《中國機長》,它改編自的川航迫降事件，在駕駛艙玻璃碎裂的惡劣環境下成功迫降，放之世界民航史都是值得濃墨重彩的一筆。

據事后調查報告表明，風擋玻璃碎裂的原因可能有安裝螺釘不合格、玻璃材質存在問題等……不得不說航天級的零件產品，真的是不能出現一點差錯。

飛機的組件要求尚且如此嚴苛，核心動力部件更是代表著頂級的機械制造水平。我們這次來看看，支撐客機從數千米高空安全返航的精密發動機，其渦輪葉片的加工過程、檢測過程和鑄造成型工藝。   

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葉片加工

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3個方面：銑工藝圍帶處，葉根的加工，銑拉筋孔。

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葉片檢測

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。

▲ 5 axis multi-sensor system

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。

渦輪葉片自動檢測系統：

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鑄造工藝

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。給陶瓷芯包裹蜂蠟，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。

文章來源：夾具俠