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[摘 要]航空发动机叶片属于薄壁易变形零件，如何控制其变形并高效、高质量地加工是目前叶片制造行业研究的重要课题之一。本文将主要探讨航空发动机叶片加工工艺，以提高发动机的工作性能。
[关键词]整流叶片 内外环连接 电热铆
中图分类号：TG434.1+2 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2018）10-0050-01
在航空发动机中，压气机叶片和涡轮叶片的数量最多，而且发动机就是通过这些数量最多的叶片，完成对气体的压缩及膨胀，然后产生强大的动力，以最大的效率推动飞机。叶片是发动机的一种特殊零件，数量多且形状复杂，对质量要求高，加工的难度也大，故障多发。如何加工好叶片一直是各发动机厂家的生产难点，所以，对叶片加工所投入的人力、物力及财力都是最大的。
航空发动机叶片有：涡轮工作叶片，涡轮导向叶片，压气机工作叶片，压气机的整流叶片等。压气机工作叶片的型面是通过高能高速热挤压成型，然后经过抛光而制成；涡轮叶片的工作叶片及导向叶片都是没有余量精密铸件，是通过大余量经过数铣、抛光而成；整流叶片是由冷轧全切抛光而成。压气机中的整流叶片是将工作叶片加给空气的动能转变成压力能，然后将气流转到需要的方向，使紊乱的气流转变成均匀的气流[1]。本文就整流叶片的加工和整流叶片与内外环的电热铆连接进行介绍。
1、叶片的加工过程
压气机整流叶片的加工工序与其应用级数有密切关系，以某压气机整流叶片为例，其1-3级整流叶片采用钛合金材料制作，由于钛合金导热系数低，磨削加工过程容易使零件烧伤、变形，压力加工过程中尺寸不易控制，因此一般采用热轧毛坯。其4-10级叶片材料为马氏体型热强不锈钢，其加工过程常采用冷轧加工。
1.1 一般工序
以某5级整流叶片加工工序为例，其加工过程大致可以分为毛坯准备阶段和精加工阶段两部分。具体加工工序如下：领料→钳工→退火→下料→钳工→铣面1→铣面2→铣面3→铣面4→钳工→磨工→钳工→开坯→退火→粗轧→退火→精轧→退火→终轧→最终退火→钻孔→洗涤→全切→钳工→抛光→标印→磁力探伤→检验→抛光
1.2 关键技术
整流叶片加工过程中的轧制和全切是加工环节的两个重要部分，因此也是加工过程的关键技术。
冷轧是重要的工序之一，叶片型面由毛坯直接进行轧制无余量，毛坯在准备阶段所加工出的工艺凸起是轧制过程的加工基础，其中轧出的两锥孔是本冷轧的测量基础，也是全切工序的加工基础。所以，需要参考试轧记录的参数进行开坯、粗精轧和终轧等工序，以满足叶片截面的技术要求。在进行每一道的轧制工序之后，钢件的机械性能变的低劣，有残余应力。如果不进行中间退火，而一直轧到底，会出现成型困难，损坏磨具，拉裂叶片表面等情况。所以，应该在每一道工序之间进行退火处理，为后续的工序做好准备。
全切即用冲模一次型切去周边的多余部分，易省去支砂轮切割等工序，提高了效率。进行全切模冲切叶片时，冲头四周的刃口，要尽量可能地同时接触叶片，以避免切歪，此外，顶料的块型要与叶片的型面良好贴合。以免叶片边缘容易变形。
叶片经轧制及全切两道工序后基本定型，还需要进行抛光。因此，基于发动机的叶片结构特点和抛光工艺要求，采用抛光力控制的砂带柔性磨头抛光工艺方法，以实现叶片型面的自动化抛光，满足叶片型面和进排气边的尺寸、粗糙度等质量白准，进而消除叶片型面的波纹对抛光工艺的影响。通过对叶片抛光工艺的过程及抛光力控制，对叶片的自动化抛光编程和抛光轨迹的路径进行规划，最终实现发动机整流叶片的高效柔性抛光[2]。
1.3 现阶段技术存在的缺点及改进
（1）基准整流叶片的正确选择。整流叶片进行粗精轧制、全切抛光时，加工基准和测量基准不重合，且转换次数多，所以，合理的选择定位基准和及测量基准非常重要。因此，精轧后，在叶片的背上轧制出三个锥形窝，定位精轧及全切工序的测量和定位基准，以保证全切取形的正确。
（2）叶片的边缘易产生裂口。主要是由于叶片的飞边部分薄，在轧制时金属的流动速度又慢于叶型部分，所以易被拉裂；尤其是进行粗轧时，变形的程度较大，易产生变形，产生裂纹；在进行冲切下料时，坯料断面的残留毛刺，也容易产生边缘裂纹。改进措施是，对模具的飞边进行修磨；轧制量进行合理安排；对坯料的断面毛刺进行打磨，适当增加叶片的飞边部分厚度。
2、整流叶片与内外环的连接
2.1 电热铆的基本原理
电热铆的基本原理[3]：发动机整流器的内外环是由锻件毛坯进行车制而成，上面冲有数个叶形孔，叶片的一端插入内环的叶形孔，而另一端需要插入由两个半环组成的外环叶形孔。将被铆接的叶片放在两电极之间进行加压，然后通以低电压和大电流，通过叶片的自身电阻而产生的热量，将叶片加热到塑性状态，然后在一定的压力下将两端部墩粗，最后变为牢固的铆接接头。电热铆区别于一般热铆接的加热方式，是利用自身的电阻产生热量，不需外部热源。此工艺采用了和电阻焊相同的通电加压方式，但是加热的程度不同，所以连接的物理本质也不同。电热铆是将零件加热到塑性状态，靠端部的墩粗来连接，一般熱铆接是加热零件内部产生熔化的核心，然后靠零件金属原子之间的结合力连接。所以，电热铆工艺与一般的热铆接和一般的电阻焊不同，而是具有这后两种工艺的特征的一种新的连接工艺。
2.2 电热铆工艺的优点
（1）电热铆工艺大量减少了加热所需的时间，所以叶片的变形及残余应力减少，确保了叶片与内外环的精密度要求，特别是能够达到整流叶片的位置度和内外环连接后的设计要求，大大提高了发动机的效率。
（2）降低了加工成本。电热铆工艺不需焊丝和氢气等材料，且不需进行焊后的变形校正，减少了工时。
（3）降低了劳动强度。电热铆工艺与传统的氢弧焊相比，自动化程度较高，可减少手工劳动强度。
（4）加工效率高。调整好夹具及规范热铆参数后，电热铆工艺能够实现一周地自动铆接。
3、结论
（1）整流叶片可经过一系列工序加工制得，且质量良好，性能稳定，满足工作需要。
（2）电热铆除了能保证接头的可靠性外，还具有自动化程度高、零件变形小等显著优点，节省了大量加热校正工时和工装夹具，是一种技术先进、经济合理的新工艺。
参考文献
[1] 压气机六～八级整流叶片生产新工艺线[J].航空工艺技术.1976.
[2] 段继豪，史耀耀，张军锋等.航空发动机叶片柔性抛光技术[J].航空学院.2012，33（3）：573-578.
[3] 骆欣荣，张晨曙，罗贤星等.航空发动机整流器叶片与内外环连接的新工艺及设备[J].航空工艺技术.1997（6）.
[关键词]整流叶片 内外环连接 电热铆
中图分类号：TG434.1+2 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2018）10-0050-01
在航空发动机中，压气机叶片和涡轮叶片的数量最多，而且发动机就是通过这些数量最多的叶片，完成对气体的压缩及膨胀，然后产生强大的动力，以最大的效率推动飞机。叶片是发动机的一种特殊零件，数量多且形状复杂，对质量要求高，加工的难度也大，故障多发。如何加工好叶片一直是各发动机厂家的生产难点，所以，对叶片加工所投入的人力、物力及财力都是最大的。
航空发动机叶片有：涡轮工作叶片，涡轮导向叶片，压气机工作叶片，压气机的整流叶片等。压气机工作叶片的型面是通过高能高速热挤压成型，然后经过抛光而制成；涡轮叶片的工作叶片及导向叶片都是没有余量精密铸件，是通过大余量经过数铣、抛光而成；整流叶片是由冷轧全切抛光而成。压气机中的整流叶片是将工作叶片加给空气的动能转变成压力能，然后将气流转到需要的方向，使紊乱的气流转变成均匀的气流[1]。本文就整流叶片的加工和整流叶片与内外环的电热铆连接进行介绍。
1、叶片的加工过程
压气机整流叶片的加工工序与其应用级数有密切关系，以某压气机整流叶片为例，其1-3级整流叶片采用钛合金材料制作，由于钛合金导热系数低，磨削加工过程容易使零件烧伤、变形，压力加工过程中尺寸不易控制，因此一般采用热轧毛坯。其4-10级叶片材料为马氏体型热强不锈钢，其加工过程常采用冷轧加工。
1.1 一般工序
以某5级整流叶片加工工序为例，其加工过程大致可以分为毛坯准备阶段和精加工阶段两部分。具体加工工序如下：领料→钳工→退火→下料→钳工→铣面1→铣面2→铣面3→铣面4→钳工→磨工→钳工→开坯→退火→粗轧→退火→精轧→退火→终轧→最终退火→钻孔→洗涤→全切→钳工→抛光→标印→磁力探伤→检验→抛光
1.2 关键技术
整流叶片加工过程中的轧制和全切是加工环节的两个重要部分，因此也是加工过程的关键技术。
冷轧是重要的工序之一，叶片型面由毛坯直接进行轧制无余量，毛坯在准备阶段所加工出的工艺凸起是轧制过程的加工基础，其中轧出的两锥孔是本冷轧的测量基础，也是全切工序的加工基础。所以，需要参考试轧记录的参数进行开坯、粗精轧和终轧等工序，以满足叶片截面的技术要求。在进行每一道的轧制工序之后，钢件的机械性能变的低劣，有残余应力。如果不进行中间退火，而一直轧到底，会出现成型困难，损坏磨具，拉裂叶片表面等情况。所以，应该在每一道工序之间进行退火处理，为后续的工序做好准备。
全切即用冲模一次型切去周边的多余部分，易省去支砂轮切割等工序，提高了效率。进行全切模冲切叶片时，冲头四周的刃口，要尽量可能地同时接触叶片，以避免切歪，此外，顶料的块型要与叶片的型面良好贴合。以免叶片边缘容易变形。
叶片经轧制及全切两道工序后基本定型，还需要进行抛光。因此，基于发动机的叶片结构特点和抛光工艺要求，采用抛光力控制的砂带柔性磨头抛光工艺方法，以实现叶片型面的自动化抛光，满足叶片型面和进排气边的尺寸、粗糙度等质量白准，进而消除叶片型面的波纹对抛光工艺的影响。通过对叶片抛光工艺的过程及抛光力控制，对叶片的自动化抛光编程和抛光轨迹的路径进行规划，最终实现发动机整流叶片的高效柔性抛光[2]。
1.3 现阶段技术存在的缺点及改进
（1）基准整流叶片的正确选择。整流叶片进行粗精轧制、全切抛光时，加工基准和测量基准不重合，且转换次数多，所以，合理的选择定位基准和及测量基准非常重要。因此，精轧后，在叶片的背上轧制出三个锥形窝，定位精轧及全切工序的测量和定位基准，以保证全切取形的正确。
（2）叶片的边缘易产生裂口。主要是由于叶片的飞边部分薄，在轧制时金属的流动速度又慢于叶型部分，所以易被拉裂；尤其是进行粗轧时，变形的程度较大，易产生变形，产生裂纹；在进行冲切下料时，坯料断面的残留毛刺，也容易产生边缘裂纹。改进措施是，对模具的飞边进行修磨；轧制量进行合理安排；对坯料的断面毛刺进行打磨，适当增加叶片的飞边部分厚度。
2、整流叶片与内外环的连接
2.1 电热铆的基本原理
电热铆的基本原理[3]：发动机整流器的内外环是由锻件毛坯进行车制而成，上面冲有数个叶形孔，叶片的一端插入内环的叶形孔，而另一端需要插入由两个半环组成的外环叶形孔。将被铆接的叶片放在两电极之间进行加压，然后通以低电压和大电流，通过叶片的自身电阻而产生的热量，将叶片加热到塑性状态，然后在一定的压力下将两端部墩粗，最后变为牢固的铆接接头。电热铆区别于一般热铆接的加热方式，是利用自身的电阻产生热量，不需外部热源。此工艺采用了和电阻焊相同的通电加压方式，但是加热的程度不同，所以连接的物理本质也不同。电热铆是将零件加热到塑性状态，靠端部的墩粗来连接，一般熱铆接是加热零件内部产生熔化的核心，然后靠零件金属原子之间的结合力连接。所以，电热铆工艺与一般的热铆接和一般的电阻焊不同，而是具有这后两种工艺的特征的一种新的连接工艺。
2.2 电热铆工艺的优点
（1）电热铆工艺大量减少了加热所需的时间，所以叶片的变形及残余应力减少，确保了叶片与内外环的精密度要求，特别是能够达到整流叶片的位置度和内外环连接后的设计要求，大大提高了发动机的效率。
（2）降低了加工成本。电热铆工艺不需焊丝和氢气等材料，且不需进行焊后的变形校正，减少了工时。
（3）降低了劳动强度。电热铆工艺与传统的氢弧焊相比，自动化程度较高，可减少手工劳动强度。
（4）加工效率高。调整好夹具及规范热铆参数后，电热铆工艺能够实现一周地自动铆接。
3、结论
（1）整流叶片可经过一系列工序加工制得，且质量良好，性能稳定，满足工作需要。
（2）电热铆除了能保证接头的可靠性外，还具有自动化程度高、零件变形小等显著优点，节省了大量加热校正工时和工装夹具，是一种技术先进、经济合理的新工艺。
参考文献
[1] 压气机六～八级整流叶片生产新工艺线[J].航空工艺技术.1976.
[2] 段继豪，史耀耀，张军锋等.航空发动机叶片柔性抛光技术[J].航空学院.2012，33（3）：573-578.
[3] 骆欣荣，张晨曙，罗贤星等.航空发动机整流器叶片与内外环连接的新工艺及设备[J].航空工艺技术.1997（6）.