航空发动机涡轮叶片复杂异型孔加工系统技术通过验收瓷像机

7月19日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所所属二级所先进制造所激光与智能能量场制造工程团队承担的中科院仪器装备研制项目“航空发动机涡轮叶片复杂异型孔加工系统”技术验收会议在宁波材料所举行。来自中科院上海光学精密机械研究所、中科院上海硅酸盐研究所和宁波海天精工的专家以及团队10多名科研人员参加了现场技术测试。

专家组听取了项目负责人张文武的项目工作报告，现场审议了技术测试大纲，并按照测试大纲逐项测试技术验收指标，现场进行五轴联动坐标转换、自动对焦与补偿、法向自动检测与倾角控制、多工位异型孔CAD驱动智能化加工等功能演示，并对平板零件和叶片试件进行现场打孔，充分考察了装备的运动能力、工艺能力及内核控制系统智能化水平。根据实施方案中的指标要求和实测结果，专家组认为所研制的“航空发动机涡轮叶片复杂异型孔激光加工系统”技术指标均达到或优于实施方案规定，圆满完成了研制任务，意义重大，同意通过技术验收。

航空发动机对国家安全和国民经济意义重大，航空发动机的一大性能指标是涡轮前工作温度，其提升取决于高温材料、热障涂层和气膜冷却技术的全面进步，其中先进气膜冷却技术对温度提升量的贡献约占2/3。上世纪80年代中期，美国率先使用了复杂异型孔气膜冷却技术，涡轮叶片等热端部件的等效冷却效率从0.3提高到了0.5以上，并在继续进步中。我国则由于自主加工母机的空缺和加工工艺的落后，长期未能突破复杂异型孔加工技术，先进冷却结构设计无法验证，叶片冷却效率迄今与西方国家存在较大代差。冷却技术滞后，会间接导致发动机可靠性和总体性能的落后。因此，我国亟需突破复杂异型孔加工的自主工业母机和相关工艺技术。

航空发动机叶片外形扭曲、内腔复杂，要利用激光在叶片上加工出高精度复杂异型孔，存在五轴坐标联动转换、自动对焦与补偿、法向自动检测与倾角控制、CAD驱动多工位自动化加工等众多技术难点。

针对上述挑战，激光与智能能量场制造工程团队经过六年多持续攻关，在国内率先打通了复杂异型孔技术应用的“仿真-设计-装备-工艺”创新链，并得到中科院装备项目支持，成功研制出“航空发动机涡轮叶片复杂异形孔加工系统”及全套加工工艺，经专家组的鉴定，相关技术指标均达到或优于实施方案规定。该项目得到了宁波大艾激光科技有限公司的大力协助，依托该公司，此项技术已经全面进入产业化阶段。

“航空发动机涡轮叶片复杂异型孔激光加工系统”为航空发动机及燃气轮机涡轮叶片、燃烧室、火焰筒等热端部件的复杂异型孔精密低损伤加工提供了国产母机和成套工艺方法，并可以扩展应用到三维曲面微细加工，可对金刚石、石英、陶瓷、金属、复合材料、树脂等众多难加工材料进行精密三维加工。该成套技术的突破对推动我国航空发动机、燃气轮机热端部件的技术进步和微细加工能力的突破有重要意义。

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