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第 8 卷- 2020 年 9 月刊
航空发动机叶片榫头的高效、精准喷丸工艺



恩太四轴数控喷丸机


航空发动机叶片


四轴数控机械臂


G15航空级压力罐


叶片榫头喷丸部位示意


叶片榫头喷丸强化

涡轮工作用叶片作为航空发动机的核心零部件之一,是发动机中负荷较大的部分。一般发动机1个叶片榫头所承受的离心力高达100~150kN
(约合15吨),且工作环境处于高温之下,使材料的机械性能大打折扣,因此在对其进行表面处理时,需要设计复杂的喷丸强化工艺设计以满足要求。基于航空业发展需求,恩太针对叶片类零件表面喷丸强化工艺,设计制造了专业设备,可完全满足市场各大客户需求。
于2019年7月,恩太与中国航发贵州黎阳航空动力有限公司签订了关于航空发动机叶片类零件喷丸强化的设备设计制造订单,并于2020年6月完成交付。

设备加工范围
不锈钢、钛合金、高温合金等材料的航空发动机叶片类零件。

高配硬件及结构保证复杂喷丸工艺输出
1)数控4轴联动机械臂:为达到叶片榫头的喷丸
工艺要求,特设计配置一套四轴西门子机械手臂及西门子828D数控系统;由西门子伺服电机驱动,采用滚珠丝杆执行运动,可实现喷枪上下、前后、左右及垂直摇摆运动;机械臂XYZ三轴定位精度≤0.5mm,垂直摇摆运动A轴可在±50°范围内任意调整,定位精度≤0.5°。

2)G15航空级压力罐:配备恩太自主研发设计的G15航空压力罐,双层压力罐可实现连续喷丸,且喷丸换气失压时间<0.5s,远低于普通压力罐换气失压时间,可充分保证喷丸强化的连续性,提高喷丸工艺的质量保证。

3)数字闭环控制:设备可通过中控电脑实时记录喷丸的所有工艺参数,实现喷丸压力、喷丸流量的全过程数字闭环控制。

4)精准流量控制:喷丸流量通过美国EI 578-24电磁流量阀进行控制,适用范围为0~15kg/min,调节范围≤±5%,每只喷枪各配一个流量阀,可充分保证每支喷枪的流量稳定性。

5)稳定压力输出:压力罐压力调节采用metalwork电气比例调节阀,压力调节范围≤±2%,可充分保证压力输出稳定性。

6)喷丸实时监控:喷枪位置由西门子伺服电机控制,喷枪实时位置可通过工控机实时显示。

7)零件漏喷报警:零件转台设计有漏喷报警功能,可保证零件喷丸质量。

喷丸工艺简介
如左图所示,叶片榫头有1#、2#、3#、4#四个部位需要进行喷丸强化;喷枪对1#和2号部位完成喷丸强化后,行星转台自转180°,喷枪再对3#和4#位置进行喷丸强化。

高效喷丸
设备翻转转台系统主要由工作回转台、喷丸工位行星转台及密封机构组成,工作回转台采用180°回转舱门式结构;回转舱门每面有三个行星转台(两面共计6个转台),三个上下料工位,三个喷丸工位,上下料和喷丸加工可在回转舱门两侧同时进行,可达到最大生产能力。

优秀的环保设计和密封设计
1)回转舱门密封设计:设备回转舱门采用双层充气密封设计,可有效解保证喷丸室密封性能和达到噪音环保标准要求,且可有效防止喷丸作业过程中的丸料泄露。

2)机械臂安装密封:在四轴数控机械臂的安装设计中,喷丸室顶部设计安装随动密封和及多层橡胶防护,以阻挡向上弹射的丸料,保证喷丸室整体密封性能。

3)安全、高效的除尘系统:设备除尘系统由一套4滤芯脉冲反吹除尘器、一套离心风机、自动卸料器、二次过滤器等核心机构组成;脉冲反吹除尘器可提供除尘效果和保持喷丸室内气体流通;离心风机可及时清除喷丸时产生的粉尘;二次过滤器可严格把控设备粉尘排放的最后一道关口。设备除尘系统安装有多个温度报警系统,当除尘器温度高于80℃时会立即停机报警,保证客户人身设备安全;除尘器还配备有消声处理装置,实现降音降噪,严格遵守噪音环保要求。

目前,上海恩太设备技术有限公司已经与国内外多家航空公司有着紧密合作,其中包括飞机蒙皮、发动机叶片、结构件、传动零件(齿轮)等航空工业细分领域的喷丸强化工艺开发及相关设备的独立设计生产制造,在这一领域有了一定的技术积累和创新,我们真诚期待与您的友好合作和共同进步。



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