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官方商城《中國機長》,它改編自的川航迫降事件，在駕駛艙玻璃碎裂的惡劣環(huán)境下成功迫降，放之世界民航史都是值得濃墨重彩的一筆。
據(jù)事后調(diào)查報告表明，風擋玻璃碎裂的原因可能有安裝螺釘不合格、玻璃材質(zhì)存在問題等……不得不說航天級的零件產(chǎn)品，真的是不能出現(xiàn)一點差錯。
飛機的組件要求尚且如此嚴苛，核心動力部件更是代表著頂級的機械制造水平。我們這次來看看，支撐客機從數(shù)千米高空安全返航的精密發(fā)動機，其渦輪葉片的加工過程、檢測過程和鑄造成型工藝。
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葉片加工
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，并且材質(zhì)通常為不銹鋼、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3個方面：銑工藝圍帶處，葉根的加工，銑拉筋孔。
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葉片檢測
對于飛機來說，發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)是最為重要的一條，而要保證發(fā)動機安全運轉(zhuǎn)，葉片的質(zhì)量就必須通過嚴格的檢測！葉片檢測主要是尺寸和形狀檢測，以及裂紋檢測。
1）尺寸和形狀檢測
一個發(fā)動機上有很多葉片，每一個圓盤上大概有30多個葉片，如果葉片的形狀和尺寸不能夠保證，那么在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時是非常危險的。所以對于葉片的型面和幾何尺寸檢測也是非常重要的，但是就葉片的形狀來說常規(guī)測量方法很難進行測量，所以科學家研究出了一種三坐標測量系統(tǒng)，通過建立測量數(shù)據(jù)來建立模型從而判斷葉片的型面和尺寸的差異。
▲ 5 axis multi-sensor system
2）裂紋檢測
裂紋是發(fā)動機機葉片最致命的缺陷。而航空發(fā)動機葉片的工作條件非常惡劣，致使葉片經(jīng)常受到?jīng)_擊、摩擦，同時還忍受著高溫的灼燒和冷熱疲勞，葉片容易產(chǎn)生各種各樣的裂紋，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并處理，會對飛機飛行安全帶來極大的威脅，所以采用有效的方法來發(fā)現(xiàn)葉片中的裂紋一直是科學家們追求的。
目前，常用檢測方法有CTI技術、TOFD技術、紅外技術、UT技術等。
渦輪葉片自動檢測系統(tǒng)：
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鑄造工藝
下面我們簡述一下如何制造航空發(fā)動機的渦輪葉片：
加工瓷土，將瓷土打碎，制作渦輪葉片的內(nèi)芯。
工人將塑形后的瓷土模型逐個檢查修形，做好的瓷土模型將首先燒結(jié)成熔融石英陶瓷芯。
渦輪噴氣式發(fā)動機需要中空的渦輪葉片，只有高質(zhì)量的陶瓷芯是失蠟法鑄造的最好內(nèi)芯材料，它能夠在澆鑄金屬時依然能夠保持穩(wěn)定，在鑄件冷卻后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。
等待進行加工的瓷土模型在外部包裹蜂蠟進行失蠟法鑄造，從而得到渦輪葉片。瓷土模型其實就是葉片中的空氣通道，在發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，有空氣在其中通過，從而冷卻渦輪葉片保持工作穩(wěn)定。
準備澆鑄接口，這些接口將安裝二到四個葉片，這樣澆鑄熔融金屬時可以提高效率。給陶瓷芯包裹蜂蠟，作用是在鑄造范摸中形成空腔。
將蜂蠟葉片安裝到澆鑄接口上后可以看到，已經(jīng)包裹了陶瓷芯的蜂蠟葉片看起來結(jié)構(gòu)粗壯，但都是澆鑄時的金屬流道，葉片其實非常細小。將葉片進行最后加工，這樣熔融金屬就可以將空腔充滿，不會造成鑄造砂眼。到此，鑄造模型終于被加工好。
下一步是將這些鑄造模型包裹瓷土，制作陶范。工人將鑄造模型安裝的一個旋轉(zhuǎn)機械上。用機械手在陶土液中旋轉(zhuǎn)，使其均勻包裹住模型的任何部位。這樣才能算合格。之后加入特殊風箱中，在外表噴淋瓷土，形成厚實的外殼。進行風干。
之后，鑄造模型在精密鑄造車間進行澆鑄。首先要進行加溫，將鑄造模型外部包裹的瓷土燒成陶瓷范模。同時，將內(nèi)部的蜂蠟排出，形成鑄造空腔。工人取出鑄造范模。然后這些范模將澆鑄特殊合金溶液。每種范模都要一種特別的熔爐進行加工。大型部件的范模生產(chǎn)溫度非常高。
最后，生產(chǎn)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(xiàn)任何瑕疵。X光照片，可以看出葉片內(nèi)部的空腔。
整個渦輪葉片生產(chǎn)工藝非常繁復，完全超越了珠寶制造工業(yè)，而這僅僅是航空發(fā)動機制造的一小部分。完整的葉片設計制造包括：葉片結(jié)構(gòu)設計，葉片強度設計，葉片材料設計，葉片制造工藝設計。葉片使用過程中的故障模式分析等。
文章來源：夾具俠
