渦輪是航空發動機中熱負荷和機械負荷最大的部件,渦輪葉片的工作環境尤為(wei) 惡劣,其製造技術也被列為(wei) 現代航空發動機的關(guan) 鍵技術。
氣膜冷卻是一種有效的降溫手段。冷卻孔的孔徑一般在0.2~1.25mm,單個(ge) 葉片上分布著幾十到幾百個(ge) 這樣的微孔群。燃燒室甚至有高達數萬(wan) 個(ge) 這樣的冷卻微孔。
帶塗層的渦輪葉片
渦輪葉片的基體(ti) 材料廣泛采用鑄造高溫合金,同時氣膜孔的大深徑比、陶瓷塗層不導電的特性,使得傳(chuan) 統的CNC和電火花打孔加工工藝難以滿足先進氣膜冷卻結構的加工需求。
中科煜宸采用水導激光加工氣膜孔並進行結果觀察:
加工材料與(yu) 工藝要求
材料牌號:鎳基合金+熱障塗層 材料規格:150mmx50mmx3mm
加工工藝要求
直孔:共計 17 個(ge) ,其中 4±0.01mm 尺寸為(wei) 測試機床精度,按 0.01mm 要求控製,其餘(yu) 位置精度不做嚴(yan) 格控製。孔徑均按 1±0.01mm 控製。 斜孔:共計 9 個(ge) ,孔徑均按 1±0.01mm 控製。斜度及方向按上圖要求。
加工結果
∅1孔徑尺寸可以滿足客戶要求,1.01mm針規止,0.99mm針規通。
使用CCD相機觀察孔口形貌:孔口無熔渣堆積、無崩邊,孔壁無微裂紋;入口端和出口端孔徑基本一致,沿孔軸線方向無錐度產(chan) 生。熱影響區深度可以有效控製在3㎛。
按照相同參數切邊,測量表麵粗糙度為(wei) Ra0.9。
4±0.01mm、8±0.01mm 線性尺寸實際測量值為(wei) 4.002mm、7.996mm,均滿足客戶要求。
90°直孔-無塗層鎳基高溫合金加工結果觀察
90°直孔-帶塗層鎳基高溫合金加工結果觀察
60°斜孔-無塗層鎳基高溫合金加工結果觀察
60°斜孔-帶塗層鎳基高溫合金加工結果觀察
氣膜孔的加工精度及質量決(jue) 定了渦輪葉片的可靠性,進而影響著航空發動機整機的安全性。
綜上表明,中科煜宸水導激光加工技術具有高精度、高質量及高效率等方麵優(you) 勢,可完美應用於(yu) 航空發動機熱端部件氣膜冷卻孔、表麵結構等的打孔加工。
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