整體葉盤是為了滿足高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)計(jì)的新型結(jié)構(gòu)件,，結(jié)構(gòu)模型如圖1所示,，其將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和輪盤形成一體，省去了傳統(tǒng)連接中的榫頭,、榫槽及鎖緊裝置等,，減少結(jié)構(gòu)重量及零件數(shù)量，避免榫頭氣流損失,，提高氣動(dòng)效率,，使發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡化，現(xiàn)已在各國軍用和民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛應(yīng)用,，如EJ200,、F119、F414等軍用發(fā)動(dòng)機(jī),，法國SNECMA公司生產(chǎn)的P.A.T驗(yàn)證核心機(jī)以及美國P&W 公司生產(chǎn)的基準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)等民用大流量比發(fā)動(dòng)機(jī),。
圖1 整體葉盤結(jié)構(gòu)件
與整體葉盤諸多優(yōu)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，其制造工藝技術(shù)面臨著非常嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,，通道開敞性差，加工精度要求高,，葉片型面為空間自由曲面,，導(dǎo)致對(duì)其制造技術(shù)要求極高，而且其工作條件多為高溫,、高壓,、高轉(zhuǎn)速、氣流交變等惡劣環(huán)境中,，故整體葉盤廣泛采用鈦合金,、高溫合金等高性能金屬材料和鈦基、鈦鋁化合物等先進(jìn)復(fù)合材料,，材料的可加工性差,，也使整體葉盤的綜合制造工藝技術(shù)成為世界性難題。
目前國外整體葉盤制造技術(shù)主要有：焊接工藝技術(shù),、銑削加工技術(shù),、精鍛制造技術(shù)、電解加工技術(shù)等,，采用的工藝流程為：精密鍛造+數(shù)控加工,；精密焊接+數(shù)控加工；高溫合金精鑄毛坯+熱等靜壓處理。其制造工藝技術(shù)的主要應(yīng)用如表1所示,。美,、英、俄等發(fā)達(dá)國家在整體葉盤制造領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,，且其具有先進(jìn)的銑削裝備,、焊接工藝裝備等。
近年來,，國內(nèi)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤制造技術(shù)的研究達(dá)到一定高度,，已實(shí)現(xiàn)整體葉盤的完整制造，通過對(duì)整體葉盤結(jié)構(gòu)及制造工藝需求分析,，國內(nèi)采用復(fù)合制造工藝,，主要?jiǎng)澐譃椋航尚蚊髦圃臁⒕_成形加工,、表面拋光,、表面處理等過程，每個(gè)工藝階段又劃出多種工藝技術(shù),，諸多工藝技術(shù)經(jīng)過復(fù)合形成各種不同的整體葉盤制造工藝流程,，同時(shí)，其中一些技術(shù)國內(nèi)尚處于研究發(fā)展階段,，其工藝流程及關(guān)鍵技術(shù)如圖2所示,。
近成形制坯技術(shù)
整體葉盤精密制坯技術(shù)正在向近成形方向發(fā)展，近成形技術(shù)已成為材料加工領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù),，具有成本低,、操作靈活及進(jìn)入市場周期短等特點(diǎn)，解決整體葉盤制造中的關(guān)鍵制造技術(shù),，從而提高生產(chǎn)效率,，實(shí)現(xiàn)節(jié)材、節(jié)能目標(biāo),。在整體葉盤制造中的近成形制坯技術(shù)主要包括：精密鍛造技術(shù)、精密鑄造技術(shù),、電子束焊接技術(shù),、線性摩擦焊接技術(shù)等。
目前,，整體葉盤多采用精密鍛造工藝作為制坯手段,，該技術(shù)不僅可以節(jié)省貴重金屬材料，減少難加工材料的機(jī)械加工量,，而且提高整體葉盤的疲勞強(qiáng)度和使用壽命?，F(xiàn)代精密鍛造技術(shù)在整體葉盤近成形過程中，對(duì)整體葉盤鍛件進(jìn)行精密設(shè)計(jì)，葉片和輪盤部分留有較小的余量,，既要保證足夠的變形量,，又要保證葉片的成形。等溫鍛造技術(shù)與超塑等溫模鍛技術(shù)的應(yīng)用為高溫合金和鈦合金壓氣機(jī)盤的制坯過程提供了保證,，獲得優(yōu)異的組織和力學(xué)性能,。
美國GE公司應(yīng)用等溫鍛造技術(shù)制造出帶葉片的壓氣機(jī)整體葉盤轉(zhuǎn)子，材料利用率提高4倍,。精密鍛造零件的尺寸精度可以達(dá)到0.1~0.25mm,，表面粗糙度達(dá)到0.4~1.6μm。國內(nèi)寶山鋼鐵股份有限公司對(duì)鈦合金整體葉盤等溫鍛造技術(shù)進(jìn)行了深入研究,，并對(duì)鍛件圖的簡化,、精化、模具,、成形等進(jìn)行設(shè)計(jì),，對(duì)鈦合金整體葉盤進(jìn)行成形試驗(yàn)，鍛壓結(jié)果顯示,，鍛件各部位未發(fā)生折疊及其他缺陷,，成形良好。
由于精密鑄造工藝及鑄造數(shù)值模擬軟件技術(shù)的新發(fā)展,，特別是金屬材料定向凝固和熱等靜壓理論的深入研究,，在改善鑄造合金組織和性能、預(yù)測(cè)鑄造尺寸變形,、鑄造缺陷,、優(yōu)化鑄造工藝方面發(fā)揮越來越大的作用，不僅使得鑄造合金組織和性能得到大大改善,，也解決了葉片表面疲勞裂紋沿垂直于葉片主應(yīng)力方向的晶粒邊界發(fā)生的問題,，提高了葉片抗疲勞特性、減少表面裂紋,。
20世紀(jì)70年代,，美國廣泛開展具有定向葉片和等軸細(xì)晶輪轂的整體葉盤鑄造工藝研究，成功實(shí)現(xiàn)基于Mar2M247,、CM681定向合金材料的雙性能整體葉盤鑄造技術(shù),，即整體葉盤的葉片為定向柱晶，輪盤為等軸晶,。
我國航空材料研究院對(duì)整體葉盤的精密鑄造技術(shù)進(jìn)行了深入研究,，分析雙性能合金材料的選擇、整體葉盤組織的形成方法,、控制措施和澆注工藝參數(shù)以及熱處理對(duì)整體葉盤力學(xué)性能的影響,，為鑄造工藝設(shè)計(jì)特殊裝置，使葉片凝固過程中獲得徑向溫度梯度，并且通過不同的試驗(yàn)方案,，成功鑄造出直徑120mm,，帶有34個(gè)葉片的渦輪整體葉盤，如圖3所示,。
圖3 整體葉盤鑄造樣件
電子束焊是通過加速和聚焦的電子束,，轟擊置于真空或非真空中的焊件，利用所產(chǎn)生的熱能進(jìn)行焊接的方法,。電子束焊接容易實(shí)現(xiàn)金屬材料的深熔透焊接,，具有焊縫窄、深寬比大,、焊縫熱影響區(qū)小,、焊接工藝參數(shù)容易精確控制、重復(fù)性和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),，且其具有自動(dòng)焊縫跟蹤,、速流偏轉(zhuǎn)、多熔池焊接等技術(shù)優(yōu)勢(shì),，使其廣泛應(yīng)用于航空航天等行業(yè),。
由于電子束焊發(fā)展較早，技術(shù)相對(duì)成熟,，最先用于整體葉盤的制造過程中,，據(jù)相關(guān)資料顯EJ200第三級(jí)風(fēng)扇葉盤是最早通過電子束焊技術(shù)成形的整體葉盤，先將單個(gè)葉片用電子束焊接成葉片環(huán),，然后用電子束焊接技術(shù)將鍛造和電解加工成形的輪盤腹板與葉片環(huán)焊接成整體葉盤結(jié)構(gòu),。
國內(nèi)對(duì)整體葉盤電子束焊接工藝主要應(yīng)用于鈦合金材料整體葉盤，諸多研究機(jī)構(gòu)對(duì)整體葉盤電子束焊接進(jìn)行大量研究試驗(yàn),。中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司技術(shù)中心對(duì)TC4整體葉盤電子束焊接工藝中的變形控制方法進(jìn)行大量研究,，提出了綜合應(yīng)用焊接工藝優(yōu)化、剛性固定,、真空熱處理和電子束局部加熱相結(jié)合的變形控制方法,，并通過相關(guān)試驗(yàn)有效地控制了焊接變形，實(shí)現(xiàn)了電子束焊接整體葉盤結(jié)構(gòu)的制造,。
電子束焊接整體葉盤技術(shù)由于其較高的穩(wěn)定性,，在國內(nèi)整體葉盤制造領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，而其局限性在于只適宜于鈦合金葉盤的焊接工藝,，對(duì)高溫合金整體葉盤焊接存在較大的技術(shù)缺陷，尚需要進(jìn)行更為深入的研究,。
線性摩擦焊接技術(shù)
線性摩擦焊是一種固相焊接技術(shù),，在焊接壓力Pf作用下，其中一個(gè)焊件相對(duì)另一個(gè)焊件沿直線方向以一定的振幅A和頻率f作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，發(fā)生摩擦粘結(jié)與剪切并產(chǎn)生摩擦熱,，摩擦界面溫度上升,，當(dāng)摩擦表面達(dá)到粘塑性狀態(tài)時(shí)，在壓力的作用下焊合區(qū)金屬發(fā)生塑性流動(dòng)形成飛邊,，當(dāng)摩擦焊接區(qū)的溫度和變形達(dá)到一定程度后,，焊件對(duì)齊并施加頂鍛壓力Pu，焊合區(qū)金屬通過相互擴(kuò)散與再結(jié)晶使金屬焊為一體,，完成整個(gè)焊接過程,，其工藝過程如圖4所示，主要包括以下5個(gè)工藝過程：初始摩擦階段,、不穩(wěn)定摩擦階段,、穩(wěn)定摩擦階段、停振階段,、頂鍛維持階段,。
線性摩擦焊原理示意圖
線性摩擦焊技術(shù)在整體葉盤制造中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：
（1）加工效率高，材料損耗小,。線性摩擦焊相比于數(shù)控銑削,，可以節(jié)省大量的貴重金屬，提高金屬利用率,；焊接過程中完全自動(dòng)化,，人為參與因素很小，焊接控制參數(shù)如壓力,、時(shí)間,、頻率和振幅等參數(shù)控制簡單，故其可靠性高,，且使加工時(shí)間大幅降低,，效率明顯提高。
（2）焊接質(zhì)量高,，焊接過程中不產(chǎn)生與熔化和凝固冶金有關(guān)的一些焊接缺陷和焊接脆化現(xiàn)象,，由于加熱時(shí)間短，熱影響區(qū)窄,，組織無明顯粗化,。在焊接鋁、鈦合金材料中,，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性,。
（3）線性摩擦焊可以焊接2種不同的材料，因此,，可根據(jù)整體葉盤需要,，為進(jìn)一步減輕重量,，提高推重比，選用合適的材料進(jìn)行焊接加工,。同時(shí),，線性摩擦焊對(duì)單個(gè)葉片可以進(jìn)行修復(fù)工作，顯著提高整體葉盤應(yīng)用率,，降低其成本,。
由于線性摩擦焊獨(dú)特的工藝特點(diǎn)，在整體葉盤制造技術(shù)領(lǐng)域,，已逐漸取代電子束焊接,，如EJ200發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤在1994年開始利用線性摩擦焊取代原電子束焊接技術(shù)。英國R·R公司已采用線性摩擦焊技術(shù)制造出寬弦風(fēng)扇整體葉盤,。
國內(nèi)中航工業(yè)北京航空制造工程研究所與西北工業(yè)大學(xué)對(duì)整體葉盤線性摩擦焊技術(shù)進(jìn)行大量研究,，北京航空制造工程研究所對(duì)其工藝過程各個(gè)階段進(jìn)行分析，包括工藝過程中的飛邊形貌,、接頭組織,、拉伸性能及力學(xué)性能等，從而獲得影響焊接件質(zhì)量的工藝參數(shù),，為整體葉盤線性摩擦焊接技術(shù)提供大量理論依據(jù),。西北工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)整體葉盤線性摩擦焊裝備，對(duì)線性摩擦焊機(jī)施力系統(tǒng)模糊PID控制方法進(jìn)行研究,，制定模糊控制算法規(guī)則,，確定各規(guī)則參數(shù)，從而建立線性摩擦焊機(jī)施力閉環(huán)控制系統(tǒng),，此外,，還對(duì)夾具系統(tǒng)彈性變形對(duì)焊接過程的影響進(jìn)行分析，通過建立線性摩擦焊接過程的動(dòng)力學(xué)理論模型,，研究了固定夾具的彈性振動(dòng)對(duì)線性摩擦焊機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力,、機(jī)械功率及產(chǎn)熱功率的影響，從而為線性摩擦焊裝備設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù),。
總之,，我國對(duì)線性摩擦焊技術(shù)的研究尚淺，對(duì)其機(jī)理研究,，產(chǎn)熱變熱,、變形流動(dòng)、組織轉(zhuǎn)變等技術(shù)仍需投入大量研究,，在21世紀(jì),，線性摩擦焊技術(shù)將繼續(xù)飛速發(fā)展，應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤,、空心葉片葉盤等的制造,。
國內(nèi)在整體葉盤制造領(lǐng)域的精確成形加工技術(shù)主要包括：數(shù)控銑削加工技術(shù),、數(shù)控電解加工技術(shù)以及電火花加工技術(shù)等。由于其存在不同的技術(shù)局限性,，各工藝技術(shù)向著高效、低耗,、低成本方向發(fā)展,。
五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑削加工由于其具有快速反應(yīng)性、可靠性高,、加工柔性好及生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短等優(yōu)點(diǎn),，在整體葉盤制造領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。美國GE和P·W公司,、英國R·R公司等,，多采用五坐標(biāo)數(shù)控銑削加工整體葉盤。
國內(nèi)西北工業(yè)大學(xué)于1991年起對(duì)整體葉盤制造技術(shù)進(jìn)行研究,，突破多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),，開發(fā)了“葉輪類零件多坐標(biāo)NC 編程專用軟件系統(tǒng)”，該系統(tǒng)集測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理,、曲面建模,、曲面消隱、刀位計(jì)算,、刀位驗(yàn)證及后置處理于一體,，經(jīng)過多年的分析研究，完成了整體葉盤數(shù)字化精密制造技術(shù)關(guān)鍵工藝,，采用側(cè)銑與插銑復(fù)合高效銑加工,，完成葉盤的粗精加工，進(jìn)行刀位點(diǎn)計(jì)算及加工軌跡優(yōu)化,，直紋面擬合等多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新,，此外，其自主研發(fā)高效盤銑- 插銑復(fù)合銑削中心,，對(duì)提高整體葉盤銑削效率有著重大意義,，其主要銑削加工方法及加工樣件如圖5所示。
整體葉盤數(shù)控銑削方法及樣件
電解加工是基于電化學(xué)陽極溶解的原理來去除金屬材料的加工方法,，其技術(shù)的先進(jìn)性（計(jì)算機(jī)控制加工過程）,，能很好地保證加工精度與質(zhì)量，提高加工穩(wěn)定性,，減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間,，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，是優(yōu)質(zhì),、高效,、低成本,、快速響應(yīng)地解決整體葉盤加工難題的技術(shù)途徑之一。
數(shù)控電解加工技術(shù)綜合了計(jì)算機(jī)數(shù)控和電解加工兩者技術(shù)特點(diǎn),，工具陰極無損耗,，無宏觀切削力，適宜加工薄葉片,、狹窄通道的整體葉盤,，且其以數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)型面的創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)，加工范圍廣,。因此,，該工藝技術(shù)適合于加工小直徑、多葉片,、小葉間通道（1.5~3mm寬度）及變截面扭曲葉片的整體葉盤,。
美國、英國等發(fā)達(dá)國家對(duì)整體葉盤數(shù)控電解加工技術(shù)進(jìn)行深入研究并得到應(yīng)用,，美國GE 公司以五軸數(shù)控電解加工方法,，對(duì)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤加工，其粗加工,、半精加工,、精加工工藝都采用電解加工方法，加工出的葉型厚度公差為0.10mm,，型面公差為0.10mm[21],。在帶冠整體葉盤的加工中，俄羅斯采用機(jī)械仿形電火花與電解加工組合工藝,，電解加工技術(shù)既提高了加工效率,，又去除了電火花加工后的表面變質(zhì)層，提高表面質(zhì)量,。
國內(nèi)對(duì)整體葉盤數(shù)控電解加工技術(shù)的研究尚淺,，南京航空航天大學(xué)從80年代中期開始對(duì)其進(jìn)行研究，提出了“直線刃”陰極數(shù)控展成電解加工和成形或近成形陰極柔性電解加工方法,，以簡單的直線刃陰極進(jìn)行數(shù)控展成運(yùn)動(dòng),，基于電化學(xué)陽極溶解原理而實(shí)現(xiàn)整體葉盤葉間槽與葉片型面的成形加工，如圖6所示,。由于數(shù)控電解加工需采用多軸數(shù)控電解機(jī)床,，對(duì)數(shù)控技術(shù)水平要求高，電解成形規(guī)律掌握較困難,，目前正處于研究階段,，其有望解決數(shù)控銑削無法實(shí)現(xiàn)的整體葉盤加工。
直線刃陰極數(shù)控電解加工過程
電火花加工技術(shù)
電火花加工是通過浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用,，來達(dá)到蝕除導(dǎo)電材料目的的一種特種加工方法,。在整體葉盤加工過程中,，與數(shù)控電解加工以及數(shù)控銑削加工技術(shù)相比，電火花加工技術(shù)存在以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：
（1）加工范圍廣泛,，可以對(duì)傳統(tǒng)難切削材料,，如高溫合金、硬質(zhì)合金,、鈦合金等進(jìn)行加工,。
（2）對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通道狹窄的整體葉盤件加工存在明顯優(yōu)勢(shì),，可以完成復(fù)雜的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，有效避免電極與工件之間的干涉問題,。
（3）加工中不存在宏觀切削力,，電極與工件均不會(huì)產(chǎn)生宏觀變形，同時(shí),，不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷,。
由于上述諸多優(yōu)點(diǎn)，電火花加工在帶冠整體葉盤加工中得到廣泛應(yīng)用,。上海交通大學(xué)對(duì)渦輪整體葉盤電火花加工技術(shù)深入研究,，開發(fā)出專用CAD/CAM軟件，可以完成渦輪整體葉盤造型,、電極CAD/CAM,、工具點(diǎn)擊軌跡搜索等功能，且對(duì)渦輪葉盤進(jìn)行電火花加工獲得較高型面精度的整體葉盤,。
整體葉盤經(jīng)過近成形及精確成形加工后,，其表面質(zhì)量尚無法滿足其技術(shù)要求，還需要經(jīng)過表面拋光及處理工藝,，來降低其表面粗糙度,，提高型面精度，從而提高葉盤疲勞強(qiáng)度及使用壽命?，F(xiàn)階段,，國內(nèi)對(duì)于整體葉盤的表面拋光工藝仍處于手工打磨階段，人工拋光不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大,、效率低,，而且拋光表面易燒傷，型面精度和表面完整性難以保證,，導(dǎo)致葉盤可靠性降低,，同時(shí)受到工人技術(shù)等級(jí)和熟練程度的影響，加工質(zhì)量不穩(wěn)定,，嚴(yán)重影響著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能,、安全可靠性以及生產(chǎn)周期,。因此，迫切需要對(duì)整體葉盤表面自動(dòng)化拋光技術(shù)進(jìn)行深入研究,，實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化拋光工藝,。對(duì)整體葉盤表面拋光及處理技術(shù)主要包括：磨粒流拋光技術(shù)、數(shù)控拋光技術(shù),、激光沖擊處理技術(shù),、表面噴丸及光飾技術(shù)等。
磨粒流光整技術(shù)是美國在20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一項(xiàng)光整新工藝,，已廣泛應(yīng)用于航空航天,、汽車、電子,、模具制造業(yè)中的關(guān)鍵零件拋光工藝,。磨粒流加工時(shí)通過軟性磨料介質(zhì)，一種載有磨料的粘彈體,，在壓力作用下往復(fù)流過零件被加工面而實(shí)現(xiàn)光整效果,，對(duì)于一般工具難以接觸的零件內(nèi)腔，磨粒流光整技術(shù)的優(yōu)越性尤為突出,。
我國引進(jìn)磨粒流光整技術(shù),，經(jīng)過幾年的研究，北京航空工藝研究所在磨粒流拋光技術(shù)方面取得較大進(jìn)展,，并將其應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)離心葉輪和鈦合金整體葉盤葉輪的型面拋光,，在某型發(fā)動(dòng)機(jī)研制中，采用磨粒流工藝進(jìn)行了前置擴(kuò)壓器葉片型面拋光,，均勻去除葉片腐蝕層,，改善了零件抗疲勞性能。但是,，由于技術(shù)起步較晚,，工藝缺乏更深入的研究，對(duì)于磨粒流光整中的關(guān)鍵技術(shù),，還需要在實(shí)踐中進(jìn)行不斷的摸索和完善,。
國外在整體葉盤拋光技術(shù)方面已經(jīng)取得了大量的成果，日本較早地將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于整體葉盤拋光中,，成功地研制出了拋光加工機(jī)器人并投入應(yīng)用,，并且提出了通過GC（grinding center）進(jìn)行自由曲面拋光的新型工藝，經(jīng)過技術(shù)研究和應(yīng)用,，最終在拋光試驗(yàn)中達(dá)到了較高的表面質(zhì)量,，在拋光過程解決了磨削中由于NC誤差導(dǎo)致的拋光軌跡誤差。
西北工業(yè)大學(xué)對(duì)整體葉盤結(jié)構(gòu)及其材料特性進(jìn)行大量分析，借鑒五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑削技術(shù),，為擬合整體葉盤葉片自由曲面,，提出整體葉盤五軸聯(lián)動(dòng)柔性拋光系統(tǒng)，并建立試驗(yàn)平臺(tái),，通過磨頭機(jī)構(gòu)的柔性作用,，使其在拋光過程中能夠適應(yīng)葉片型面，對(duì)葉片表面波紋及微變形量進(jìn)行自適應(yīng)補(bǔ)償,，達(dá)到葉盤表面精密拋光[29],，其建立拋光工藝實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖7所示，并且對(duì)整體葉盤進(jìn)行了初步拋光試驗(yàn),，如圖8所示,，目前還需對(duì)整體葉盤自動(dòng)化拋光技術(shù)進(jìn)行不斷的完善和提高。
整體葉盤拋光裝備
激光沖擊處理技術(shù)是利用高峰值功率密度的激光產(chǎn)生高壓等離子體,，等離子體受約束產(chǎn)生沖擊波使金屬材料表層產(chǎn)生塑性變形,，獲得表面殘余壓應(yīng)力層。激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)于20世紀(jì)70年代已開始研究,，由于其設(shè)備昂貴、效率較低,，應(yīng)用較少,，直到20世紀(jì)90年代，激光沖擊強(qiáng)化在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用,，21世紀(jì)后,，激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)已在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，大幅度提高了部件疲勞性能,、抗應(yīng)力腐蝕性能,、抗沖擊性能。
整體葉盤拋光設(shè)備
中航工業(yè)北京航空制造工程研究所研究分析了整體葉盤葉片邊緣激光沖擊強(qiáng)化的關(guān)鍵難題,，采用雙光束雙面強(qiáng)化技術(shù),，對(duì)整體葉盤葉片進(jìn)排氣邊緣、葉尖,、葉根等不同部位進(jìn)行強(qiáng)化試驗(yàn),，如圖9所示。
圖9 激光沖擊強(qiáng)化整體葉盤
整體葉盤不同部位的強(qiáng)化會(huì)導(dǎo)致激光入射角度的變化,，且兩路激光發(fā)生平衡問題,，因此對(duì)激光沖擊處理技術(shù)增加了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和光路系統(tǒng)的復(fù)雜性，目前,，我國對(duì)整體葉盤葉片強(qiáng)化還存在諸多難題,，例如由于葉盤空間結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工藝的復(fù)雜性，鈦合金材料激光沖擊強(qiáng)化所需功率密度高，表面型面精度要求高等,，仍需要進(jìn)行大量的強(qiáng)化試驗(yàn),，優(yōu)化工藝參數(shù)，確保葉片固有頻率,、型面尺寸,、葉尖部位輪廓度、粗糙度滿足設(shè)計(jì)要求,。目前,，國內(nèi)對(duì)整體葉盤沖擊處理技術(shù)還尚無應(yīng)用實(shí)例，但已具有良好研究基礎(chǔ),，該技術(shù)必將在國內(nèi)踏上產(chǎn)業(yè)化的道路,。
葉片表面光飾與噴丸技術(shù)都是葉片表面強(qiáng)化的工藝方法，其作用在于消除內(nèi)部有害加工應(yīng)力,，提高葉片疲勞強(qiáng)度,。目前，葉片光飾與噴丸技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤與葉片制造中,，振動(dòng)光飾與噴丸技術(shù)從不同方面提高整體葉盤與葉片的抗疲勞強(qiáng)度,，由于振動(dòng)光飾后葉片表面質(zhì)量及抗疲勞強(qiáng)度均易遭到破壞，因此,，國內(nèi)普遍采用噴丸工藝對(duì)整體葉盤葉片表面進(jìn)行處理,，其穩(wěn)定性高，更有利于提高整體葉盤葉片抗疲勞強(qiáng)度,。
在整體葉盤制造工藝過程中,，各種近成形技術(shù)與精確成形技術(shù)相互滲透，形成整體葉盤復(fù)合制造工藝,，各工藝技術(shù)有其優(yōu)越性和局限性,，無法以一種方法替代其他所有工藝方法。而對(duì)于國內(nèi)目前普遍采用的整體葉盤制造技術(shù),，如精密鑄造及鍛造技術(shù),、精密焊接技術(shù)、數(shù)控銑削技術(shù),、數(shù)控電解加工技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)比,。
隨著整體葉盤在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的廣泛應(yīng)用，未來高推重比,、涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)使整體葉盤結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,，優(yōu)異的SiC或C/C復(fù)合材料等在整體葉盤上的應(yīng)用，對(duì)整體葉盤制造技術(shù)提出了更高的挑戰(zhàn),，各國都投入大量的人力,、物力對(duì)整體葉盤制造技術(shù)進(jìn)行研究,，尋求低成本、低污染,、高效率,、高質(zhì)量的復(fù)合制造技術(shù)，以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)整體葉盤的需求,。目前,，我國對(duì)整體葉盤的制造多采用精密鍛造、電解加工,、數(shù)控銑削的復(fù)合制造工藝技術(shù),，其制造技術(shù)仍需投入大量的研究，提高整體葉盤制造效率,，降低其制造成本,，提高其表面質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體葉盤的高效,、高質(zhì),、低耗制造。