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激光切割機(jī)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
2020-10-21

一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)從進(jìn)氣道到尾噴口的各個(gè)部件的上百種零件需激光切割,其中扇形葉型板、隔熱屏及化銑零件的激光切割為典型零件,讓我們從零件要求、選用設(shè)備、應(yīng)用結(jié)果方面來了解一下先進(jìn)激光切割技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用。



1. 扇形葉型板型孔激光精密加工

扇型塊是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)件,由內(nèi)到外分別由流道葉型板、大彎邊葉型板、葉片、T型葉型板和上葉型板經(jīng)高溫真空釬焊而成。

  

葉片為軋制件,為滿足釬焊對(duì)葉片與葉型板上的葉型孔裝配間隙的要求和各型孔位置度要求,流道葉型板、大彎邊葉型板和上葉型板的葉型孔加工允許采用激光切割。


保證零件的輪廓度、位置度和重熔層要求是該零件的難點(diǎn)。



2. 流道葉型板零件。

隔熱屏群孔激光精密切割隔熱屏呈錐形多環(huán)波,孔垂直于零件表面,數(shù)量2000~10萬個(gè)不等,該類零件一般采用鈑金成形和焊接工藝制造,熱處理后,殘留較大的變形,變形不易消除。


孔的加工是孔中心距波峰的位置精度,由于零件在自由狀態(tài)下偏差較大,孔的數(shù)量極多,一般的加工方法無法高效和質(zhì)量要求,所以需采用激光加工,如要加工的孔徑>0.8mm,孔采用激光環(huán)切的方法加工。


在零件存在圓度大、波高、波距偏差的情況下保證孔位置度要求是該零件的難點(diǎn)。


3. 隔熱屏零件?!?/p>

通過零件特征掃描,測(cè)量出零件上多個(gè)波的每一波峰的實(shí)際位置,再用多功能加工程序運(yùn)算調(diào)整每一排的打孔位置,實(shí)現(xiàn)環(huán)狀波型件軸向高精度打孔。


4. 零件特征掃描。


零件上的孔是垂直于零件表面的,傳統(tǒng)的追蹤方法是沿著加工方向追蹤,會(huì)產(chǎn)生一定的高度偏差。利用定向追蹤表面技術(shù),保證孔位置測(cè)量與加工的正確性,定向追蹤表面,通過應(yīng)用多個(gè)先進(jìn)功能保證了零件的要求,切孔完成的零件。



鈦合金化銑涂層


激光切割航空發(fā)動(dòng)機(jī)為提高性能,常設(shè)計(jì)出有特殊要求的零件。


機(jī)匣筒體,零件為鈦合金材料,在筒體上分布各種功能的安裝座及加強(qiáng)筋,該零件可以采用5mm厚的筒體用數(shù)控加工中心機(jī)械加工的方法制造,但存在鈦合金材料機(jī)械加工難度大、加工量大加工效率低、零件大而薄不易保證要求等多個(gè)問題。


采用化銑的加工方法可大幅度提高效率和質(zhì)量,降低成本,機(jī)匣筒體化銑是將零件制造成5mm厚的筒體鈦合金筒體,在零件表面涂防腐涂層,按筋和安裝座的形狀高精度地刻出形線,將需銑削表面的涂層去除,將零件浸入化銑液中浸蝕,完成零件的加工。


形線的精確高效刻型是化銑技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù),激光切割可滿足要求。


激光加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用包括激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面處理、激光增材制造等,其中激光切割占激光加工總產(chǎn)量的70%以上,是一項(xiàng)主要的激光工藝技術(shù)。



激光切割加工技術(shù)是推動(dòng)以航空、航天飛行代表的運(yùn)動(dòng)載工具向高性能、輕量化、長(zhǎng)壽命、短周期、低成本等方向發(fā)展的關(guān)鍵制造技術(shù),尤其在航空工業(yè),激光切割加工技術(shù)極大地促進(jìn)了航空制造技術(shù)的跨越發(fā)展。


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