行加工能力，擁有人機友好共融的開放式操作系統、協同控制軟件、工藝數據庫、歷史查詢軟件、操作人員管理軟件，并可二次開發與拓展，適于多種激光沖擊強化工藝方法研究，可為我國激光沖擊強化科學研究提供支持。
2018年，沈陽自動化所裝備制造技術研究室激光沖擊團隊在基礎研究與工藝開發方面也取得了多項成果，建立了激光沖擊強化數學模型，可以精確預測激光沖擊強化后的殘余應力場；開展渦輪 盤鎳基高溫合金溫控激光沖擊強化工藝與機理的研究，突破高溫端激光沖擊延壽技術瓶頸；在AID Advances，Opto-Electronic Advances，《稀有金屬學報》，《中國激光》等期刊中發表相關研究成果10余篇。
沈陽自動化所裝備制造技術研究室經過多年的技術積累與創新，在激光沖擊強化技術實現持續引領行業的基礎上，開展了強化機制、工藝與裝備集成研究，具備產學研一體化技術攻關及工程實施的全套解決方案，助力高端裝備發展。
展開 材料之殤：從小學知識說起，說說航空發動機
正因為極端條件下的苛刻要求，美帝有些發動機，為了減少不必要的連接和縫隙，核心部件就從整個大鐵疙瘩里一點一點削出來，俗稱整體葉盤。
葉片和圓盤連在一起，不但更牢固，重量還能下降30%。我們心領神會，據說已經引進了最先進的整體葉盤制造技術。
這圖就開個玩笑，自家展會上的，只是試刀用的樣品。整體葉盤逐漸成為發動機主流，美帝計劃2020年戰斗機渦輪全采用整體葉盤，不過加工這玩意兒手藝不是一般的高明，通常需要五軸聯動機床。說到機床，哎……
順便說一說美俄思路的差異。毛子的數學功底是融到骨子里的，所以毛子經常靠線性計算搞定一切。蘇27的發動機就是用銷釘固定，毛子就是任性的把受力分布計算到極致，發動機硬是不散架!這功夫也是沒誰了!
雖然航空發動機極高溫極高壓，但工作時間畢竟短，還有一種場景是溫度壓力稍微低點，但工作時間非常長，由于溫度和時間具有一定的當量關系，這其實是一回事。對鋼的穩定性評價通常采用“高溫長時效試驗”，舉例來說：蒸汽輪機葉片鋼試驗時間通常要超過10000h，若把溫度提高到670度，試驗時間可以縮短到400h。
所以除了航空發動機，我們的大功率蒸汽輪機、燃氣輪機也是苦的一逼!鍵盤俠們可集中火力往這兒噴。
很多同學就不信邪了，為啥材料這么難?
展開 
航空發動機用粉末高溫合金及制備技術研究進展
圖10 Ar氣霧化高溫合金粉末形貌
Fig.10 Morphology of Ar gas atomized superalloy powders
3 粉末高溫合金渦輪盤制備研究進展
3.1 雙性能渦輪盤研制
高性能發動機用渦輪盤，盤心部位承受低溫高應力，需要細晶組織以保證足夠的強度和疲勞抗力，而邊緣部位則承受高溫低應力，需要粗晶以保證足夠的蠕變和持久性能[35]。通過熱處理工藝控制，在渦輪盤件的輪轂部位獲得細晶組織，輪緣部位獲得粗晶組織，這種組織結構的盤件被稱之為雙組織/雙性能盤件，雙性能盤件更好地符合渦輪盤不同位置的服役環境特點，可充分發揮材料的潛能，在結構設計上起到減輕盤件重量的作用。
我國從“十一五”開始，開展了雙性能渦輪盤的研究[8,36]，經過多年的攻關，自主開發出雙組織熱處理工藝裝備，掌握了盤件熱處理過程中的溫度梯度控制技術，并在多種合金和規格的盤件上進行了實驗驗證。
3.2 雙合金渦輪盤研制
粉末高溫合金不僅大量用于先進渦扇航空發動機的主動力裝置，在飛機輔助動力裝置(auxiliary power unit，APU)也獲得了廣泛應用。與采用單一高溫合金鑄造的整體渦輪相比，采用熱等靜壓(HIP)工藝將粉末高溫合金(盤件部位)和鑄造合金(葉片部位)連接起來制備的雙合金整體葉盤可實現盤件材料與葉片材料的最佳組合。雙合金整體渦輪可顯著降低盤件重量，提高渦輪使用溫度，提升渦輪整體性能，延長渦輪使用壽命[37]。
展開 民用航空發動機制造用到不少鍛壓技術
航空渦軸發動機結構特點
01
大量采用整體葉片盤
整體葉盤在20世紀80年代首先在渦軸發動機上應用，已成為發動機技術發展方向，可帶來“減重、減級、增效、提高可靠性”的技術效益，據2005年公布的數據，JSF升力風扇尺寸已達到：葉盤直徑 Φ50英寸（1270mm），葉片長度19英寸（480mm），整體葉盤尺寸越來越大是未來的發展趨勢。
中國航發首次集中展示多型國產先進發動機
據介紹，AEF100發動機是小型雙轉子中等涵道比渦扇發動機，可滿足高空長航時無人機動力和6—8座小型公務機動力需求，該發動機增壓級壓氣機轉子是國內首個整體設計、加工的小尺寸鈦合金葉盤，填補了國內同類零組件設計、加工的空白。
渦軸-16發動機是中國航發與法國賽峰集團對等合作開發的新一代渦軸發動機，可適用于7—8噸級雙發直升機和13噸級三發直升機，目前已裝配AC352直升機。
燃氣輪機也給觀眾帶來驚喜。R0110重型燃氣輪機的研制成功，填補了我國在自主研發工業用重型燃機領域的空白；AEG100燃氣輪機發電機組是一款微型燃機，主要用于軍民應急保障、海島供電、艦船電力系統原動機和冷熱電聯供系統。
此外，民用大涵道比渦扇發動機高負荷壓氣機整體葉盤試驗件性能指標達到國際先進水平。由航空發動機測試技術衍生發展的DAQ48-TC數字熱電偶采集儀和mDAQ-1032多功能數據采集儀，是集團推進軍民深度融合發展的典型產品。
另據悉，中國航發還將于9月中旬聯合中國工程院機械與運載工程學部，組織召開以“聚焦試驗測試技術，助力航發創新發展”為主題的航空發動機試驗與測試技術高峰論壇。
展開 牛了！鮮為人知的國產3D打印增材制造
混合方式制造的整體葉盤
3D打印使用的金屬粉末一般要求純凈度高、球形度好、粒徑分布窄、氧含量低。目前，適用于增減混合增材制造的金屬粉末材料主要有：工具鋼、馬氏體鋼、不銹鋼、鈷鉻合金、鋁合金、鎳基合金、銅基合金等。其中，不銹鋼作為金屬3D打印經常使用的一類性價比較高的金屬粉末材料，由于具有耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質腐蝕的特性，可以在空氣中直接“打印”，受到人們的普遍歡迎。而對于較活潑的金屬單質或合金則須惰性保護氣氛下進行“打印”。采用近凈成型技術制造的鈦合金和鈷鉻合金零部件，強度高，尺寸精確，能制作的最小尺寸可達1mm，而且其零部件機械性能優于鍛造。
內外混合加工的空心葉片
混合試驗形成的葫蘆
來源：制造工藝前沿
傳播最新最全的制造工藝技術，覆蓋鑄造，鍛造，焊接，沖壓，注塑，機加工，3D打印等主流制造工藝。
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制造工藝前沿
展開 【機械加工】兩物體接觸面摩擦幾下，竟然能粘在一起！
▲線性摩擦焊應用于戰斗機發動機整體葉盤、空心葉片葉盤等的制造
溫馨提示：請在WIFI環境下觀看！
線性摩擦焊的技術特點：
加工效率高，材料損耗小。線性摩擦焊相比于數控銑削，可以節省大量的貴重金屬，提高金屬利用率；焊接過程中完全自動化，人為參與因素很小，焊接控制參數如壓力、時間、頻率和振幅等參數控制簡單，故其可靠性高，且使加工時間大幅降低，效率明顯提高；
焊接質量高，焊接過程中不產生與熔化和凝固冶金有關的一些焊接缺陷和焊接脆化現象，由于加熱時間短，熱影響區窄，組織無明顯粗化。在焊接鋁、鈦合金材料中，更能體現其優越性；
可以焊接兩種不同的材料；
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展開 《航空發動機結構設計分析》
ISBN：7810776347
國別：中國大陸
版次：1
開本：16
精簡裝：平裝
頁數：589
圖書目錄
航空發動機結構設計綜述
重視航空發動機結構設計的作用與地位
從國外幾起嚴重故障談航空發動機研制的艱巨性
第二次世界大戰后航空發動機的飛速發展
干線客機發動機的發展與設計特點
支線客機發動機發展
為AE100提供的三種發動機結構設計比較
我國干線客機用發動機發展途徑探討
四種軍用發動機發展試驗程序的變化
訪問蘇聯中央航空發動機研究院
助推發動機在民航客機上的應用
軍用發動機
幾種軍用渦扇發動機的結構設計分析
EJ200發動機的結構設計特點
從F100-PW-100到F119-PW-100——回顧航空發動機研制觀點的轉變
F100-PW-220發動機——F100-PW-100發動機提高可靠性的改型
F110-GE-129 EFE的發展與設計特點
F119發動機的發展與設計特點
RBl99發動機的發展與設計特點
F414發動機設計與研制特點
RD-93發動機結構設計特點分析
民用發動機
CFM56系列發動機結構設計與研制特點
CF6-80C2發動機結構設計特點
PW4000發動機設計特點
PW8000高涵道比渦輪風扇發動機
遄達600發動機設計特點
遄達500發動機設計特點
遄達700發動機設計特點
用于A380的遄達900發動機
波音777及其所用發動機一些設計特點
GE90發動機發展與設計特點
蘇聯的第三代民用渦輪風扇發動機
RB211三轉子渦輪風扇發動機
RB211—535E4發動機設計特點
主要零部件設計
航空發動機轉子的典型結構和新結構
航空發動機葉片的典型結構和新結構
EJ200高壓壓氣機結構設計改進
整體葉盤在國外發動機中的應用分析
新型發動機零部件中的一些新結構
高壓壓氣機鈦著火的危害與防止措施
IMI 834高溫鈦合金在壓氣機中的應用
GE公司低轉速研究用壓氣機與渦輪試驗器
展開 怪不得航空發動機那么難造，看看3D工作原理，我真的明白了
每級風扇都包括一個單片式整體葉片轉子(IBR，或簡稱為“葉盤”，由實心鈦合金盤體和鈦葉片焊接而成)。
由于F135無需推力矢量，所以普惠采用了傳統的軸對稱環形設計。F135的尾噴管由15片重疊的內外魚鱗片組成，外片正好遮蓋住內片之間的縫隙。內側魚鱗片較薄，具有金屬光澤的外觀，兩側直邊，末端為倒V形。在噴管完全張開時，內側魚鱗片之間會形成矩形間隙。
F-35B的升力風扇是其垂直升力系統的重要組成部分，由兩級反向旋轉的風扇組成，一級疊加在另一級上方，每級都是整體葉盤結構。上級風扇有24片空心鈦葉片，下級則是28片實心葉片。
展開 
Nastran應用
Nastran
Nastran 模態分析練習.doc
利用MSC.Software軟件進行整體葉-盤應力分析.pdf
不只做增材制造，西空智造推“空氣斗士”等離子體空氣消毒機，可殺毒滅菌除甲醛
智造設備包括激光增材過程監控系統、可移動智能增材制造車間、葉片修復裝備、增材與強化復合制造裝備、陶瓷金屬復合制造裝備等；部附件制造即“兩片兩嘴一板”，包括：壓氣機葉片（含整體葉輪/整體葉盤）和渦輪葉片增材制造與再制造、點火器（電嘴）和燃油噴嘴增材復合制造、等離子體放電板等；轉子發動機即系列化重油轉子發動機設計與制造。
然而，這么一個公司，為什么會開發出等離子體空氣消毒機呢？
△西空智造官網截圖，產品還有等離子體激勵器、等離子體點火器等
原來，西空智造手里有著核心技術產品：等離子體激勵器、等離子體點火器。
“空氣斗士”等離子體空氣消毒機采用介質阻擋放電產生等離子體，有效控制臭氧排放和二次污染物，穩定安全高效。不但實現了空氣等離子體消毒技術從常規靜電、負離子技術等“點、線”式向“面”式的跨越、換代發展，開創了等離子體空氣消毒殺菌3.0時代。相比于傳統的空氣凈化、消毒和除甲醛等技術，具有三個獨特優勢，一是“一次通過高效消殺”，該項技術不同于傳統的“口罩式”濾網過濾和高壓靜電吸附型空氣凈化，而是空氣一次通過就能高效消解其中的病毒、細菌、甲醛等有害物質；二是“人在環境實時消毒”，該技術與臭氧、紫外線輻射消毒不同，可以在人在室內環境下，達到醫院級別空氣消毒效果；三是“長效作用性能不減”，與活性炭吸附及一些催化作用不同，摒棄傳統的吸附技術，無換濾芯煩惱。可以長期高效消毒殺菌和除甲醛、甲苯等有害物，長期使用性能不衰減。
展開 航空發動機葉片測量新技術
由葉片設計模型構造的三維CAD模型，它包括了加工葉片完整的截面幾何信息、基準信息，是數字樣板法誤差評定的模型基礎，可以進行表面輪廓度分析、葉型特征參數和形位誤差的分析和評定。對于數字樣板法的原始測量點集，主要通過CMM測量獲得。在數字樣板構造的基礎上，通過匹配過程的模型化對測量數據和數字樣板自動進行調整。針對數字樣板法中的原始測量數據，通常需要進行數據預處理，獲取真實有效的型面測量數據參與數字樣板檢測。其中，數據預處理包括測量點去噪、測頭半徑補償、坐標變換、測量點與曲面的配準、測量點排序等。其中，數據處理的第一步，就是對得到的型面測量點進行去噪，篩選有效的測量數據。其次，CMM測量得到的數據是測頭球心數據，必須進行測頭半徑補償。對于葉片測量時的裝夾引起的系統誤差，在樣板匹配前必須進行坐標系對齊來消除。
葉片高速連續掃描技術。為提高整體葉盤葉片的檢測效率，雷尼紹公司近年來開發了SPRINT高速掃描系統。與傳統的機內測量技術相比，SPRINT葉片測量系統可以顯著縮短測量循環時間，對葉片前邊緣也能提供精確出色的測量結果，可以為葉片自適應加工、工序間檢測等提供很好的檢測數據。
利用SPRINT系統進行測量時， 在CNC機床上分別從四個方向對葉片進行測量，從而避免在測量過程中發生測頭與工件之間的碰撞干涉。在測量之后，四部分的測量數據將被拼合成一個完整的葉片測量數據集。SPRINT系統可以用于加工過程中工序間的檢測，以確保產品的加工過程正確。同時，還可以作為加工完之后的質量檢測使用。
加工過程中以及加工后的型面誤差檢測是確保葉片加工質量符合公差要求的必要手段。隨著測量技術的不斷發展，逐漸發展處快速、簡易、高效的葉片測量與數據處理技術。同時，隨著智能加工技術的發展，在機快速檢測技術將推動葉片加工質量與成品率的提升。
展開 普惠和通用電氣的爭論：F-35的嚴重“心臟病”該怎么治？
美空軍事故調查委員會（AIB）事后調查表明，該事故由F135發動機整體葉盤第三級風扇葉片碰磨所致。
事后調查表明，F135第二級和第三級整體葉片轉子之間的聚酰亞胺板密封過度，導致摩擦過熱，致使發動機三級風扇葉片失效。
2018年9月28日，一架F-35B戰斗機在美國南卡羅來納州進行訓練飛行時墜毀，飛行員成功逃生。這次事故使美國不得不停飛所有F-35，進行檢查。
2018年9月一架F-35B墜毀后附近居民拍到的事故現場。
美國政府問責辦公室在2019年5月的一份報告中將這一事故的原因歸為發動機燃油管制造缺陷，其在飛行中斷裂導致發動機喪失推力……
維護難引發大規模“缺心”
在各種故障外，F135系列發動機差勁的維護性和供應鏈問題疊加在一起，也導致了更大范圍的停飛。
2021年2月12日，美國國防部表示，F-35戰斗機項目辦公室正在努力解決普惠F135發動機短缺的問題，但至少需要幾個月情況才會有所改善。
根據該項目辦公室的說法，這一問題主要原因是兩個方面：
一是位于美國俄克拉荷馬州廷克空軍基地的F135發動機維護中心無法按計劃完成該發動機的維護；
二是維護人員在“少數”F135發動機的動力模塊中發現“轉子葉片涂層過早損壞”，這帶來了更多的工作量，造成積壓。
一名美國國防部官員當時表示，F135的發動機短缺問題是一個“嚴重的戰備問題”。按照他的估計，到2022年，大約5%到6%的F-35機隊可能沒有足夠發動機可以使用，因為這些發動機需要定期維護，而且訓練中隨時會出現計劃外的拆卸維修。
美空軍旗下因“缺心”而無法運行的F-35數量。
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