技术科普丨叶片无余量精密锻造——尺寸的控制

  无余量精密锻造的压气机叶片，型面（不含进排气边）和内缘板面不需要进行机械加工，直接达到设计图纸的尺寸精度和粗糙度，要达到冶金质量、尺寸精度、表面质量三个主要控制要求，材料研究、工艺设计、设备选择、工装设计、主要成型过程、辅助工艺等因素相互影响，只有精细的控制才能得到精确的结果。各种因素相互影响，需要综合考虑。

一、主要成型设备

  国内从事叶片无余量精密锻造的生产厂家，主要成型设备基本都选择螺旋压力机，它的特点是能量可控、无下死点，特性兼具热模锻压力机和锻锤的优点，配合专门设计的模座使用。

精锻模座在前后、左右方向通常设计有可拆卸的止扣垫板，磨损后方便更换；厚度方向则采用系列厚度的精密厚度垫板的调节方法，模具上不设承击面，根据厚度测量结果随时更换不同厚度的垫板，实现快速精确调节，同时起到承击面的作用。

二、制坯工艺

  说到制坯设备就不能不说制坯工艺，叶片的结构形式很多，带有榫头、叶冠、阻尼凸台的叶片，不同截面的截面积差异极大，预锻终锻之前需要将不同部位的材料进行分配。

  和模锻叶片制坯工艺的差异是通常采用挤压的工艺方法进行制坯，精锻叶片型面无余量而榫头余量和普通模锻的余量设计一致，截面积差异悬殊，采用顶锻工艺面临着镦粗比的问题，需要多次顶锻，挤压工艺很好的解决了这个问题。

对于双冠、轴径、带阻尼凸台等各种结构叶片的制坯，采用挤压和顶锻工艺结合的工艺方法。

三、少无氧化加热和润滑

  金属高温加热，氧化不可避免，要采取少无氧化措施，包括惰性气体和玻璃防护润滑剂的使用，减少直至避免加热过程对尺寸的影响。

四、化铣工艺的运用

  锻造过程不可避免的波动，会造成厚度的不均匀，化铣工艺可以均匀去除表面金属，采用这个工艺消除厚度波动。将叶片按照不同厚度分组，采用不同的化铣时间，使得厚度趋于一致。

  

五、补偿迭代设计

  锻造是一个弹塑性变形的过程，锻造完成后的回弹，对叶形的轮廓、弯曲、扭转都会产生影响，而且这个扭转目前的技术手段无法准确预测，通常采用在模具上进行反方向补偿的方法解决这个问题，经过多次迭代得到接近期望的结果。

六、快速、准确的测量方法

  叶片是航空发动机和燃气轮机中数量最多的零件，相对较大的批量，需要测的准，避免批量性废品，还要测的快，以免影响效率，常用的测量方法是使用三坐标测量机首末件测量，过程中抽检的方式测量叶形各截面轮廓，采用电感量仪百分百快速检测叶形的弯曲、扭转、厚度。