一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)從進(jìn)氣道到尾噴口的各個(gè)部件的上百種零件需激光切割，本文以扇形葉型板、隔熱屏及化銑零件的激光切割為典型零件，從零件要求、選用設(shè)備、應(yīng)用結(jié)果方面介紹了先進(jìn)激光切割技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用。
1、扇形葉型板型孔激光精密加工
扇型塊是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)件，由內(nèi)到外分別由流道葉型板、大彎邊葉型板、葉片、T 型葉型板和上葉型板經(jīng)高溫真空釬焊而成。扇形塊焊接組合件示意如圖1所示。
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葉片為軋制件，輪廓精度為0.05mm，前、后緣R0.12mm。為滿足釬焊對(duì)葉片與葉型板上的葉型孔裝配間隙0.05～0.1mm的要求和各型孔φ0.08mm位置度要求，流道葉型板、大彎邊葉型板和上葉型板的葉型孔加工允許采用激光切割，重熔層厚度≤0.03mm。保證零件的輪廓度、位置度和重熔層要求是該零件的難點(diǎn)。流道葉型板零件如圖2所示。
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2、隔熱屏群孔激光精密切割
隔熱屏呈錐形多環(huán)波，壁厚0.8~1.2mm，直徑和高度在1m左右，孔徑1~5mm，孔垂直于零件表面，數(shù)量2000~10萬個(gè)不等。該類零件一般采用鈑金成形和焊接工藝制造，熱處理后，殘留較大的變形，變形不易消除。零件自由狀態(tài)下圓度偏差達(dá)到100mm、波高偏差約3mm，波距偏差約5mm?？椎募庸な强字行木嗖ǚ宓奈恢镁?plusmn;0.2mm。由于零件在自由狀態(tài)下偏差較大，孔的數(shù)量極多，一般的加工方法無法高效和質(zhì)量要求，所以需采用激光加工。要加工的孔徑>0.8mm，孔采用激光環(huán)切的方法加工。
在零件存在圓度大、波高、波距偏差的情況下保證孔位置度要求是該零件的難點(diǎn)。隔熱屏零件如圖3所示。
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通過零件特征掃描，測量出零件上多個(gè)波的每一波峰的實(shí)際位置，再用多功能加工程序運(yùn)算調(diào)整每一排的打孔位置，實(shí)現(xiàn)環(huán)狀波型件軸向高精度打孔。零件特征掃描如圖4所示。
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零件上的孔是垂直于零件表面的，傳統(tǒng)的追蹤方法是沿著加工方向追蹤，會(huì)產(chǎn)生一定的高度偏差。利用定向追蹤表面技術(shù)，保證孔位置測量與加工的正確性。定向追蹤表面如圖5所示。通過應(yīng)用多個(gè)先進(jìn)功能保證了零件的要求，切孔完成的零件如圖6所示。
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3、鈦合金化銑涂層激光切割
航空發(fā)動(dòng)機(jī)為提高性能，常設(shè)計(jì)出有特殊要求的零件。如圖7機(jī)匣筒體，零件為鈦合金材料，筒體φ1000mm，高600mm，壁厚1mm。在筒體上分部各種功能的安裝座及5mm厚的加強(qiáng)筋，達(dá)到1mm厚筒體的重量，4 mm筒體強(qiáng)度的性能。
該零件可以采用5mm厚的筒體用數(shù)控加工中心機(jī)械加工的方法制造，但存在鈦合金材料機(jī)械加工難度大、加工量大加工效率低、零件大而薄不易保證要求等多個(gè)問題。采用化銑的加工方法可大幅度提高效率和質(zhì)量，降低成本。
機(jī)匣筒體化銑是將零件制造成5mm厚的筒體鈦合金筒體，在零件表面涂防腐涂層，按筋和安裝座的形狀高精度地刻出形線，將需銑削表面的涂層去除，將零件浸入化銑液中浸蝕，完成零件的加工。形線的精確高效刻型是化銑技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，只有激光切割可滿足要求。
激光加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中的應(yīng)用包括激光焊接、激光切割、激光打孔、激光表面處理、激光增材制造等，其中激光切割占激光加工總產(chǎn)量的70%以上，是一項(xiàng)主要的激光工藝技術(shù)。激光切割加工技術(shù)是推動(dòng)以航空、航天飛行代表的運(yùn)動(dòng)載工具向高性能、輕量化、長壽命、短周期、低成本等方向發(fā)展的關(guān)鍵制造技術(shù)。尤其在航空工業(yè)，激光切割加工技術(shù)極大地促進(jìn)了航空制造技術(shù)的跨越發(fā)展。
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