航空發動機葉片脈動分步精密電解加工方法研究*

徐正揚，王京濤，劉 嘉，朱 棟，魏浩迪

（南京航空航天大學，南京 210016）

航空發動機是飛機的“心臟”，被譽為現代工業“皇冠上的明珠”[1–2]。發動機中存在大量葉片、整體葉盤、擴壓器等復雜結構，其型面扭曲、葉身超薄、進排氣邊緣曲率變化劇烈，且材料多為鎳基高溫合金、鈦合金等難切削材料，加之其制造精度和表面質量要求極高，這些特點給制造帶來巨大挑戰。使用傳統切削方法加工此類零部件時常常存在問題，如加工應力、微裂紋和刀具磨損等[3–5]。此外，整體葉盤葉柵通道窄、開敞性差等因素也制約了傳統切削方法的效率和經濟性。電解加工是基于電化學溶解原理，借助于成型的工具電極，將工件按照一定的形狀和尺寸加工成形的一種非常規加工方法[6]，具有許多獨特的優點，例如可加工性與工件材料力學性能無關、無工具損耗、無重鑄層、少無加工力、生產效率高、可批量生產等。由于這些特點，電解加工在航空強國受到普遍重視。如德國MTU、英國羅·羅公司和美國Teleflex·Aerospace 公司都將電解加工作為葉片、整體葉盤、機匣等關鍵部件的首選制造技術[7]。

隨著航空發動機的持續發展和不斷改型升級，航空發動機葉片、整體葉盤等關鍵零部件的精度要求日益提高，給電解加工技術帶來了挑戰。制約宏觀電解加工精度提升主要有兩點原因： （1）加工間隙中各類產物沿電解液流程積累，影響了間隙內電場、流場和電化學場的分布；（2）無法準確地描述間隙內電導率的變化規律，不能準確計算和預測極間間隙分布，制約了工具形狀的精確設計?！?br>