作為世界切割與焊接技術(shù)的領(lǐng)先品牌,法利萊以大功率、高端、智能化激光裝備為主面向全球市場。法利萊的激光切割和等離子切割系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于航空和航天工業(yè)的各個生產(chǎn)部件。
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,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)果方面介紹了先進激光切割技術(shù)在航空發(fā)動機制造中的應(yīng)用。
1、扇形葉型板型孔激光精密加工
扇型塊是航空發(fā)動機的典型結(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。
葉片為軋制件,輪廓精度為value=".05" unitname="mm">0.05mm,前、后緣Rvalue=".12" unitname="mm">0.12mm。為滿足釬焊對葉片與葉型板上的葉型孔裝配間隙0.05~0value=".1" unitname="mm">.1mm的要求和各型孔φvalue=".08" unitname="mm">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≤value=".03" unitname="mm">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。
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~value="1.2" unitname="mm">1.2mm,直徑和高度在value="1" unitname="m">1m左右,孔徑1~value="5" unitname="mm">5mm,孔垂直于零件表面,數(shù)量2000~10萬個不等。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)下圓度偏差達到value="100" unitname="mm">100mm、波高偏差約value="3" unitname="mm">3mm,波距偏差約value="5" unitname="mm">5mm??椎募庸な强字行木嗖ǚ宓奈恢镁?plusmn;value=".2" unitname="mm">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>value=".8" unitname="mm">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。隔熱屏零件如圖3所示。
通過零件特征掃描,測量出零件上多個波的每一波峰的實際位置,再用多功能加工程序運算調(diào)整每一排的打孔位置,實現(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。
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)用多個先進功能保證了零件的要求,切孔完成的零件如圖6所示。
3、鈦合金化銑涂層激光切割
航空發(fā)動機為提高性能,常設(shè)計出有特殊要求的零件。如圖7機匣筒體,零件為鈦合金材料,筒體φvalue="1000" unitname="mm">1000mm,高value="600" unitname="mm">600mm,壁厚value="1" unitname="mm">1mm。在筒體上分部各種功能的安裝座及value="5" unitname="mm">5mm厚的加強筋,達到value="1" unitname="mm">1mm厚筒體的重量,value="4" unitname="mm">4 mm筒體強度的性能。
該零件可以采用value="5" unitname="mm">5mm厚的筒體用數(shù)控加工中心機械加工的方法制造,但存在鈦合金材料機械加工難度大、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。
機匣筒體化銑是將零件制造成value="5" unitname="mm">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。
Contour DM系列數(shù)控激光切割機
激光加工技術(shù)在航空發(fā)動機制造中的應(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,是一項主要的激光工藝技術(shù)。激光切割加工技術(shù)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(guān)鍵制造技術(shù)。尤其在航空工業(yè),激光切割加工技術(shù)極大地促進了航空制造技術(shù)的跨越發(fā)展。