葉片鍛造技術(shù)知識(shí)筆記

1、葉片鍛造技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)1、發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，空氣連續(xù)不斷地被吸入壓氣機(jī)，并在其中壓縮增壓后，進(jìn)入燃燒室中，經(jīng)過噴油燃燒成為高溫高壓燃?xì)猓龠M(jìn)入渦輪中膨脹作功以驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)。經(jīng)過渦輪的氣流仍然具有較高的壓力和溫度，通過尾噴管以高速排出發(fā)動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生反作用推力。圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理圖2、葉片工作原理葉片的主要作用在于與發(fā)動(dòng)機(jī)腔體配合形成空氣或燃?xì)饨孛婕胺较虻牟粩嘧兓?，與主軸或渦輪盤等配合實(shí)現(xiàn)燃?xì)獍l(fā)生器高溫壓縮易燃?xì)饬?，同時(shí)能保證燃?xì)獾母咚倭鲃?dòng)并轉(zhuǎn)換成所需要的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力。3、擴(kuò)壓器定義緊隨透平或壓氣機(jī)葉片之后的通流面積逐漸擴(kuò)大的，使工質(zhì)流速降低以提高工質(zhì)靜壓的通道結(jié)構(gòu)。4、壓氣機(jī)葉片的工作原理

2、壓氣機(jī)是利用輸入的機(jī)械功對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，提高空氣的壓力，供后面的燃燒室燃燒用。壓氣機(jī)葉片對(duì)氣流增壓的原理，又有亞音速增壓和超音速增壓之分。5、亞音速壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)口小，出口大，亞音速空氣進(jìn)入后可通過后面的擴(kuò)張口減速增壓，氣流方向有斜向變正。6、超音速壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：氣流在該通道中基本不轉(zhuǎn)彎，是靠沖擊波突越將超音速氣流突降為亞音速氣流，從而達(dá)到提高氣體壓力的目的，這種靠沖擊波減速降壓的能力比亞音速要大。靜葉的作用是使氣流由斜變正，由斜變正就相當(dāng)于氣流的減速增壓。7、渦輪葉片渦輪的作用是將燃燒室后高溫高壓燃?xì)獾囊欢挤帜芰哭D(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，以帶動(dòng)壓氣機(jī)及有關(guān)附件。8、渦輪葉片也有動(dòng)葉

3、和靜葉，與壓氣機(jī)不同的是渦輪的靜葉在前.動(dòng)葉在后。渦輪的靜葉又叫導(dǎo)向葉片。導(dǎo)向葉片和動(dòng)葉葉柵的通道與壓氣機(jī)葉片相反，是收斂型通道。如圖所示。9、葉片受到的作用力葉片受到葉片自身的離心力，空氣產(chǎn)生的氣動(dòng)力，葉片受熱不均勻產(chǎn)生的熱應(yīng)力，葉片震動(dòng)產(chǎn)生的交變應(yīng)力，隨機(jī)載荷。10、熱疲勞現(xiàn)象當(dāng)容器或構(gòu)件由于其溫度的反復(fù)變化而引起其金屬材料的疲勞現(xiàn)象稱為熱疲勞。11、葉片的分類葉片按照功能分為壓氣機(jī)葉片和渦輪葉片。按照工作狀態(tài)可以分為轉(zhuǎn)子葉片和靜子葉片，即工作葉片和整流葉片。按照材料分類：可以分為鋁葉片，鋼葉片，鈦葉片，高溫合金葉片和高溫合金葉片。按照有無阻尼分為帶阻尼臺(tái)葉片和不帶阻尼臺(tái)葉片。按照是否是實(shí)

4、體，分為實(shí)心葉片和空心葉片，比如，零級(jí)調(diào)心葉片為了防止冰雹做成空心，靜葉片利用中心打孔來加潤滑油和冷卻軸承。12、壓氣機(jī)葉片越來越短，氣流在其中受到壓縮，其動(dòng)葉的轉(zhuǎn)角為三四十度，葉片??；渦輪機(jī)葉片越來越長，氣流在其中受到膨脹擴(kuò)張，其轉(zhuǎn)角大于100度，葉片厚，這是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理來確定的。13、葉片與葉輪之間的鏈接主要是通過榫頭榫槽連接的榫頭的形式有燕尾式，銷釘式和樅樹形。榫頭要求：在重量輕，尺寸小的條件下，盡量的牢固。榫頭和榫槽是間隙配合，給材料的膨脹留有余地。樅樹形榫頭各部分的應(yīng)力接近相等，承受能力強(qiáng)尺寸小，重量輕，工藝性差。14、現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)葉片制造技術(shù)具有以下主要特點(diǎn)：（1）主導(dǎo)制造技術(shù)

5、采用先進(jìn)制造工藝，例如毛坯制造，特別是批量生產(chǎn)中的毛坯制造應(yīng)盡量采用少、無切削加工的精密鍛造、高速擠壓、精密輥鍛等。（2）焊接技術(shù)方面：靜子葉片組件、可調(diào)葉片組件的真空釬焊，磨合金的感應(yīng)釬焊，渦輪葉片、渦輪導(dǎo)向葉片的擴(kuò)散釬焊、組件釬焊，以及渦輪葉片葉冠耐磨層的真空電弧釬焊、電弧堆焊、激光熔敷等技術(shù)的應(yīng)用。（3）葉片表面處理技術(shù)方面的表面噴丸強(qiáng)化，表面光飾，表面涂、鍍、滲防護(hù)層、耐磨層技術(shù)的應(yīng)用。（4）眾多的葉片質(zhì)量控制項(xiàng)目和特種檢測技術(shù)，如x射線，熒光、超聲波等物理檢測。15、發(fā)動(dòng)機(jī)葉片特性壓氣機(jī)決定了總增壓比，渦輪機(jī)限定了渦輪前溫度。16、渦輪機(jī)葉片早期渦輪葉片用鎳基變形高溫合金采用鍛壓技術(shù)

6、制造。其主導(dǎo)制造工藝為：下料剝皮頂鍛車錐體預(yù)鍛終鍛切邊熱處理銑榫頭磨榫齒葉身電解加工拋光。17、壓氣機(jī)葉片通常采用鍛壓技術(shù)制造壓氣機(jī)葉片主導(dǎo)的制造工藝主要有：（1）普通末段，然后拉、銑削榫頭，仿形加工葉身，拋光。（2）高速錘擠壓變形熱處理半精鍛制坯，機(jī)加榫頭，冷精軋無余量葉身。（3）高速錘擠壓半精鍛制坯，機(jī)加榫頭，精密溫輥鍛小余量葉身，化銑，真空熱處理，精拋光。（4）精密鍛造?；?，熱處理(或真空熱處理)，數(shù)控加工，拋光。（5）等溫鍛造，化銑，熱處理(或真空熱處理)，數(shù)控加工，拋光。（6）精密鍛造，化銑，熱處理，機(jī)加榫頭，冷精軋無余量葉身。（7）板材沖切，熱處理，無余量冷精軋。18、立體平版印

7、刷快速原型（stereolithography） 又稱為光敏液相固化法、光固化成形、立體光刻等，使最早出現(xiàn)的技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的快速原型技術(shù)。它是在樹脂槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，使其在激光束或紫外線光點(diǎn)的照射下快速固化。這種工藝方法適用于制造中小型工作，能直接得到塑料產(chǎn)品。它還能代替蠟?zāi)Ｖ谱鳚茶T模具，以及作為金屬噴涂模，環(huán)氧樹脂模和其它軟模的母模，是目前較為成熟的快速原型工藝。19、葉片設(shè)計(jì)的通用安全系數(shù)20、葉片選材應(yīng)依據(jù)的基礎(chǔ)原則是系統(tǒng)工程原則。系統(tǒng)工程是用來研究具有自動(dòng)調(diào)整能力的生產(chǎn)機(jī)械，以及象通訊機(jī)械那樣的信息傳輸裝置、服務(wù)性機(jī)械和計(jì)算機(jī)械等的方法，是研究、設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)用這些機(jī)械。2

8、1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片選擇基本程序（1）、根據(jù)使用溫度確定材料的室溫，高溫極限溫度。（2）、根據(jù)應(yīng)力場確定材料的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)強(qiáng)度。（3）、根據(jù)葉片的壽命、工作溫度、應(yīng)力場等確定葉片材料的疲勞強(qiáng)度，持久度，物理性以及化學(xué)性。（4）、根據(jù)上述要求確定材料的種類和金屬牌號(hào)。22、壓氣機(jī)載荷情況氣動(dòng)負(fù)載大，轉(zhuǎn)速高，離心力大，此外還有外物的進(jìn)入，外界條件的腐蝕性。壓氣機(jī)葉片材料的選擇條件（1）、低的熱膨脹系數(shù)（2）、高的比強(qiáng)度，比鋼度（3）、較高的抗腐蝕性、較好的組織性、較高的耐氧化性（4）、良好的沖擊韌性，斷裂韌性、高的疲勞韌性（5）、良好的制造工藝性，合理的性價(jià)比。壓氣機(jī)葉片應(yīng)具有較高的抗疲勞性，包括材料

9、的疲勞極限，過負(fù)載持久值，缺口敏感度，過負(fù)載損傷特性，此負(fù)載鍛煉強(qiáng)化特性等。材料的阻尼性能具有將部分振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)變成為其他形式的能量（主要是熱能）的能力，這種現(xiàn)象成為“內(nèi)耗”。表示這一特征的參數(shù)是材料的振動(dòng)衰減系數(shù)，用表示。葉片的振幅與材料的成反比。葉片材料特別是風(fēng)扇材料，要求具有較高的斷裂韌性和低的裂紋擴(kuò)展速度。23、渦輪葉片載荷情況高溫，高壓強(qiáng)烈沖刷氣動(dòng)力，自身離心力，交變力，熱應(yīng)力渦輪材料的選材條件（1）具有較高的高溫抗蠕變和持久斷裂能力，良好的中溫綜合性能。（2）具有良好的抗氧化及熱腐蝕能力。（3）較高的比強(qiáng)度和比剛度。（4）具有良好的導(dǎo)熱性能和盡可能低的熱膨脹系數(shù)。（5）具有長期組織

10、穩(wěn)定性，尤其是無使用溫度下拓?fù)涿芘畔嗟奈龀?。?）良好的制造(如鑄造、焊接、加工等)工藝性能。（7）較低的綜合成本、較長的壽命及較低的修理成本。24、葉片的主要失效形式主要有外物損傷，變形拉伸，斷裂。25、葉片發(fā)動(dòng)機(jī)常用材料有鋁合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金鈦合金的分類有鈦合金，+鈦合金，鈦合金。26、不銹鋼特性不銹鋼具有良好的抗腐蝕性能，高的強(qiáng)度、耐磨性和較寬的工作范圍，以及良好的工藝塑性。航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片所采用的不銹鋼為耐熱不銹鋼，工作溫度在400-600度，主要為馬氏體型耐熱不銹鋼。但由于比重較大，其比強(qiáng)度及抗鹽霧和抗燃?xì)飧g性能均不如鈦合金，因此在渦旋發(fā)動(dòng)機(jī)及高推重比的發(fā)動(dòng)機(jī)中已被

11、熱強(qiáng)鈦合金所取代。27、高溫合金工作溫度在600-1100度的葉片材料為高溫合金，它具有良好的熱穩(wěn)定性，熱強(qiáng)性和高溫組織穩(wěn)定性，可在高溫下長期承受氧化、燃?xì)飧g和復(fù)雜應(yīng)力的作用而可靠工作。主要適用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃端部件，渦輪葉片。高溫合金按照其基體元素的不同分為鎳基、鐵基和鈷基三類，按照形成方式不同分為變形高溫合金和鑄造高溫合金兩類。28、航空材料的發(fā)展航空葉片材料發(fā)展的趨勢(shì)高性能化(輕質(zhì)、高強(qiáng)、高模、高韌、耐高溫、抗氧化、耐腐蝕等)、低成本化。采用熱強(qiáng)性更好，抗熱腐蝕能力更高，并長期工作時(shí)組織穩(wěn)定的高溫合金，對(duì)于葉片零件，特別是渦輪葉片來說，是設(shè)計(jì)的首選。29、葉片模鍛件屬于眾多模鍛件中

12、的長軸類鍛件模鍛葉片按葉身型面單面加工余量的大小可分為四種。普通模鍛葉片：葉型加工余量為1.5-3mm。小余量模鍛葉片：葉型余量小子普通模鍛葉片。為0.5-1.5mm。半精鍛葉片：葉型余量小于小余量模鍛葉片，為0.3-0.5mm。精鍛葉片：葉型、安裝板內(nèi)側(cè)面鍛造余量為0.2-0.3mm然后經(jīng)化學(xué)銑切達(dá)到無余量。30、葉片鍛壓成形工藝類型按選用的鍛造設(shè)備分:主要有壓力機(jī)鍛壓成形、鍛錘鍛壓成形、螺旋壓力機(jī)鍛壓成形、高速錘擠壓成形、輥鍛機(jī)輥軋成形以及液壓機(jī)上等溫鍛成形等工藝。錘鍛壓力機(jī)特點(diǎn)作為鍛錘，鍛壓成形葉片，一般精度較低，只適用于普通模鍛葉片。熱模鍛壓力導(dǎo)向精度較好，適合于小余量葉片模鍛，精度較

13、高的設(shè)備也可用于半精鍛和精鍛工藝。31、葉片鍛件設(shè)計(jì)葉片主要由樟頭和葉身以及葉冠組成。榫頭是葉片和輪盤的連接部分，有燕尾形、校鏈形、安裝板形、銷軸形和樅樹形。轉(zhuǎn)子葉片多采用定位較好、安裝方便的燕尾形和樅樹形。葉身有變截面和等截面兩種，型面有直紋面、衍生面和其他形狀。葉片的結(jié)構(gòu)特征，大致可按榫頭、葉身、葉冠以及定位凸臺(tái)、阻尼臺(tái)等幾個(gè)部分。32、葉片的設(shè)計(jì)步驟如下：1)根據(jù)葉片的形狀、尺寸、材料和生產(chǎn)條件選擇模鍛方法。2)計(jì)算平衡角，確定鍛造平面，換算新坐標(biāo)系，確定設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。3)計(jì)算鍛件的真實(shí)尺寸。4)確定加工余量和公差。5)設(shè)計(jì)定位凸臺(tái)和選擇工藝基準(zhǔn)。6)繪制鍛件圖樣。33、合金渦輪葉片模鍛的主

14、要工序?yàn)橄铝?，探傷頂鍛車錐體預(yù)鍛終鍛。34、葉片精鍛工藝概述葉片精鍛工藝是一種新興的葉片鍛造工藝，它采用高精度的鍛造設(shè)備、完善的檢測和輔助處理工藝，開拓了葉片鍛造行業(yè)的新領(lǐng)域，使葉片鍛造工藝向前邁出了一大步。35、葉片精密鍛造工藝，主要特點(diǎn)是（1）葉片鍛件質(zhì)量特別是尺寸精度高（2）葉片鍛件的性能好。（3）材料利用率提高。（4）葉片制造生產(chǎn)效率提高。36、影響葉片余量和公差的因素有：葉片材料的影響。葉片尺寸的影響。加熱方式的影響。鍛壓設(shè)備的影響。葉片的加工方式的影響。葉片各部位的影響。37、葉片精鍛工藝的構(gòu)成葉片精鍛工藝主要由主導(dǎo)工藝、輔助工藝和葉片檢測等三部分組成。38、葉片校正熱矯正：熱校正

15、在液壓機(jī)或?qū)ｉT的熱校正壓力機(jī)上進(jìn)行，步驟是：首先將葉片在專用校正加熱爐中加熱幾分鐘，然后轉(zhuǎn)入模具中(模具預(yù)熱溫度與葉片加熱溫度相同)靜壓幾分鐘。39、葉片熱處理熱處理是決定葉片內(nèi)部組織好壞的最終環(huán)節(jié)。葉片熱處理面臨三個(gè)困難：（1）葉片組織性能的確保（2）葉片鍛件的保護(hù)（3）葉片鍛件受熱后的變形40、化學(xué)銑削化學(xué)銑削是把工件表面不需要加工的部分用耐腐蝕涂層保護(hù)起來，然后將工件浸入適當(dāng)成分的化學(xué)溶液中，露出的工件加工表面與化學(xué)溶液產(chǎn)生反應(yīng)，材料不斷地被溶解去除。工件材料溶解的速度一般為0.020.03毫米/分，經(jīng)一定時(shí)間達(dá)到預(yù)定的深度后，取出工件，便獲得所需要的形狀。41、葉片的工藝基準(zhǔn)和工藝凸臺(tái)

16、工藝基準(zhǔn)和工藝凸臺(tái)是提供葉片的機(jī)械加工定位和作檢驗(yàn)測量基準(zhǔn)使用。鍛件圖上必須標(biāo)明工藝基準(zhǔn)，當(dāng)葉片本身不能滿足工藝要求時(shí)，常在葉尖外端增加一個(gè)工藝凸臺(tái)。工藝凸臺(tái)做在距葉尖端一定距離，留出切除凸臺(tái)刀口，形狀有矩形、回柱形和方形等。矩形的工藝凸臺(tái)除作加工定位外，也用于電解加工時(shí)引入電流的電極臺(tái)；回柱形的、方形的工藝臺(tái)常作機(jī)械加工打頂針孔用。工藝凸臺(tái)的形狀和尺寸應(yīng)由機(jī)加工藝來確定。工藝凸臺(tái)的截面積，應(yīng)不大于葉身截面積，這樣可以直接用棒材模鍛成形，可合理利用金屬。工藝凸臺(tái)在級(jí)造工藝上也作切邊定位用，但有了工藝凸臺(tái)增加了葉片材料消耗，模具制造復(fù)雜，提高了葉片的制造成本。42、葉片鍛壓工藝過程設(shè)計(jì)（1）主導(dǎo)工藝方案的選定。在鍛件圖樣和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上，確定葉片鍛造的主導(dǎo)工藝，即確定毛坯類型、加熱方式、主成形方法和熱處理類型等。（2）工步的設(shè)計(jì)其中包括工步和工序件圖；工步和工序件的