一种涡轮转子空心叶片的制造方法技术

技术编号:18617495 阅读:1 留言:0更新日期:2018-08-07 20:36
本发明专利技术涉及航空发动机和燃气轮机领域,尤其是航空发动机燃烧室中的涡轮转子空心叶片的加工工艺方法,叶片采用锻件作为原材料,所述叶片加工工艺步骤包括(1)切割加工;(2)铣削或电火花加工;(3)试装配;(4)预置钎料;(5)真空钎焊;(6)精铣:(7)穿孔;(8)抛光,本加工工艺方法,操作简单,解决了现有的采用精密铸造后在精加工的方式制作的涡轮转子空心叶片不仅生产成本高、周期长、报废率高而且冶金缺陷很难避免,铸件尺寸和质量不稳定,成品率低、从而降低涡轮转子使用寿命对航空发动机的整体性能产生不利影响等问题。

A manufacturing method for hollow blade of turbine rotor

The invention relates to the processing technology of a turbine rotor hollow blade in the aero engine and gas turbine, especially in the aero engine combustion chamber. The blade uses forgings as raw material, and the process steps of the blade are (1) cutting; (2) milling or EDM; (3) trial assembly; (4) (4) Brazing filler metal; (5) vacuum brazing; (6) fine milling: (7) perforation; (8) polishing; this processing method is easy to operate. The existing hollow blade of turbine rotor made of precision casting in fine processing is not only high in production cost, long period, high rate of scrap and hard to avoid metallurgical defects, but also difficult to avoid. The unstable size and quality of the parts, the low yield, and the reduction of the service life of the turbine rotor have adverse effects on the overall performance of the aeroengine.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮转子空心叶片的制造方法
本专利技术涉及航空发动机
,尤其是航空发动机的涡轮转子空心叶片的制造方法。
技术介绍
航空发动机涡轮转子空心叶片是航空发动机中非常关键的零件,其内部密集分布有复杂的冷气流道内部型腔,外部带有流线形型面,整个零件结构十分复杂,因此对零件的材料和加工工艺要求极高,常规工艺方法难以制造,普遍采用整体精密铸造后在精加工的工艺方式,但整体精密铸造件存在以下问题:1:采用特种精密铸造方法制造的航空发动机涡轮叶片,须制作高精密度陶瓷型芯,每种叶片一般须进行多次工艺试验确定型芯结构、铸造收缩量、补偿量等工艺参数,最终才能够正式制备出合格型芯,因此该型芯设计难度大、试验过程复杂、加工难度大、检测难度大、合格率低、周期长。2:采用特种精密铸造方法制造的航空发动机涡轮叶片,每件叶片铸造工序完成后,型芯不可重复使用,均须将叶片内部型芯破坏后才能取出,故使用该种方法加工发动机叶片成本十分高昂,一般定型制造一种发动机叶片,均需要耗时几年以上,不利于新型叶片快速研发。3:叶片内部的冷气流道内部型腔,采用精密铸造后在进行精加工的工艺方法,内部型腔的加工尺寸和精度不易保证,从而导致叶片的报废率高。4:精密铸造的发动机叶片,常常存在不同程度的冶金缺陷如疏松、缩孔、孔洞,导致其力学性能低于同种材料牌号的锻件,而且叶型尺寸精度较差,批量质量稳定性不好,导致成品率较低。综上所述,目前亟需一种技术方案解决现有的采用精密铸造后在精加工的方式制作的涡轮转子空心叶片不仅生产成本高、周期长、报废率高而且冶金缺陷很难避免,铸件尺寸和质量不稳定,成品率低、从而降低涡轮转子使用寿命对航空发动机的整体性能产生不利影响等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的采用精密铸造后在精加工的方式制作的涡轮转子空心叶片不仅生产成本高、周期长、报废率高而且冶金缺陷很难避免,铸件尺寸和质量不稳定,成品率低、从而降低涡轮转子使用寿命对航空发动机的整体性能产生不利影响等问题。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为:一种涡轮转子空心叶片的制造方法,叶片采用锻件作为原材料,所述叶片加工工艺步骤如下:(一)切割加工:采用切割机将锻件毛坯切割分成上叶片和下叶片;(二)铣削或电火花加工:采用铣床或电火花分别加工上叶片和下叶片的相互结合的分割面,以获得叶片的内部型腔,加工尺寸精度符合机加工艺要求;采用铣床或电火花加工上叶片和下叶片的外表面获得叶片外形,加工尺寸精度符合机加工艺要求;(三)试装配:试装上述零件,修磨叶片分割面,确保上叶片和下叶片接触的分割面间隙小于0.1mm;(四)预置钎料:在上叶片或下叶片的分割面上粘贴带状或箔状钎料;(五)真空钎焊:采用夹紧装置固定上、下叶片,放入真空钎焊炉内,按焊接工艺进行真空钎焊;(六)精铣:采用铣床加工叶片整个外表面符合工艺要求;(七)穿孔:采用穿孔机加工叶身上气膜孔符合工艺要求;(八)抛光:对叶片外表面机械抛光符合工艺要求。金属锻件的冶金工艺成熟,操作方法简单,因此涡轮转子空心叶片采用锻件作为原材料晶加工与精密铸造的涡轮转子空心叶片相比,无需专用铸造设备和制作高精度的铸模、型芯及浇注系统,大幅降低前期准备时间,节约成本,缩短了叶片的制作生产周期;锻件金属性能好,因此采用机加工叶片锻件成型叶片较铸造成型的叶片金属性能稳定,避免了铸造过程中的疏松、缩孔、孔洞等缺陷;叶片内部有冷气流道内部型腔,采用切割机将锻件毛坯切割剖分成上叶片和下叶片,再采用铣床或电火花加工叶片的分割面以获得上叶片的内部型腔和下叶片的内部型腔,采用铣床或电火花加工上叶片和下叶片的外表面获得叶片外形,采用夹紧装置固定上叶片和下叶片后,放入真空钎焊炉内,按焊接工艺进行真空钎焊成型,整个加工工艺较精密铸造后在进行冷气流道的内部精加工的工艺方法,通过分割面加工内部型腔的工艺成熟且精度容易得到控制从而大大提高叶片的成品率;采用真空钎焊,焊接过程中涡轮转子空心叶片的变形小,成品率高并且质量稳定性好,本加工工艺方法,操作简单,解决了现有的采用精密铸造后在精加工的方式制作的涡轮转子空心叶片不仅生产成本高、周期长、报废率高而且冶金缺陷很难避免,铸件尺寸和质量不稳定,成品率低、从而降低涡轮转子使用寿命对航空发动机的整体性能产生不利影响等问题。优选的,步骤1中所述上叶片和下叶片对应位置上开有定位销孔,上叶片和下叶片对应位置上开有定位销孔,使上叶片和下叶片对位准确,保证叶片一次装夹到位,避免叶片重复装夹、找正带来加工误差。优选的,所述叶片上开有至少2个定位销孔且所述定位销孔设置于叶片的对角线位置,定位销孔设置于叶片上的对角线位置上,通过在定位销孔位置上插入定位销,可使上叶片和下叶片固定,避免上、下叶片在装夹过程中移动。优选的,所述上叶片和下叶片的外表面均预留0.5㎜~1㎜的加工余量,通过在上叶片和下叶片的外表面均预留0.5㎜~1㎜的加工余量,方便后续机加工调整叶片外表面的精度。优选的,步骤八抛光后采用有机溶剂清洗加工成型的叶片,保证叶片表面干净无油污。优选的,清洗后检验所有加工尺寸、粗糙度、清洁度和标印符合产品工艺要求。优选的,所述锻件的原材料为棒材,选用棒材作为原材料,可大幅缩短备料周期、降低了原材料成本,且冶金质量稳定性好。与现有技术相比,本专利技术的优点在于:本专利技术金属锻件的冶金工艺成熟,操作方法简单,因此涡轮转子空心叶片采用锻件作为原材料晶加工与精密铸造的涡轮转子空心叶片相比,无需专用铸造设备和制作高精度的铸模、型芯及浇注系统,大幅降低前期准备时间,节约成本,缩短了叶片的制作生产周期;锻件金属性能好,因此采用机加工叶片锻件成型叶片较铸造成型的叶片金属性能稳定,避免了铸造过程中的疏松、缩孔、孔洞等缺陷;叶片内部有冷气流道内部型腔,采用切割机将锻件毛坯切割剖分成上叶片和下叶片,再采用铣床或电火花加工叶片的分割面以获得上叶片的内部型腔和下叶片的内部型腔,采用铣床或电火花加工上叶片和下叶片的外表面获得叶片外形,采用夹紧装置固定上叶片和下叶片后,放入真空钎焊炉内,按焊接工艺进行真空钎焊成型,整个加工工艺较精密铸造后在进行冷气流道的内部精加工的工艺方法,通过分割面加工内部型腔的工艺成熟且精度容易得到控制从而大大提高叶片的成品率;采用真空钎焊,焊接过程中涡轮转子空心叶片的变形小,成品率高并且质量稳定性好,本加工工艺方法,操作简单,解决了现有的采用精密铸造后在精加工的方式制作的涡轮转子空心叶片不仅生产成本高、周期长、报废率高而且冶金缺陷很难避免,铸件尺寸和质量不稳定,成品率低、从而降低涡轮转子使用寿命对航空发动机的整体性能产生不利影响等问题。本申请其他实施方式的有益效果是:1.上叶片和下叶片对应位置上开有定位销孔,使上叶片和下叶片对位准确,保证叶片一次装夹到位,避免叶片重复装夹、找正带来加工误差。2.定位销孔设置于叶片上的对角线位置上,通过在定位销孔位置上插入定位销,可使上叶片和下叶片固定,避免上、下叶片在装夹过程中移动。3.通过在上叶片和下叶片的外表面均预留0.5㎜~1㎜的加工余量,方便后续机加工调整叶片外表面的精度。4.选用棒材作为原材料,可大幅缩短备料周期、降低了原材料成本,且冶金质量稳定性好。附图说明图1为本专利技术涡轮转子空心叶片的加工工艺的流程图;图2为本专利技术涡本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种涡轮转子空心叶片的制造方法,其特征在于:叶片采用锻件作为原材料,所述叶片加工工艺步骤如下:(一)切割加工:采用切割机将锻件毛坯切割分成上叶片和下叶片;(二)铣削或电火花加工:采用铣床或电火花分别加工上叶片和下叶片的相互结合的分割面,以获得叶片的内部型腔,加工尺寸精度符合机加工艺要求;采用铣床或电火花加工上叶片和下叶片的外表面获得叶片外形,加工尺寸精度符合机加工艺要求;(三)试装配:试装上述零件,修磨叶片分割面,确保上叶片和下叶片接触的分割面间隙小于0.1mm;(四)预置钎料:在上叶片或下叶片的分割面上粘贴带状或箔状钎料;(五)真空钎焊:采用夹紧装置固定上、下叶片,放入真空钎焊炉内,按焊接工艺进行真空钎焊;(六)精铣:采用铣床加工叶片整个外表面符合工艺要求;(七)穿孔:采用穿孔机加工叶身上气膜孔符合工艺要求;(八)抛光:对叶片外表面机械抛光符合工艺要求。

【技术特征摘要】
1.一种涡轮转子空心叶片的制造方法,其特征在于:叶片采用锻件作为原材料,所述叶片加工工艺步骤如下:(一)切割加工:采用切割机将锻件毛坯切割分成上叶片和下叶片;(二)铣削或电火花加工:采用铣床或电火花分别加工上叶片和下叶片的相互结合的分割面,以获得叶片的内部型腔,加工尺寸精度符合机加工艺要求;采用铣床或电火花加工上叶片和下叶片的外表面获得叶片外形,加工尺寸精度符合机加工艺要求;(三)试装配:试装上述零件,修磨叶片分割面,确保上叶片和下叶片接触的分割面间隙小于0.1mm;(四)预置钎料:在上叶片或下叶片的分割面上粘贴带状或箔状钎料;(五)真空钎焊:采用夹紧装置固定上、下叶片,放入真空钎焊炉内,按焊接工艺进行真空钎焊;(六)精铣:采用铣床加工叶片整个外表面符合工艺要求;(七)穿孔:采用穿孔机加工叶身上气膜孔符合工艺要求;(八)抛光:对叶片外表面机械抛光符合工艺要求。2.如权利要求1所述的一种涡轮转...

【专利技术属性】
技术研发人员:张云杰吴超杰韩勇黄林娄涛凌贵方
申请(专利权)人:广汉天空动力机械有限责任公司
类型:发明
国别省市:四川,51

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