來源：制造云視頻、航空制造網

如果問你，什么是頂級的機械制造，造友們會怎么回答？在小編看來，航空發動機渦輪葉片的生產就稱得上頂級，它是航空發動機最重要的零件之一，采用的材料不同于普通材料，價格非常昂貴。發動機的性能很大程度上取決于葉片型面的設計和制造水平。今天主要展示航空發動機渦輪葉片的加工過程、檢測過程和鑄造成型工藝。

    葉片是一類典型的自由曲面零件，加工這類零件時都有一個特點：薄，加工時易變形，并且材質通常為不銹鋼、蒙乃爾合金、INCONEL、鈦和鎳為基礎的難加工合金材料，更增添了加工的困難度，同時對加工工藝與加工用的刀具提出了更高的要求。

在葉片的加工中，葉片加工難點有以下3個方面：銑工藝圍帶處，葉根的加工，銑拉筋孔。

    對于飛機來說，發動機的正常運轉是最為重要的一條，而要保證發動機安全運轉，葉片的質量就必須通過嚴格的檢測！葉片檢測主要是尺寸和形狀檢測，以及裂紋檢測。

1）尺寸和形狀檢測

    一個發動機上有很多葉片，每一個圓盤上大概有30多個葉片，如果葉片的形狀和尺寸不能夠保證，那么在發動機高速運轉時是非常危險的。所以對于葉片的型面和幾何尺寸檢測也是非常重要的，但是就葉片的形狀來說常規測量方法很難進行測量，所以科學家研究出了一種三坐標測量系統，通過建立測量數據來建立模型從而判斷葉片的型面和尺寸的差異。

2）裂紋檢測

    裂紋是發動機機葉片最致命的缺陷。而航空發動機葉片的工作條件非常惡劣，致使葉片經常受到沖擊、摩擦，同時還忍受著高溫的灼燒和冷熱疲勞，葉片容易產生各種各樣的裂紋，如果不能及時發現并處理，會對飛機飛行安全帶來極大的威脅，所以采用有效的方法來發現葉片中的裂紋一直是科學家們追求的。

    目前，常用檢測方法有CTI技術、TOFD技術、紅外技術、UT技術等。

下面我們簡述一下如何制造航空發動機的渦輪葉片：

    加工瓷土，將瓷土打碎，制作渦輪葉片的內芯。

    工人將塑形后的瓷土模型逐個檢查修形，做好的瓷土模型將首先燒結成熔融石英陶瓷芯。

    渦輪噴氣式發動機需要中空的渦輪葉片，只有高質量的陶瓷芯是失蠟法鑄造的最好內芯材料，它能夠在澆鑄金屬時依然能夠保持穩定，在鑄件冷卻后有能通過化學工藝輕易溶解，在葉片中留下所需要的空氣通道。

    等待進行加工的瓷土模型在外部包裹蜂蠟進行失蠟法鑄造，從而得到渦輪葉片。瓷土模型可以制作成橫截面非常小，而且在加工過程中變形小。

    上述瓷土模型其實就是葉片中的空氣通道，在發動機運轉時，有空氣在其中通過，從而冷卻渦輪葉片保持工作穩定。

    準備澆鑄接口。這些接口將安裝二到四個葉片，這樣澆鑄熔融金屬時可以提高效率。

     在給陶瓷芯包裹蜂蠟，蜂蠟的作用是在鑄造范摸中形成空腔。

     將蜂蠟葉片安裝到澆鑄接口上后可以看到，已經包裹了陶瓷芯的蜂蠟葉片看起來結構粗壯，但都是澆鑄時的金屬流道，葉片其實非常細小。

    將葉片進行最后加工，這樣熔融金屬就可以將空腔充滿，不會造成鑄造砂眼。

     到此，鑄造模型終于被加工好。

     下一步是將這些鑄造模型包裹瓷土，制作陶范。工人將鑄造模型安裝的一個旋轉機械上。用機械手在陶土液中旋轉，使其均勻包裹住模型的任何部位。這樣才能算合格。之后加入特殊風箱中，在外表噴淋瓷土，形成厚實的外殼。進行風干。

     之后，鑄造模型在精密鑄造車間進行澆鑄。

     首先要進行加溫，將鑄造模型外部包裹的瓷土燒成陶瓷范模。同時，將內部的蜂蠟排出，形成鑄造空腔。工人取出鑄造范模。然后這些范模將澆鑄特殊合金溶液。每種范模都要一種特別的熔爐進行加工。大型部件的范模生產溫度非常高。

     最后，生產出的葉片還需要進行X光探傷。每個葉片都要進行多角度探傷，防止出現任何瑕疵。X光照片，可以看出葉片內部的空腔。

    整個渦輪葉片生產工藝非常繁復，完全超越了珠寶制造工業，而這僅僅是“工業皇冠上的鉆石”――航空發動機制造的一小部分。

    完整的葉片設計制造包括：葉片結構設計，葉片強度設計，葉片材料設計，葉片制造工藝設計。葉片使用過程中的故障模式分析等。咱們今天展示的內容只是很少的一部分。

    從航空發動機渦輪葉片的發展歷程來看，材料、工藝與設計一體化的趨勢越加明顯。發動機設計是由低水平向高水平發展，葉片材料設計也是如此，設計階段不同，設計要求不同，設計方法不同，采用的材料和制造工藝也不相同。