航空发动机钣金件先进成形技术
王丹1 刘通2

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王丹1 刘通2,. 航空发动机钣金件先进成形技术[J]. 航空航天学报,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157060.
摘要:
航空发动机钣金件在零件制造中的作用和地位越来越重要,钣金件的结构设计和加工工艺与航空发动机的性能密切相关。本文首先分析了超低温成形技术的原理,而后对航空发动机钣金件超低温成形技术的工艺流程进行探析。
关键词: 航空发动机;钣金件;超低温成形技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157060
基金资助:

引言

钣金件是航空发动机的重要构成部件,具有加工效率高、材料利用率高、能实现复杂结构成形加工、强度高和质量轻的优点,在航空发动机中具有不可替代的作用。随着航空发动机设计理念不断更新,对发动机钣金件提出更高需求。目前,航空发动机钣金件结构更加复杂,新材料应用更加广泛,并提出了质量轻量化、结构高强度、使用高寿命等要求,因此要不断研发新工艺、新装备,实现钣金件的高效、快速、精密成形技术。

1 超低温成形技术的原理

超低温成形技术是一种在极低温度下进行材料成形的工艺方法。在超低温成形过程中,材料在低温下具有较好的塑性和较低的变形抗力,可以更容易地实现复杂形状的成形和加工。此外,超低温成形技术还可以改善材料的综合性能,如强度、硬度、韧性等,从而提高零件的使用寿命和可靠性。在航空发动机钣金件制造中,超低温成形技术常用于高强度、轻质合金材料的加工和成形,如钛合金、铝合金等。

2 航空发动机钣金件超低温成形技术的工艺流程

2.1 材料选择与处理

在航空发动机钣金件超低温成形技术的工艺流程中,首先需要选择适合超低温成形工艺的材料,如钛合金、铝合金等。这些材料需要在低温下保持良好的塑性和较低的变形抗力,同时具有较高的强度和较低的密度,以满足航空发动机的性能要求。

选好材料后,需要进行材料的处理,包括材料的表面处理、切割、预处理等。这些处理可以确保材料表面光滑、无缺陷,同时也可以提高材料的塑性和加工性能,为后续的超低温成形工艺做好准备。

在完成材料的选择和预处理之后,接下来的步骤是进行材料的切割。由于超低温成形工艺需要使用非常低的温度,因此对于材料的切割也提出了更高的要求。为了确保切割的质量和精度,采用了先进的激光切割技术。这种技术可以确保切割边缘平滑、无毛刺,而且可以精确控制切割的尺寸和形状。

在完成材料的切割之后,还需要进行材料的表面处理。由于超低温成形工艺需要材料表面非常光滑,因此需要对材料表面进行抛光和打磨。在这个过程中,使用了特殊的抛光剂和打磨机,可以确保材料表面光滑如镜,达到超低温成形工艺的要求。

在进行超低温成形工艺之前,还需要对材料进行预处理。这是因为超低温成形工艺需要在非常低的温度下进行,而这种温度可能会对材料产生影响。为了确保材料的性能和质量,需要对材料进行预处理,以调整其内部结构,提高其塑性和加工性能。

在进行预处理时,采用了热处理和合金化处理等方法。热处理可以调整材料的内部结构,提高其强度和韧性;而合金化处理则可以增加材料的成分多样性,提高其塑性和加工性能。通过这些预处理措施,可以确保材料在超低温成形工艺中表现出更好的性能和质量。

2.2 成形过程及控制

在航空发动机钣金件超低温成形技术的工艺流程中,成形过程及控制是最为关键的部分之一。在成形过程中,需要将材料置于极低温度下,利用模具对材料进行压制和加工,以实现所需形状和尺寸的零件。在成形过程中,需要注意控制材料的变形抗力、塑性、温度等参数,以确保零件的形状和尺寸符合要求,同时也可以防止材料出现裂纹、起泡等问题。成形过程通常分为以下几个步骤:

第一步是对材料进行预处理,包括将材料置于低温环境中,使其温度降低到所需成形温度。这个步骤可以通过液氮冷却或低温冰箱等方式实现。此外,还可以在材料中加入适量的润滑剂,以降低其在成形过程中的流动阻力。需要注意的是,在低温环境下进行成形时,需要对材料进行充分的加热,并通过控制温度和压力等方式,以确保材料能够顺利地进入模具。

第二步是利用模具对材料进行压制和加工。在这个过程中,需要控制模具的温度和压力,以确保材料能够顺利地进入模具并被压制出所需的形状和尺寸。同时,还需要注意控制材料的变形速度和温度,以防止材料出现裂纹、起泡等问题。

第三步是对成形后的零件进行后处理,包括去除多余的材料、进行表面处理等。这个步骤可以确保零件的表面光滑、无缺陷,同时也可以提高零件的强度和可靠性。最后,需要对零件进行整形处理,主要包括去除多余的材料、修复凹陷、矫正形状等。在这个过程中,需要注意控制材料的变形抗力和塑性,以确保零件的形状和尺寸符合要求,并为后续的加工制造做好准备。

在整个成形过程中,需要不断地进行温度和压力的控制和调整,以确保零件的形状和尺寸符合要求。同时,也需要对成形过程进行监测和控制,以确保生产效率和产品质量。

2.3 后续处理及质量控制

在航空发动机钣金件超低温成形技术的工艺流程中,后续处理及质量控制也是非常重要的环节。在零件成形后,需要进行一系列的后续处理,如去除多余的材料、进行表面处理、进行热处理等,以提高零件的强度和可靠性。同时,也需要对零件进行质量检查和控制,以确保零件符合设计要求和性能标准。具体来说,后续处理及质量控制包括以下几个方面:

1.去除多余的材料:在零件成形后,需要将多余的材料去除,以获得所需的形状和尺寸。这个过程可以通过剪切、打磨等方式实现。

2.表面处理:零件成形后,需要进行表面处理,以去除表面缺陷、提高表面光滑度、增强抗腐蚀性能等。这个过程可以通过抛光、喷涂等方式实现。

3.热处理:对于一些需要提高强度和硬度的零件,需要进行热处理,以改变材料的内部结构,提高其综合性能。这个过程可以通过高温炉、真空炉等方式实现。

4.质量检查和控制:在零件的整个制造过程中,需要进行严格的质量检查和控制,以确保零件符合设计要求和性能标准。这个过程可以通过检测设备、计量器具等方式实现。

3 结束语

总而言之,超低温成形技术是一种先进的航空发动机钣金成形工艺,它在航空发动机制造中应用广泛,不仅可以提高航空发动机的性能,而且可以保证航空发动机钣金件的质量,从而实现飞机的安全运行,这将会对航空工业带来巨大的经济效益。

参考文献

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