发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程

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涡轮叶片是发动机最重要的零件之一，采用的材料价格往往非常昂贵。作为典型的自由曲面零件，涡轮叶片的一个重要特点就是薄，加工时易变形，并且材质通常为蒙乃尔合金、INCONEL、钛和镍为基础的难加工合金材料，更增添了加工的困难度，同时对加工工艺与加工用的刀具提出了更高的要求。本期我们展示叶片的数控加工、3D打印以及铸造工艺。

一. 数控加工工艺

涡轮叶片的数控加工过程

叶片的数控加工工艺，包含装夹方法、数控编程、切削工艺、颤振抑制、在线检测、辅助工艺等。

材料浪费严重

数控加工工艺对材料的浪费极为严重。

二. 3D打印工艺

电子束熔融技术制造涡轮叶片

包括西门子和霍尼韦尔在内的公司已经开始使用3D打印制造涡轮叶片。3D打印的制造优势不仅体现在节省材料、降低成本，更体现在大幅缩短叶片的生产制造时间。西门子工程师采用增材制造技术生产的一种新型燃气轮机叶片，从设计到生产的整个周期可以从两年缩短至两个月，大大提高了生产效率。

西门子采用激光打印技术制造涡轮叶片

三. 铸造工艺

涡轮叶片铸造工艺主要由模具制造（包括外形模具和型芯模具）、制芯、制蜡模、制壳、浇注、脱壳脱芯、检验等主要工序组成。

叶片陶瓷型芯

包裹型芯的蜡模

待浇注的型壳

高温浇注

叶片铸件

完成加工的涡轮叶片

叶片铸件表面无金属光泽，通过后续的机加、打孔、抛光打磨等工序后，才是我们通常见到的状态。这道工序对于3D打印的叶片也是必不可少的。

END

除上述加工方式外，涡轮叶片还有多种加工方式，为保证安全运转，叶片还需要经过尺寸和形状检测以及裂纹检测等。相比较而言，3D打印相比数控加工和铸造有着很多优势，但有时候还要根据使用情况的不同选择最佳的制造方式，如单晶叶片等，3D打印目前还无法实现。

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原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：发动机涡轮叶片的传统与3D打印制造过程