高壓水射流技術(shù)在民用航空的應(yīng)用論文
摘要：航空工業(yè)是一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的重要體現(xiàn)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的民用航空發(fā)展迅猛，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求逐年增加。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，其工藝復(fù)雜、制造的難度較大，從而給航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工制造帶來(lái)了不小的難度。高壓水射流加工技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新型的加工技術(shù)，其主要利用高壓水完成對(duì)于零部件的加工、切割、強(qiáng)化與去毛刺等。文章在分析高壓水射流加工技術(shù)原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對(duì)其在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析闡述。
關(guān)鍵詞：高壓水射流；航空發(fā)動(dòng)機(jī)；加工應(yīng)用
高壓水射流加工技術(shù)最早起源于前蘇聯(lián)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與完善，現(xiàn)今的高壓水射流加工技術(shù)已經(jīng)能夠應(yīng)用于機(jī)械加工中的多個(gè)方面。隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，高壓水射流加工技術(shù)已經(jīng)在航空航天、船舶、軍工等多個(gè)領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用。近些年來(lái)，國(guó)家加大了對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域研究，各種新型材料的使用使得高壓水射流加工技術(shù)在其中得到較為良好的應(yīng)用，通過(guò)高壓水射流加工技術(shù)在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的應(yīng)用，可以使得以往加工較復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn)的工藝過(guò)程，如發(fā)動(dòng)機(jī)零部件表面的強(qiáng)化、噴嘴噴桿微小孔內(nèi)孔去除毛刺、整體葉盤開(kāi)槽加工以及火焰筒群孔加工都能夠更為簡(jiǎn)單、高效，通過(guò)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中應(yīng)用高壓水射流加工技術(shù)對(duì)于提高民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工效率與加工質(zhì)量有著積極的意義。
1高壓水射流加工技術(shù)的工作原理及特點(diǎn)
高壓水射流加工技術(shù)最早起源于前蘇聯(lián)，被應(yīng)用于礦山開(kāi)采、木材切割等領(lǐng)域，隨著科技的進(jìn)步，高壓水射流加工技術(shù)在發(fā)展中被不斷的完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)展。高壓水射流加工技術(shù)最主要依靠的是通過(guò)抽取并將水加壓至幾十甚至于幾百兆帕，這些加壓后的高壓水被從特殊設(shè)計(jì)且孔徑很小的噴嘴中噴射出來(lái)，依靠噴射出來(lái)的高壓水的動(dòng)能的沖擊作用來(lái)對(duì)零部件進(jìn)行加工的一種新型加工方法。高壓水射流加工技術(shù)與激光、離子束等都屬于高能加工的范疇。高壓水射流加工技術(shù)中最主要部分是高壓水射流系統(tǒng)，其整體主要由增壓系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、增壓恒壓系統(tǒng)以及噴射管路系統(tǒng)、零部件加工工作臺(tái)以及水循環(huán)系統(tǒng)等組成。在高壓水的增壓環(huán)節(jié)其主要依靠的是油壓系統(tǒng)來(lái)推動(dòng)大活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)水進(jìn)行加壓，其大活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)依靠的是油壓換向閥控制并改變油路的方向。在高壓水射流系統(tǒng)工作時(shí)，首先供水系統(tǒng)對(duì)水進(jìn)行凈化處理，并在凈化完成后的純凈水中加入一定的防銹劑等添加劑，而后通過(guò)使用抽水泵將水從儲(chǔ)槽中抽入到水加壓缸中。增壓器是高壓水射流系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)，其通過(guò)依靠液壓來(lái)推動(dòng)大活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)對(duì)泵入其中的水進(jìn)行加壓，增壓器的結(jié)構(gòu)及原理圖如圖1所示。增壓器在工作時(shí)的增壓比主要體現(xiàn)的是大活塞與小活塞的面積之比，完成增壓后的高壓水的壓力能夠達(dá)到100-750MPa之間。相較于傳統(tǒng)的加工方式，高壓水射流加工技術(shù)具有冷態(tài)加工、加工工藝簡(jiǎn)單、方便、能夠?qū)崿F(xiàn)多種材料的加工、加工效率高等特點(diǎn)。
2高壓水射流加工技術(shù)在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的應(yīng)用
高壓水射流加工技術(shù)隨著多年的發(fā)展與完善，已經(jīng)在多個(gè)加工領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，其能夠?qū)σ酝鶄鹘y(tǒng)加工方式中的某些局限進(jìn)行良好的補(bǔ)充，更好的改善并完成零部件的加工。航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度較大。通過(guò)將高壓水射流加工技術(shù)應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)加工中的零部件的打孔、清洗以及表面毛刺處理和強(qiáng)化處理等加工中可以取得良好的加工效果。在國(guó)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工中，高壓水射流加工技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
2.1高壓水射流加工技術(shù)在民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、噴桿等加工中的應(yīng)用
民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造中要求燃油噴嘴、噴桿等的微細(xì)孔內(nèi)孔表面光滑，不得有毛刺，使用傳動(dòng)的加工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力且無(wú)法取得良好、穩(wěn)定的加工效果。通過(guò)在此類零部件的加工中應(yīng)用高壓水射流加工技術(shù)，利用高壓水射流加工系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓水所具有的動(dòng)能來(lái)沖擊并去除零件加工中所產(chǎn)生的毛刺等，完成細(xì)孔內(nèi)表面等難加工、難清洗部位的光整加工。通過(guò)應(yīng)用此類方法能夠良好的完成零部件微細(xì)孔的光整加工且不損傷細(xì)孔內(nèi)零部件的基體，對(duì)于提高該類零部件加工的效率與質(zhì)量有著極為重要的意義。
2.2高壓水射流加工技術(shù)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)火焰隔熱屏加工中的應(yīng)用
火焰隔熱屏是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中極為重要的零部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在對(duì)其進(jìn)行加工時(shí)需要完成波峰、波谷上所分布的十幾萬(wàn)個(gè)1.0mm群孔打孔作業(yè)，同時(shí)火焰隔熱屏的壁厚極薄，在對(duì)其進(jìn)行加工時(shí)不宜使用較大的壓力以避免變形。在以往的加工過(guò)程中采用激光、電火花等高能熱的加工方式，其加工效率較低且容易在孔面形成高溫?zé)嵩勹T層，嚴(yán)重影響了火焰隔熱屏的加工質(zhì)量。在火焰隔熱屏的加工中應(yīng)用高壓水射流加工技術(shù)，通過(guò)對(duì)加工時(shí)的水壓一級(jí)噴嘴的孔徑等進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以更好的對(duì)火焰隔熱屏進(jìn)行加工。相較于諸如激光等其他高能加工方式，其加工效率提高了一倍，并且高壓水射流屬于冷態(tài)加工，加工區(qū)域溫升小，有效的避免了高溫加工所帶來(lái)的熱變形與再鑄層的問(wèn)題。
2.3葉盤開(kāi)槽加工
在整體葉盤葉形加工中以往多使用的是傳統(tǒng)的銑削加工方式，效率低下且刀具成本較高，將高壓水射流技術(shù)應(yīng)用在整體葉盤的開(kāi)槽粗加工中能夠高效的減少后續(xù)精加工的加工余量，提高粗加工的效率并降低加工的刀具成本。在對(duì)整體葉盤開(kāi)槽加工中可以采用5軸聯(lián)動(dòng)的高壓水射流切割設(shè)備完成對(duì)于葉盤的開(kāi)槽加工，在加工時(shí)選用0.3mm的高壓水噴頭，高壓水的壓力保持在300MPa以上，能夠快速的完成整體葉盤葉形的開(kāi)槽粗加工，且對(duì)后續(xù)的精加工沒(méi)有影響。
2.4應(yīng)用高壓水射流技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件表面的強(qiáng)化
通過(guò)利用高壓水射流系統(tǒng)中所產(chǎn)生的高壓水在開(kāi)放式的水箱中能夠完成金屬零部件表面的強(qiáng)化，高壓水的壓力作用可以使得金屬零部件取得較為良好的金屬材料表面質(zhì)量，改善金屬零部件表面的機(jī)械性能。噴丸等常用表面強(qiáng)化方法為保證丸粒可靠作用于零件表面，對(duì)零件的結(jié)構(gòu)有一定的要求，而高壓水射流技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)丸粒可達(dá)性較差的狹窄區(qū)域的表面強(qiáng)化。高壓水射流技術(shù)除了以上應(yīng)用實(shí)例外還可以應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料進(jìn)氣機(jī)匣、寬弦風(fēng)扇葉片等關(guān)鍵零部件的加工。
3結(jié)束語(yǔ)
隨著高壓水射流技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，高壓水射流技術(shù)所具有的優(yōu)異加工能力在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件加工制造中得到了極大的認(rèn)可，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。尤其在近些年需求越來(lái)越大的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，其不斷采用的新材料、新技術(shù)更是為高壓水射流技術(shù)的應(yīng)用提供了更加廣闊的前景。
參考文獻(xiàn):
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