涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展.pdf

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1、AeroengineTechnologyofLargeCommercialAircraft大飞机发动机技术涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展DevelopmentofMachiningTechnologyGasHolesonTurbineBlades中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司　　朱海南　齐歆霞气膜孔加工技术作为先进航空发动机制造关键技术而被广泛应用，气膜孔加工质量直接关系到发动机的使用安全，应引起重视，同时也作为特种加工技术的重要应用领域而得到迅速发展。构改进之一，大大提高了发动机的性外30%应归于高温合金和铸造加工能，同时也对气膜孔加工技术提出了工

2、艺的改进。随着航空发动机技术更高的要求。随着制造技术的发展，的发展，出现了许多先进的涡轮叶片气膜孔加工新技术也不断出现，在传冷却技术，其发展趋势如图1所示。朱海南统的激光打孔（Laser）、电火花高速提高涡轮进口温度是增大和提工程师，现任沈阳黎明航空发动打孔（EDM）、电化学打孔（ECM）等高发动机推力与推重比的重要手段。机（集团）有限责任公司电加工技术研究室主任，主要从事航空发动机电加工方法的基础上，又发展了激光电在材料耐温能力有限的前提下，涡轮加工技术研究。火花复合打孔、电解电火花复合打孔叶片冷却技术成为了提高涡轮进口等新工艺，去除重熔层技术在磨粒流温度、保证涡

3、轮在高温环境下可靠工涡轮是航空发动机中热负荷和的基础上，又发展应用了化学研磨技作的可行且高效的途径。为此，世界机械负荷最大的部件，涡轮叶片的工术、电解质-等离子加工等新技术，航空发动机设计与制造商研究和开作环境尤为恶劣，在发动机循环中，为提高涡轮叶片气膜孔加工质量、技发了大量的涡轮叶片冷却技术，成功它承受着燃烧后的高温高压燃气冲术水平和生产效率做出了重要贡献。地验证和应用了冲击、对流、气膜、复击，其制造技术也被列为现代航空发合冷却、铸冷和超冷等叶片技术，并动机的关键技术。发动机性能很大气膜冷却技术的发展和应用且在提高涡轮进口温度（进而提高涡程度上取决于涡轮进口温度的

4、高低，据统计，涡轮前温度平均每年升扇发动机的性能）方面取得了很好它受涡轮叶片材料的限制。对这些高25K，其中约15K是依靠冷却技术的效果。图2为涡轮叶片及其内部部件进行连续不断的冷却，可以允的进步取得的。在过去的三、四十年冷却通道的形式图。许它们的工作环境温度超过材料的中，涡轮进口温度提高了大约450K。熔点，这样仍能安全可靠的工作，气其中70%是由于涡轮工作叶片和导气膜孔加工技术膜冷却技术是具有代表性的重要结向叶片的高效冷却设计取得的，而另气膜冷却技术的主要结构特点2011年第13期·航空制造技术71专题SPECIALTOPIC于0.05mm，个别孔存在微裂纹，但

5、不进入基体。另外激光打孔对高硬度、非导体材料的微小孔、孔数量很大的零件进行加工也很有优势，如发动机扩散器隔热屏等结构件的打孔加工。2　电火花打孔高速电火花打孔加工原理是在旋转的中空管状电极中通以高压工作液，冲走加工屑，同时保持高电流密度连续正常放电。电极旋转可使端面损耗均匀，不致受高压、高速工[1]作液的反作用力而偏斜。在气膜冷却孔主要打孔工艺方法中，电火花打孔工艺应用的时间最长，技术也最为成熟。电火花打孔工艺最突出的特点是，其重熔层厚度仅有激光打孔重熔层厚度的一半，可控制在0.02mm以下，能够满足所有发动机热端部件的冶金质量要求。对于某些位于叶身型面的气膜冷却孔

6、，国外标准允许有少量重熔层存在，且均使用高速电火花打孔机床，重熔层厚度一般控制在0.04mm以内。近年来随着数控技术的发展，国外一些公司开始装备多轴、多通道数控电火花专用打孔机，其加工效率与激光打孔工艺已有可比性，国外航空是在涡轮叶片前缘、叶身型面等部位其加工范围为孔径：0.01~1.0mm；发动机热端部件正越来越多地采用设计了大量的气膜孔，孔径一般在孔深：5~15mm。孔的特征为喇叭电火花打孔加工工艺，这已成为近年0.2~0.8mm，空间角度复杂。因而，气口，锥度，不圆度，不直度，粗糙度来的新趋势。图3为多轴数控高速膜孔的加工技术成为涡轮叶片制造Ra=6.3μm。

7、孔壁冶金质量为有电火花小孔机加工叶片气膜孔示意的关键技术之一。0.15mm的重熔层。图。目前，叶片气膜冷却孔的加工主（2）旋切打孔：激光束旋转，工电火花打孔工艺主要适用于以要采用激光打孔、电火花打孔、电液件旋转。其优点为孔壁冶金质量好，下4个方面：对重熔层厚度有严格要束打孔等方法，各种方法均有各自的孔形规矩，孔径不受限制。其缺点为求的零部件；非圆异形孔的加工；加特点。激光打孔效率高，但重熔层较孔深受限。工路线不开敞、无法用激光方法加工厚；电火花打孔重熔层相对较薄；而激光打孔的优点是不论材料的的气膜冷却孔；材料用电化学打孔电液束打孔无重熔层，质量好，但效种类和硬度