一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法技术

本发明专利技术涉及航空发动机和燃气汽轮机领域，特别涉及一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法，包括制备旋流器毛坯步骤，所述旋流器毛坯由柱状锻制件制得，还包括制备旋流器半成品步骤和钳修步骤，所述制备旋流器半成品步骤为将旋流器毛坯依次经过车削加工和电火花加工，制得旋流器半成品，所述钳修步骤为按照旋流器成品要求修整旋流器半成品，制得旋流器成品，由于锻制件具有更优异的力学性能，配合两种加工方式，提高制得的旋流器成品的强度和韧性，提高了成品率，降低了加工成本和加工周期，使制得的旋流器成品能在航空发动机燃烧室内维持长时间稳定运行，避免旋流器的质量影响航空发动机燃烧室的使用寿命。

A process method for preparing aeroengine swirler by special machining technology

The invention relates to the field of aero-engine and gas turbine, in particular to a process method for preparing aero-engine cyclone by adopting special processing technology, including the steps for preparing cyclone blank, which is made of columnar forgings, the steps for preparing semi-finished products of cyclone and the steps for clamping and repairing. The semi-finished product step of the standby cyclone is turning and EDM in turn to produce the semi-finished product of the cyclone. The clamp repair step is to dress the semi-finished product of the cyclone according to the requirements of the finished product of the cyclone, and to produce the finished product of the cyclone. Because the forged part has better mechanical properties, the forged part is combined with the two processing methods. The strength and toughness of the finished product of the high-quality cyclone can improve the yield, reduce the processing cost and cycle time, make the finished product of the cyclone can maintain long-term stable operation in the combustion chamber of the aero-engine, and avoid the quality of the cyclone affecting the service life of the combustion chamber of the aero-engine.

【技术实现步骤摘要】
一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法
本专利技术涉及航空发动机和燃气汽轮机领域，特别涉及一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法。
技术介绍
旋流器是发动机中非常重要的零件之一，作用是形成火焰筒头部的回流区，降低气流速度，在火焰筒头部形成稳定的火源，保证燃烧室稳定的工作，常用于航空发动机的环形燃烧室中的叶片旋流器一般包括筒体和螺旋设置在筒体上的若干叶片，在相邻两片叶片之间形成旋流槽，由于旋流器叶片表面多为复杂型面，具有不同的曲度，难以直接进行切削加工。目前，航空领域发动机的叶片旋流器一般采用单件精密铸造加机械加工的方式制得，由于航空发动机对零部件的质量要求较高，叶片旋流器制备时，需要预先准备高精密铸模，再通过该铸模制得具有旋流器外形尺寸的半成品，最后再对半成品上的装配面和其他高精度要求的面进行精密机械加工，制得叶片旋流器成品，这种方式虽然在一定程度上减少了对叶片型面的整体切削加工量，但是，由于需要预先制备高精度的铸模，铸模的制备成本较高，相应的会增加叶片旋流器的制备成本、工序步骤和制备周期，同时，由于旋流器叶片厚度较薄，体积较小，型面较多，采用铸造方式制备叶片旋流器半成品容易受金属流动性的影响，导致制得的半成品上会出现较多的例如疏松、缩孔、孔洞等冶金缺陷，外型尺寸不稳定，不仅影响后续精密机械加工的基准选择以及加工余量的判断，还会导致制得的叶片旋流器不符合航空发动机的使用要求，成品率较低，且具有不易被发现的冶金缺陷的叶片旋流器，在使用时也会降低燃烧室的使用寿命，不利于航空发动机的长时间正常运行。综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前单件铸造航空发动机叶片旋流器的工艺方法，制备成本较高、周期较长，且制得的叶片旋流器容易出现冶金缺陷，导致叶片旋流器表面质量不稳定，影响后续加工，影响航空发动机的长时间正常运行的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前单件铸造航空发动机叶片旋流器的工艺方法，制备成本较高、周期较长，且制得的叶片旋流器容易出现冶金缺陷，导致叶片旋流器表面质量不稳定，影响后续加工，影响航空发动机的长时间正常运行的技术问题，提供了一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法，包括制备旋流器毛坯步骤，所述旋流器毛坯由柱状锻制件制得，还包括制备旋流器半成品步骤和钳修步骤，所述制备旋流器半成品步骤为：将旋流器毛坯依次经过车削加工和电火花加工，制得旋流器半成品，所述钳修步骤为：按照旋流器成品要求修整旋流器半成品，制得旋流器成品。本专利技术的一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法，通过采用柱状锻制件作为原材料，所述锻制件包括锻压件或锻制棒材，由于锻制件的金属组织更密实，且同种牌号的锻制件相对于铸件的冶金缺陷更少，具有更优异的力学性能，可相应的提高制得的旋流器的金属稳定性，延长旋流器的使用寿命，解决了现有采用铸造方式制备航空发动机用旋流器，制得旋流器的冶金质量不稳定的问题。进一步的，由于采用了车削加工和电火花加工配合的加工方式，通过车削加工获得旋流器叶片大致的外形尺寸，该外形尺寸相对于旋流器成品的叶片的外形尺寸留有加工余量，再通过特种加工技术，电火花加工完成旋流器叶片上复杂型面的加工，成型旋流器叶片上的复杂型面，两种加工方式配合加工，利用车削加工方式装夹定位方便、设备成本低、加工工艺简单的优点，去除柱状锻制件上的多余材料，一方面大幅度减少了后续的加工余量，缩短了整体加工周期，另一方面，利用车削加工预先去除了一部分原材料，减少了柱状锻制件的整体材料应力，使制得的旋流器的单个叶片的材料应力较小，在使用过程中不易受应力影响产生形变，使制得的旋流器成品金属质量稳定，形状稳定，能在航空发动机燃烧室内维持长时间稳定运行，避免旋流器的质量影响航空发动机燃烧室的使用寿命，同时，利用电火花加工的加工应力小、变形可控、尺寸精度高、质量稳定性好等优点，缩短了加工周期，两种加工方式配合进行，大幅度降低了生产符合航空发动机用旋流器的加工成本和加工周期，配合钳修操作，提高了旋流器成品表面质量，进一步使制得的旋流器成品符合航空发动机的高标准要求，提高了成品率，延长其使用寿命，使该工艺方法适合大批量航空发动机用旋流器的加工生产。作为优选，所述车削加工为将旋流器毛坯经过数控车床车削加工内孔和外表面，制得表面具有凸块的毛坯件，所述凸块的外形尺寸相对于旋流器成品的外形尺寸留有加工余量。所述车削加工为夹持旋流器毛坯一端，车柱状锻制件的外型面和内孔，加工旋流器毛坯端面倒角，车削加工在常规锻制件的机械加工领域中运用广泛，在航空领域，由于对柱状锻制件材料本身的强度和韧性要求较高，采用车削加工时预留的加工余量相对于普通锻制件材料车削加工预留的加工余量稍多，为后续机械加工过程打好了良好的基础形状，方便后续电火花加工的进行，缩短了加工周期，同时，也去除部分材料，减少了整体的材料应力，相应减少了后续电火花加工成型叶片的材料应力，使制得的旋流器成品的冶金质量更稳定，不易在使用过程中受外界环境影响而产生形变，以维持旋流器成品的长时间稳定使用。作为优选，所述电火花加工是按照旋流器成品叶片尺寸电火花成型所述凸块表面，成型旋流器叶片。所述电火花加工为沿旋流器毛坯轴向方向在所述凸块上成型内侧具有弧形面的旋流槽，成型旋流器叶片，电火花加工工艺在常规机械加工领域中运用广泛，适用于成型不规则型面，运用到本方案的航空发动机旋流器的加工工艺中，不仅方便成型旋流器叶片上的不规则型面，缩短了加工周期，提高了成品率，还由于制备航空发动机的旋流器的原材料一般为强度和韧性均较高的航空材料，传统机械加工较困难，而通过特种加工技术，利用电火花加工成型旋流器叶片，虽然会在成型的旋流器叶片表面和旋流槽底部形成重熔层，但是，配合钳修步骤去除重熔层后，也同样保证了制得的旋流器叶片的表面精度，使加工成型的旋流器符合航空领域的高标准要求。作为优选，所述旋流器毛坯由航空材料制得，所述航空材料的耐受温度为780℃-1200℃，常温抗拉强度850MPa-950MPa，延伸率大于42%。采用航空材料制得的旋流器，所述航空材料为钛合金材料、高温合金材料或粉末冶金材料中的一种，这些航空材料本身具有非常良好的强度或韧性，能适应于航空发动机对零部件的高标准要求，采用该类材料制得的旋流器，能适应于在航空发动机燃烧室的高温环境中长时间正常使用，维持航空发动机燃烧室的持久稳定运行。作为优选，还包括检验步骤，所述检验步骤为按照旋流器成品要求对旋流器成品进行的检验过程。按照旋流器成品要求对旋流器成品进行表面质量、加工尺寸等常规数据进行检测，确保制得的旋流器成品符合使用要求。作为优选，所述检验步骤为：将旋流器成品安装到试验用航空发动机上进行的试验检测。采用直接将制得的旋流器成品安装到试验用航空发动机上进行实际检测，一方面有利于测得批量生产的旋流器成品的强度、韧性、耐用寿命等信息参数，另一方面，也可根据测得的信息参数对旋流器成品加工工艺进行更优化的改进，以将得到的改进参数运用到航空领域其他零部件的开发加工中，使航空领域零部件的加工更便捷，降低航空领域机械零部件的整体加工难度和成本。作为优选，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法，其特征在于：包括制备旋流器毛坯步骤，所述旋流器毛坯由柱状锻制件制得，还包括制备旋流器半成品步骤和钳修步骤，所述制备旋流器半成品步骤为：将旋流器毛坯依次经过车削加工和电火花加工，制得旋流器半成品，所述钳修步骤为：按照旋流器成品要求修整旋流器半成品，制得旋流器成品。

【技术特征摘要】
1.一种采用特种加工技术制备航空发动机旋流器的工艺方法，其特征在于：包括制备旋流器毛坯步骤，所述旋流器毛坯由柱状锻制件制得，还包括制备旋流器半成品步骤和钳修步骤，所述制备旋流器半成品步骤为：将旋流器毛坯依次经过车削加工和电火花加工，制得旋流器半成品，所述钳修步骤为：按照旋流器成品要求修整旋流器半成品，制得旋流器成品。2.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述车削加工为将旋流器毛坯经过数控车床车削加工内孔和外表面，制得表面具有凸块的毛坯件，所述凸块的外形尺寸相对于旋流器成品的外形尺寸留有加工余量。3.如权利要求2所述的工艺方法，其特征在于：所述电火花加工是按照旋流器成品叶片尺寸电火花成型所述凸块表面，成型旋流器叶片。4.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：所述旋流器毛坯由航空材料制得，所述航空材料的耐受温度为780℃-1200℃，常温抗拉强度850MPa-950MPa，延伸率大于42%。5.如权利要求1所述的工艺方法，其特征在于：还包括检验步骤，所述检验步骤为按照旋流器成品要求对旋流器成品进行的检验过程。6.如权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：还包括制备半成品组合件步骤和切割步骤，所述制备半成品组合件步骤为：将旋流器毛坯依次经...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄春晓，姚琼，杨淞锧，兰远，吴超杰，
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