激光小孔加工技术在航空工业中的应用及进展

主要介绍激光小孔加工技术在航空发动机制造领域的新进展，如ＹＡＧ板条激光器的实用化，激光飞行打孔技术，孔的自动检测以及激光小孔加工中心等。     

航空复杂壳体零件深孔加工技术研究

深孔加工在航空制造业中具有广泛需求,是加工难度最大的工序之一。复杂壳体零件是航空发动机的关键部件,其深孔加工质量直接影响航空发动机的服役性能和使用寿命。以航空复杂壳体零件为对象,针对航空复杂壳体零件深孔加工的工艺特点及难点,就目前现有深孔加工方法、深孔钻削力学、深孔钻削切屑形态与排屑方法、深孔加工在线监控及深孔加工设备等方面关键技术进行综述,并探讨了深孔加工未来的发展趋势。     

航空发动机气膜冷却孔的打孔工艺

本文介绍了国内外航空涡轮发动机气膜冷却孔的主要打孔工艺方法,并介绍了各种工艺方法的适用范围及存在的主要问题。文中还着重探讨了气膜冷却孔加工中再铸层及微裂纹问题,并针对国内技术水平和设备现状,提出了新机研制和批量生产应选用的打孔工艺方法。     

钛合金水助激光打孔试验研究

为了提高激光打孔的质量,采用水助激光扫描加工方法对钛合金进行激光打孔试验研究,通过响应曲面法设计试验,研究了各加工参数对孔径和孔锥度的影响关系。结果表明,对孔径的影响程度由大到小依次为激光器电流、脉冲频率和水泵电压;对孔锥度的影响程度由大到小依次为脉冲频率、激光器电流和水泵电压。当优选激光器电流33.6818 A、脉冲频率30.6818 kHz、水泵电压12.6818 V时,孔入口直径最小、孔出口直径最大、孔锥度最小。同时,还发现水助激光加工通孔直径大于空气中加工,但孔锥度减小了33.2%。     

两次穿透法电火花打孔技术研究

针对某新型航空发动机燃烧室外壁某排孔，孔深为６ｍｍ，孔径为Φ１ｍｍ，采用数控电火花机床进行两次穿爱法电火花打孔技术的试验研究 。     

难加工材料精密孔高效珩磨技术研究进展

珩磨技术凭借加工精度高、材料去除率大的优势,广泛应用于精密孔加工.航空发动机广泛采用高温合金、钛合金、不锈钢等航空难加工材料,其难加工性降低了珩磨加工的材料去除及误差修正能力,限制了珩磨工艺在航空发动机精密孔加工中的进一步应用.为突破难加工材料珩磨工艺瓶颈,对难加工材料珩磨工艺特性进行分析,并以高效精密珩磨工艺及工具为切入点,归纳了航空难加工材料精密孔高效珩磨技术现状,并对其发展趋势进行了预测.     

航发涡轮叶片气膜孔的磨削加工实验

针对目前航空发动机涡轮叶片气膜孔加工精度低和重熔层难去除的问题,提出了"电火花打孔、磨削扩孔"的新型气膜孔加工工艺,研制出小孔磨削专用微细CBN砂轮并对电火花气膜孔进行了磨削工艺实验。实验结果表明:经磨削加工后气膜孔圆度降低50.9%,孔径尺寸标准差降低90.7%,表面粗糙度降低65.9%,重熔层被全部去除,证明了航发涡轮叶片气膜孔磨削加工的可行性。     

涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展

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。     

基于电火花-电解复合加工方法的微小孔制造

航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔的制造一直是难点所在。提出了微小孔电火花-电解同步复合加工方法,通过电火花加工和电化学溶解同步进行,实现小孔的高效无重铸层制造。针对电火花-电解复合加工方法进行了试验研究,观测了复合加工过程中的试验现象,研究了加工过程中的电压电流波形和加工产物成分,计算了电化学溶解作用占复合加工材料去除量的比例,分析了工作液电导率对电极损耗的影响,比较了复合加工与纯电火花加工后的微小孔加工质量。试验结果表明,电火花-电解复合加工可以在微小孔制造完成的同时,有效去除孔壁上的重铸层。提出的方法可以为实现航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔的高效无重铸层制造提供新的解决途径,并可用于其他微小群孔类零部件的加工。     

多轴数控电火花高速小孔加工技术

分析介绍了电火花高速小孔加工原理和特点,重点叙述了围绕提高航空发动机叶片气膜孔加工质量,对若干关键技术进行攻关提升以及多轴数控电火花高速小孔加工技术和设备在航天、航空等关键制造业的应用情况.     

喷雾器激光精密定位焊

在新型航空发动机的研制中，喷雾器是实现发动机加力的关键零件之一，由于装配精度要求高，采用传统的加工工艺，满足不了要求。采取改变激光电源的线路、合理的编写加工程序等措施，在现有的一台激光打孔机上，实现了激光精密定位焊接喷雾器。这不仅满足了较高的工艺要求，还大大地提高了生产效率，产品合格率达到９０％以上。     

航空发动机高品质小孔电液束加工技术

论述了电液束加工技术的内涵、应用,重点介绍了电液束作为一种优质小孔冷加工技术对航空发动机涡轮叶片制孔应用的重要性,展望了电液束加工技术在高性能发动机研制中的应用前景。     

电火花加工环形多层气膜孔

介绍了高精度航空发动机环形多层气膜孔的多电极电火花加工技术。采用ＲＤ１－Ａ型多电极数控电火花机床,优选ＥＤＭ参数,有效地提高了气膜孔的加工质量和效率。     

一种整体叶盘的加工方法--线性摩擦焊

论述了在一些现代发动机风扇、压气机中采用的整体叶盘结构的特点、使用情况与加工方法,着重介绍了一种整体叶盘最新的加工方法──线性摩擦焊。分析了这种方法的加工原理、特点与成用前景。通常,航空燃气涡轮发动机的压气机及风扇工作叶片（即转子叶片）均用其叶身下的排头（多为燕尾型）装于轮盘轮缘的样槽中,再用锁紧装置将叶片锁定于轮盘中。80年代中期,在航空发动机结构设计方面,出现了一种称之为“整体叶盘”或简称“叶盘”（Blisk）的结构。它是将工作叶片和轮盘作成一体,省去了连接用的样头、样槽,使零件数目大大减少、结构…     

GH4037合金毫秒激光倾斜打孔试验与仿真

针对航空发动机涡轮叶片气膜冷却孔加工问题,选取GH4037合金为研究对象,利用德国德玛吉精密激光打孔机床进行毫秒激光倾斜打孔试验,并采用COMSOL软件进行仿真。在倾角为15°的情况下,测试了激光光束离焦量分别为负离焦、零离焦和正离焦情况下的打孔质量,在零离焦打孔时,不仅打孔深度较大,且在入口处的圆度较好,横纵向孔径差值最小。在30°和45°2种倾角下进行打孔试验对比,结果表明：在零离焦情况下,激光脉冲数为180、重复频率为60 Hz、脉宽为1 ms、脉冲能量为1.2～1.8 J,且在无辅助气体的斜孔加工条件下,倾斜角度为30°时的孔形形貌较好,倾斜角度为45°时的孔形形貌较差,主要原因在于倾斜角度增大,靶材反射率提高,靶材表面的光斑面积增加,孔口处的燃烧效应增强,产生明显的二次烧蚀现象。采用COMSOL软件的固体传热和变形几何模块对打孔过程进行仿真,仿真结果可在一定程度上预测试验结果。     

航空发动机高速防滑轴承的加工问题研究

针对航空发动机高速防滑轴承的加工关键──外环波瓣形滚道的加工问题，提出了一个采用直线电机的计算机控制磨削方案，介绍了解决的关键技术问题和实际加工结果．该方法已用于某型号航空发动机主轴轴承的加工．     

提高激光打孔加工质量的途径

以激光加工工艺理论为基础并结合激光打孔加工生产实践,介绍了合理选择激光器并以改善激光光束为突破口,最终得到提高小孔激光加工精度和质量的方法.     

高能束流加工技术在航空领域的应用进展

以激光/电子束为代表的高能束流加工是航空装备研制中不可或缺的技术,也是当今先进制造技术发展的前沿领域。本文分别介绍了高能束流加工技术在航空结构的焊接、增材制造、表面改性中的应用：激光/电子束焊接实现了飞行器大尺寸机身结构与航空发动机结构的整体化。激光/电子束增材制造实现了复杂结构的轻量化与快速成形,并广泛应用于发动机叶片修复。在表面改性方面,激光冲击强化大幅改善了航空结构的疲劳性能;超快激光可用于涡轮叶片气膜孔的高精度制备以及表面微纳功能结构的制备;电子束加工出的表面尖峰大幅提升了金属-复材接头的强度。最后,从新材料、新结构、加工过程质量监控这3个方向对高能束流加工技术的发展趋势进行了展望。     

飞秒激光带热障涂层叶片气膜孔加工技术研究进展

航空发动机涡轮叶片采用热障涂层技术和气膜孔冷却技术可以大大提升叶片的耐温能力,因此可以显著提高发动机的工作温度使其具有更高的推重比和效率。而在带有热障涂层叶片上实现高品质和高精度冷却气膜孔的加工是发动机制造技术的难点。由于飞秒激光加工具有材料无选择性、无热影响区及加工精度高等特点,因此飞秒激光成为加工带热障涂层叶片气膜孔的研究热点。阐述了飞秒激光与叶片涂层和基体材料的作用原理和飞秒激光微孔加工的技术特点,介绍了飞秒激光带热障涂层叶片气膜孔加工技术的研究过程和发展现状,展望了该技术在高精度带热障涂层叶片气膜孔制造中的应用前景。     

数字化COE模式的研究及在航空发动机叶片中的应用

如果说航空发动机是飞机的心脏，那么叶片就是发动机心脏中的关键组成部分。叶片是航空发动机中非常关键的一类典型零件，具有种类多、数量大、形面复杂、几何精度要求高等特点。在航空发动机零件中，叶片是寿命较短的零件，因此发动机叶片的制造品质直接影响到发动机性能与寿命。在现代战争条件下，对于航空发动机的零部件制造效率和制造质量提出较高要求，其中叶片作为发动机中数量最大的一类零件，其制造效率直接影响发动机整体制造效率，而叶片的制造品质直接影响到发动机性能与寿命。对叶片加工采用数字化技术，已成为当今世界发动机叶片制造手段的潮流与方向[1-5]。