航空發動機渦輪葉片鑄造工藝，這才是頂級的機械製造！
【機械cax360第384期】航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械，為航空器提供飛行所需動力的發動機，其製造過程十分複雜，發動機的性能很大程度上取決於葉片型面的設計和製造水平。這期主要介紹渦輪葉片的組成和鑄造成型工藝過程。
01 渦輪葉片組成
為了完成由燃氣化學能到轉子機械能的轉化，渦輪葉片在結構上主要由葉冠、葉身、緣板、葉根四部分組成。
葉身：其功能主要是實現葉片的氣動特性。葉身不同高度的截面形狀通過氣動設計來選取，周向上相鄰葉片的葉身之間構成氣流通道，供高溫、高壓燃氣流過並膨脹做功；同時，葉身型面還兼具調整氣流方向的功能，保證氣流進入排氣系統時軸向速度均勻。
緣板：其功能主要是形成獨立的氣流通道，保證高溫燃氣不會流入氣流通道以外的渦輪盤、密封、支承等其他耐溫性較差的部件。緣板介於葉身與葉根之間，一般採取方形結構，上下分別通過過渡段和葉身、葉根連接，同一級轉子的葉片緣板組成一個封閉的環形結構。
葉根：其功能主要是連接葉片和輪盤，以便將功率傳輸到與輪盤相連的轉子軸上。葉根靠上、和緣板連接的部分稱為伸根。葉根下端，連接渦輪盤的部分一般採用樅樹形榫頭，其優點有：榫頭的周向尺寸較小，可在輪緣上安裝較多的葉片，輸出功率大；多個齒面傳力，承載能力強，安全裕度大；接觸面積較大，有利於散熱和摩擦減振；間隙配合，受熱後能夠自由膨脹，可以減小熱應力；拆裝方便等。
葉冠：為了提高渦輪效率，常在葉片的上端採用一個類似緣板的葉冠結構。其作用是：減小葉尖由葉盆向葉背的漏氣，降低二次損失，提高渦輪效率；相鄰葉片的葉冠之間的摩擦可以吸收震動能量，起到減振作用；同一級轉子葉片的葉冠相互抵緊，可增強葉片的剛性，提高其抗振強度；帶冠葉片可以採用對氣動性更為有利的薄葉型。目前，常用的葉冠形狀主要為平行四邊形和鋸齒形葉冠。
02 渦輪葉片加工製造
葉片是一類典型的自由曲面零件，加工這類零件時都有一個特點：薄，加工時易變形，並且材質通常為不鏽鋼、蒙乃爾合金、INCONEL、鈦和鎳為基礎的難加工合金材料，更增添了加工的困難度，同時對加工工藝與加工用的刀具提出了更高的要求。
在葉片的加工中，葉片加工難點有以下3個方面：銑工藝圍帶處，葉根的加工，銑拉筋孔。
再看看國外某工廠鑄造工藝製造航空發動機的渦輪葉片全過程。
首先將瓷土通過粉碎機打碎，製作渦輪葉片的內芯。
工作人員正在將塑形後的瓷土模型逐個檢查修形，做好的瓷土模型將燒結成熔融石英陶瓷芯。
渦輪噴氣式發動機需要中空的渦輪葉片，只有高質量的陶瓷芯是失蠟法鑄造的最好內芯材料，它能夠在澆鑄金屬時依然能夠保持穩定，在鑄件冷卻後有能通過化學工藝輕易溶解，在葉片中留下所需要的空氣通道。
已經包裹了陶瓷芯的蜂蠟葉片
將葉片進行最後加工，這樣熔融金屬就可以將空腔充滿，不會造成鑄造砂眼。
機械手在陶土液中旋轉，使其均勻包裹住模型的任何部位，這樣才能算合格。
機械手將模型加入特殊風箱中，在外表噴淋瓷土，形成厚實的外殼。
包裹陶土後的鑄造模型，再進行風乾處理
接著要進行加溫，將鑄造模型外部包裹的瓷土燒成陶瓷范模，同時，將內部的蜂蠟排出，形成鑄造空腔。
每種范模都要一種特別的熔爐進行加工。
最後，生產出的葉片還需要進行X光探傷，每個葉片都要進行多角度探傷，防止出現任何瑕疵。
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