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一基于綠色制造的航空發(fā)動機制造工藝

1采取資源節(jié)約型工藝技術(shù)

采取資源節(jié)約型工藝技術(shù)是目前航空發(fā)動機制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)的加工技術(shù)以消耗不可再生金屬材料的時代已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代航空事業(yè)發(fā)展的要求，當前高性能航空發(fā)動機采用了大量的新型結(jié)構(gòu)件，由于毛坯結(jié)構(gòu)的變化，其制坯方法也發(fā)生了重大變化。精鑄件、精鍛件、單晶和定向凝固精鑄件毛坯將取代傳統(tǒng)的大余量毛坯。傳統(tǒng)意義的鍛件將由77%降至33%，精鑄件由18%增至44%以上，粉末冶金件由3%增至8%，復(fù)合材料構(gòu)件由4%增至15%。

2降低能耗型工藝技術(shù)

在航空發(fā)動機生產(chǎn)過程中，需要消耗大量的自然資源，隨著自然資源的日益緊張，積極采取低能耗工藝技術(shù)是發(fā)展現(xiàn)代航空技術(shù)的重要內(nèi)容。降低能耗工藝技術(shù)主要包括：一是在發(fā)動機生產(chǎn)技術(shù)上實施節(jié)能措施。比如改善發(fā)動機的風扇工作性能參數(shù)、提高發(fā)動機的工作效率等。二是從生產(chǎn)工藝方面入手，改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，加大節(jié)能型生產(chǎn)工藝技術(shù)的應(yīng)用。三是積極利用先進的生產(chǎn)材料，比如當前我國的飛機發(fā)動機采用了高溫合金材料，國內(nèi)GH4169合金主要采用兩聯(lián)工藝(VIM+VAR)生產(chǎn)，棒材采用快速水壓機開坯生產(chǎn)，盤鍛件采用快速水壓機自由鍛制坯，在錘或水壓機上采用包套模鍛工藝或在等溫數(shù)控液壓機上采用近等溫鍛工藝生產(chǎn)。四是優(yōu)化發(fā)動機生產(chǎn)的管理技術(shù)。通過強化加工過程的管理，提高工作效率，避免出現(xiàn)人為因素的失誤而導(dǎo)致的資源浪費現(xiàn)象。例如在生產(chǎn)加工發(fā)動機零部件時一定要按照規(guī)范的標準對機床參數(shù)進行設(shè)置，避免因為人為的粗心而導(dǎo)致的零部件出現(xiàn)報廢。

3環(huán)境保護型工藝技術(shù)

航空飛行器對環(huán)境污染嚴重，其主要體現(xiàn)在：一是巨大噪音，對人們的生活產(chǎn)生巨大的影響；二是廢氣污染，研究發(fā)現(xiàn)，航空器在飛行過程中產(chǎn)生的凝結(jié)尾跡會形成卷云(一種高空云)，這種云會阻礙地球表面熱輻射的散發(fā)，進而加劇全球氣候變暖。因此需要采取具有高阻尼降噪性能、節(jié)能環(huán)保的新型材料，并從工藝角度避免切削加工的過程中造成的污染。

二選擇綠色制造技術(shù)的切削液系統(tǒng)

在航空發(fā)動機零件制造過程中需要利用切削加工零部件，為提高切削的工作效率，往往會應(yīng)用切削液，但是切削液的使用會對環(huán)境構(gòu)成污染，同時在清除加工零件切削液時也會產(chǎn)生“二次污染”。同時應(yīng)用切削液也會無形之中增加生產(chǎn)成本。因此采用減少切削液的使用、綠色切削液的選擇、優(yōu)化切削液系統(tǒng)以減少切削液的環(huán)境污染以及資源浪費等問題已成為綠色制造領(lǐng)域的研究熱點之一。

1面向綠色制造的切削液供給系統(tǒng)

一是采取對數(shù)量的噴嘴。傳統(tǒng)的切削液供給主要是由單一的噴嘴裝置實現(xiàn)，主要是通過噴嘴向刀具、工件的噴灑過濾之后返回到供液箱內(nèi)，這樣的噴灑模式需要消耗大量的切削液，如果采取一個噴嘴的話就需要保證切削液的容量，避免因為切削液容量的不足而產(chǎn)生切削溫度過熱的現(xiàn)象。采取多個噴嘴，可以實現(xiàn)切削量的使用效率，他們就能夠更好地滲透到切削區(qū)，保證切削工作效率的最大化。二是通過外噴霧冷卻方法。外部噴霧冷卻潤滑方式就是通過霧噴裝置將切削液以霧狀的形式噴射到加工的零件上，從而降低加工過程中的溫度，實踐證明使用霧噴技術(shù)可以大大降低切削液的使用量，提高航空發(fā)動機制造、修理企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2面向綠色制造技術(shù)的切削液選擇

切削液雖然能夠大大提高切削工件的質(zhì)量，但是如果不能合理的應(yīng)用切削量，就會造成環(huán)境的污染，切削液對環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在：一是對生態(tài)環(huán)境的影響。切削液一旦流入生態(tài)環(huán)境中，不僅會對水資源構(gòu)成污染，也會影響土壤的成分。二是對人體身體健康的威脅。切削液中添加的某些成分對人體的影響是巨大的，一旦切削液被人所吸收產(chǎn)生的嚴重后果就是中毒。因此根據(jù)不同的加工工藝要求選擇合適的切削液是節(jié)約發(fā)動機制造企業(yè)生產(chǎn)成本，降低對環(huán)境污染的有效措施。

3綠色切削液的開發(fā)與應(yīng)用

一是要積極地改善切削液的成分，根據(jù)航空發(fā)動機性能的要求，選擇具有環(huán)保、可再生資源作為切削液的主要構(gòu)成原料，比如在不影響發(fā)動機零件性能的基礎(chǔ)上可以采取植物油作為切削液的主要成分。二是積極創(chuàng)新切削液的添加劑成分。比如開發(fā)研究硼酸酯類添加劑、鉬酸鹽系緩蝕劑、新型防腐殺菌劑等。三是開發(fā)傳統(tǒng)切削液的替代品。傳統(tǒng)的以油脂為主的切削液具有處理不方便，對環(huán)境影響大的缺陷，而液氮則具有揮發(fā)性，其在使用后能夠快速的揮發(fā)，其不會產(chǎn)生任何的污染，而且液氮的制冷效果也要高于傳統(tǒng)的切削液。

三面向綠色制造技術(shù)的機床和刀具系統(tǒng)

1面向綠色制造技術(shù)的機床設(shè)備

隨著航空發(fā)動機性能的不斷提高，對制造航空發(fā)動機的機床設(shè)備要求也越來越嚴格，尤其是在高科技信息時代背景下，要求航空發(fā)動機的機床設(shè)備也要具備高端科技化技術(shù)：首先由于發(fā)動機的零部件原件的強度不斷提高，因此需要切削機床必須有足夠高的剛性，以此提高機床加工的工作效率。同時機床的冷卻應(yīng)采用噴霧、冷風或壓縮空氣。其次利用MQL技術(shù)對機床結(jié)構(gòu)改進。實施MQL技術(shù)是提高機床排屑性能的重要技術(shù)。

2面向綠色制造技術(shù)的刀具技術(shù)

首先要選擇適合發(fā)動機零件加工的刀具。加工刀具的材質(zhì)要符合加工零件材質(zhì)的要求，要根據(jù)不同的加工原料采取相應(yīng)的刀具，比如鎢鉆類適合用于加工鑄鐵、有色金屬等短切屑的工件。而鎢鈷鈦類由于存在少量硬度更高而韌性稍遜的鈦化物，更合適加工鋼件等長切屑的工件。同樣刀具的不同涂層材質(zhì)對加工原料的影響也是不同的，例如氮化鈦涂層可增加刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系數(shù)，減少積屑瘤的產(chǎn)生，延長刀具壽命。其次加強廢舊硬質(zhì)合金刀片再利用。提高廢棄刀具的回收利用是降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要手段。最后，研制適合干切削加工的刀具材料。由于速干式切割的過程中會產(chǎn)生大量的熱能，大大降低刀具的使用壽命，因此刀具要具有耐高溫性、耐磨性、高強度和高沖擊韌性。當然對刀具表面進行涂層處理實際上也會產(chǎn)生很好的效果，通過涂抹可以在刀具與零件加工過程中形成一種隔熱層，進而有效避免刀具因為受熱而出現(xiàn)磨損較大的現(xiàn)象出現(xiàn)。

四結(jié)束語

隨著人們對環(huán)境保護的意識不斷提高以及追求經(jīng)濟效益最大化的要求，傳統(tǒng)的機械設(shè)備加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展，而基于綠色加工的機械制造工藝技術(shù)實現(xiàn)了對機械設(shè)備全周期的控制，有效地解決了機械制造過程中對環(huán)境的污染和對資源的消耗，并且大大優(yōu)化了機械制造過程的流程，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

作者：黃彥春單位：吉林中航航空發(fā)動機維修有限責任公司