激光加工屬于無接觸加工,并且高能量激光束的能量及其移動速度均可調,因其高精度、高可控性、高效率等優(yōu)點,可以實現多種加工, 解決特種機械制造中的多項難題。由于航空發(fā)動機大量采用鈦合金、高溫合金、不銹鋼及非金屬特種涂層等特種材料,這些材料具有高硬度、高脆性、高熔點、高黏度及低導熱性特點,常規(guī)的機械加工較難加工,所以激光加工技術必然成為機械制造業(yè)明珠——航空發(fā)動機制造的一項技術。
激光加工技術在航空發(fā)動機制造中的應用包括激光焊接、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量的70%以上,是一項主要的激光工藝技術。激光切割加工技術是推動以航空、航天飛行代表的運動載工具向高性能、輕量化、長壽命、短周期、低成本等方向發(fā)展的關鍵制造技術。尤其在航空工業(yè),激光切割加工技術極大地促進了航空制造技術的跨越發(fā)展。
一臺航空發(fā)動機從進氣道到尾噴口的各個部件的上百種零件需激光切割。激光切割的應用,解決了多項航空發(fā)動機難加工材料的切割、大型薄壁件群孔高效加工、零件葉型孔高精度切割、特種表面零件加工等加工難題。激光切割技術應用零件較多,本文以部分零件的制造技術介紹激光切割技術在航空發(fā)動機制造中的應用。
激光切割在零件制造中的應用
(1)扇形葉型板型孔激光精密加工 首先,扇型塊是航空發(fā)動機的典型結構件,由內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高溫真空釬焊而成。扇形塊焊接組合件示意如圖1所示。
圖1 扇形塊焊接組合件
葉片為軋制件,輪廓精度為0.05mm,前、后緣R0.12mm。為滿足釬焊對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φ 0.08mm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。流道葉型板零件如圖2所示。