12月17日， 第二架C919國產(chǎn)大型客機(jī)成功返航平穩(wěn)降落在浦東機(jī)場，意味著C919飛機(jī)102架機(jī)試飛取得圓滿成功。我們今天就關(guān)注一下航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的生產(chǎn)過程吧，它是航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的零件之一，采用不同于普通材料制成的，價(jià)格非常昂貴。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。今天主要展示 加工過程、檢測過程和鑄造成型工藝。

12月17日， 第二架C919國產(chǎn)大型客機(jī)成功返航平穩(wěn)降落在浦東機(jī)場，意味著C919飛機(jī)102架機(jī)試飛取得圓滿成功。我們今天就關(guān)注一下航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的生產(chǎn)過程吧，它是航空發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的零件之一，采用不同于普通材料制成的，價(jià)格非常昂貴。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。今天主要展示 加工過程、檢測過程和鑄造成型工藝。

葉片加工

葉片是一類典型的自由曲面零件，加工這類零件時(shí)都有一個(gè)特點(diǎn)：薄，加工時(shí)易變形，并且材質(zhì)通常為不銹鋼、蒙乃爾合金、INCONEL、鈦和鎳為基礎(chǔ)的難加工合金材料，更增添了加工的困難度，同時(shí)對加工工藝與加工用的刀具提出了更高的要求。

德國INDEX加工航空渦輪葉片

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在葉片的加工中，葉片加工難點(diǎn)有以下3個(gè)方面：銑工藝圍帶處，葉根的加工，銑拉筋孔。

還有一種加工方式是葉片和整體葉盤的整體式加工，這個(gè)視頻直觀學(xué)機(jī)械微信公眾號三個(gè)月前分享過，在此就不再展示了，有興趣的小伙伴可以點(diǎn)擊下面這張圖片收看。

葉片檢測

對于飛機(jī)來說，發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是最為重要的一條，而要保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)，葉片的質(zhì)量就必須通過嚴(yán)格的檢測！葉片檢測主要是尺寸和形狀檢測，以及裂紋檢測。

1）尺寸和形狀檢測

一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)上有很多葉片，每一個(gè)圓盤上大概有30多個(gè)葉片，如果葉片的形狀和尺寸不能夠保證，那么在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是非常危險(xiǎn)的。所以對于葉片的型面和幾何尺寸檢測也是非常重要的，但是就葉片的形狀來說常規(guī)測量方法很難進(jìn)行測量，所以科學(xué)家研究出了一種三坐標(biāo)測量系統(tǒng)，通過建立測量數(shù)據(jù)來建立模型從而判斷葉片的型面和尺寸的差異。

5 axis multi-sensor system

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2）裂紋檢測

裂紋是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)葉片最致命的缺陷。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的工作條件非常惡劣，致使葉片經(jīng)常受到?jīng)_擊、摩擦，同時(shí)還忍受著高溫的灼燒和冷熱疲勞，葉片容易產(chǎn)生各種各樣的裂紋，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，會對飛機(jī)飛行安全帶來極大的威脅，所以采用有效的方法來發(fā)現(xiàn)葉片中的裂紋一直是科學(xué)家們追求的。

目前，常用檢測方法有CTI技術(shù)、TOFD技術(shù)、紅外技術(shù)、UT技術(shù)等。

渦輪葉片自動(dòng)檢測系統(tǒng)

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鑄造工藝

我們之前分享過一個(gè)隸屬于聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)公司（UEC）的“烏法發(fā)動(dòng)機(jī)工業(yè)協(xié)會（JSC）”，這里正在制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪葉片。我們一起看看，這種工藝過程基本展示了全部的過程。

這里正在加工瓷土，將瓷土打碎，制作渦輪葉片的內(nèi)芯。

這是加工前的瓷土。

工人正在將塑形后的瓷土模型逐個(gè)檢查修形，這些做好的瓷土模型將首先燒結(jié)成熔融石英陶瓷芯。

渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)需要中空的渦輪葉片，只有高質(zhì)量的陶瓷芯是失蠟法鑄造的最好內(nèi)芯材料，它能夠在澆鑄金屬時(shí)依然能夠保持穩(wěn)定，在鑄件冷卻后有能通過化學(xué)工藝輕易溶解，在葉片中留下所需要的空氣通道。

這是等待進(jìn)行加工的瓷土模型，在外部包裹蜂蠟進(jìn)行失蠟法鑄造，才能得到渦輪葉片。瓷土模型可以制作成橫截面非常小，而且在加工過程中變形小。

在這里工作的都是女性，細(xì)心而有耐心的女性才能勝任這里單調(diào)乏味，又特別需要認(rèn)真負(fù)責(zé)態(tài)度的工作。

這些瓷土模型其實(shí)就是葉片中的空氣通道，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有空氣在其中通過，從而冷卻渦輪葉片保持工作穩(wěn)定。

工人正在準(zhǔn)備澆鑄接口。

這些接口將安裝二到四個(gè)葉片，這樣澆鑄熔融金屬時(shí)可以提高效率。

工人正在給陶瓷芯包裹蜂蠟，蜂蠟的作用是在鑄造范摸中形成空腔。

工人正在將蜂蠟葉片安裝到澆鑄接口上。

已經(jīng)包裹了陶瓷芯的蜂蠟葉片。

粗壯的結(jié)構(gòu)都是澆鑄時(shí)的金屬流道，葉片其實(shí)非常細(xì)小。

將葉片進(jìn)行最后加工，這樣熔融金屬就可以將空腔充滿，不會造成鑄造砂眼。

加工好的鑄造模型。

這里有很多類似的模型，生產(chǎn)不同規(guī)格的渦輪葉片。

下一步是將這些鑄造模型包裹瓷土，制作陶范。

工人將鑄造模型安裝的一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械上。

用機(jī)械手在陶土液中旋轉(zhuǎn)，使其均勻包裹住模型的任何部位。

這樣才能算合格。

之后加入特殊風(fēng)箱中，在外表噴淋瓷土，形成厚實(shí)的外殼。

操作機(jī)械的工人。

等待進(jìn)行加工的鑄造模型。

這是包裹陶土后的鑄造模型。

這里進(jìn)行風(fēng)干。

精密鑄造車間。

鑄造模型在這里進(jìn)行澆鑄。

首先要進(jìn)行加溫，將鑄造模型外部包裹的瓷土燒成陶瓷范模。

同時(shí)，將內(nèi)部的蜂蠟排出，形成鑄造空腔。

工人取出鑄造范模。

然后這些范模將澆鑄特殊合金溶液。

每種范模都要一種特別的熔爐進(jìn)行加工。

這是一種大型部件的范模生產(chǎn)。

溫度非常高。

最后，生產(chǎn)出的葉片還需要進(jìn)行X光探傷。

每個(gè)葉片都要進(jìn)行多角度探傷，防止出現(xiàn)任何瑕疵。

X光照片，可以看出葉片內(nèi)部的空腔。

工人正在對X光照片進(jìn)行檢查。

整個(gè)渦輪葉片生產(chǎn)工藝非常繁復(fù)，完全超越了珠寶制造工業(yè)，而這僅僅是“工業(yè)皇冠上的鉆石”――航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造的一小部分。

完整的葉片設(shè)計(jì)制造包括：葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，葉片強(qiáng)度設(shè)計(jì)，葉片材料設(shè)計(jì)，葉片制造工藝設(shè)計(jì)。葉片使用過程中的故障模式分析等。咱們今天展示的內(nèi)容只是很少的一部分。

從航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的發(fā)展歷程來看，材料、工藝與設(shè)計(jì)一體化的趨勢越加明顯。發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)是由低水平向高水平發(fā)展，葉片材料設(shè)計(jì)也是如此，設(shè)計(jì)階段不同，設(shè)計(jì)要求不同，設(shè)計(jì)方法不同，采用的材料和制造工藝也不相同。

End

來源：直觀學(xué)機(jī)械整理，歡迎轉(zhuǎn)載

資料源：國際金屬在線、航空制造網(wǎng)、刀具界、hawk26講武堂、環(huán)球網(wǎng)

評論處大家可以補(bǔ)充文章解釋不對或欠缺的部分，這樣下一個(gè)看到的人會學(xué)到更多，你知道的正是大家需要的。。。