第一片叶片被送回野火工业时,公司内部已经腾出一间独立实验室。
恒温。
恒湿。
防尘。
门口还增加了人员进出记录。
陈大川站在实验室外,看着工作人员换无尘服。
“修六万五千吨压机的时候,咱们满身都是油。”
“现在修一片叶片,还得洗澡换衣服。”
梁师傅戴上鞋套。
“大机器怕你没力气。”
“小东西怕你手欠。”
叶片修复的第一步,是去除旧涂层。
叶片表面并不是一层简单的陶瓷。
最外层是耐高温陶瓷隔热层。
陶瓷层下面,还有一层金属粘结层。
再下面才是定向凝固镍基高温合金基体。
旧涂层必须去干净。
残留太多,新涂层粘不住。
去除过度,又会损伤只有几毫米厚的叶身和精密气膜孔。
传统喷砂效率高,但容易让磨料进入内部通道。
化学剥离速度慢,还可能腐蚀叶根和裂纹区域。
周野选择了脉冲激光分层去除。
不同材料对激光的吸收率不同。
只要控制好能量密度和扫描速度,就能一层一层剥离陶瓷,而不让基体温度过高。
问题是,野火工业没有适合这种精密加工的超短脉冲激光器。
陈大川拿着供应商报价走进会议室时,表情像是刚被人抢了。
“四百八十万元。”
“就一个激光器。”
“还不包括五轴平台和光路系统。”
梁师傅问道:“嫌贵?”
“四百八十万买一束光,能不贵吗?”
“太阳光免费。”
梁师傅指了指窗外。
“你拿它打个零点六毫米的斜孔给我看看。”
陈大川把报价单放下。
“买。”
“我突然觉得四百八十万很合理。”
周野没有直接采购整套进口设备。
激光光源可以买。
可五轴运动平台、视觉定位和路径控制,野火工业自己就能做。
他们连重型五轴头都造出来了。
现在不过是把加工对象从数百吨设备,缩小到一片三点七公斤的叶片。
尺寸变小,精度却提高了两个数量级。
气膜孔直径只有零点六二到零点八八毫米。
而且不是垂直孔。
不同区域的孔,与叶片表面形成二十八度到四十二度的复合角度。
这些角度决定了冷空气喷出后的覆盖范围。
角度偏差一度,气膜就可能无法覆盖设计区域。
孔径扩大零点一毫米,冷却空气分配就会被打乱。
有的叶片流量过大,有的叶片流量不足,整级效率和寿命都会受到影响。
赵启明根据高能ct数据,重建了十三个堵塞气膜孔的原始轴线。
林浩则把叶片三维模型导入五轴控制系统。
但旧叶片经历过七千多个小时高温运行,已经产生轻微变形。
设计图上的孔位,和现实孔位并不完全一致。
不能直接按图加工。
“每个孔单独找正。”
周野说道:“先用低能量激光扫描孔口,识别原始边界。”
“再根据ct数据反推孔道中心。”
“加工过程中实时监测反射光。”
“遇到陶瓷,继续进给。”
“碰到金属,立即停。”
梁师傅拿着放大镜看了几分钟。
“光靠视觉不够。”
“叶片表面是曲面,孔口又被烧蚀过。”
“边界本身就是歪的。”
“那您有什么办法?”
赵启明问道。
梁师傅从工具盒里取出一小块软质合金。
“做一套仿形定位块。”
“别拿叶片外表找孔。”
“用叶根榫齿和三个没有堵塞的基准孔建立坐标。”
“叶片变形了,叶根和正常孔位之间的关系还在。”
周野点头。
姜还是老的辣。
单纯依靠先进设备,并不代表能解决所有问题。
有时候,一个老师傅设计的定位基准,比再昂贵的视觉系统都可靠。
六天后,野火工业第一套微孔五轴激光加工平台完成装配。
直线轴定位精度零点零零二毫米。
旋转轴重复定位精度一点二角秒。
叶片安装完成。
第一个需要打通的气膜孔,直径零点六八毫米。
堵塞深度一点七毫米。
激光功率被限制在极低范围。
第一束脉冲落下,孔口的灰白色陶瓷层出现一个几乎看不见的小点。
扫描一圈。
陶瓷粉末被负压吸走。
继续深入零点二毫米。
零点五毫米。
一点一毫米。
当加工深度达到一点六毫米时,反射光谱突然变化。
“检测到金属信号。”
林浩立刻暂停进给。
根据ct模型,原始孔道应该还剩零点一二毫米才贯通。
可现在已经出现了金属反射。
说明堵塞物并不是沿孔道均匀分布。
其中一侧已经露出孔壁。
如果继续按照圆形轨迹加工,就会切伤高温合金基体。
“缩小扫描范围。”
周野盯着实时图像。
“向通道中心偏移零点零六毫米。”
“能量降低百分之十五。”
激光重新启动。
最后一层陶瓷被一点点剥离。
十七秒后,一股微弱气流从孔口喷出。
第一个孔,打通。
流量测试装置上的数值随之变化。
叶片整体流量从标准值的百分之五十八,上升到百分之六十一点二。
提升不大。
却证明了这套方案有效。
接下来三天,十二个外部气膜孔依次被重新打开。
最难的一个孔位于叶片前缘。
复合角度三十九度。
原始孔道已经被完全覆盖。
林浩根据附近两个正常孔建立局部坐标,才把轴线误差控制在零点零三毫米以内。
十三个孔全部贯通后,叶片整体流量恢复到百分之八十三点七。
距离最低验收值百分之九十五,还有很大差距。
剩余的阻力,全都来自第二蛇形通道转弯处。
那块长三十四点六毫米的烧结沉积物。
它藏在距离最近孔口三十四毫米的位置。
通道中间还有两次转弯。
激光进不去。
机械工具进不去。
普通内窥镜只能看到它的一小部分。
“能不能从叶片外面打一个工艺孔?”
陈大川问道:“清理完再补上。”
材料工程师立刻摇头。
“这里是叶片压力面。”
“运行时承受高温燃气和离心载荷。”
“新开工艺孔会破坏定向凝固组织,后期补焊也会产生新的晶界。”
“堵塞没清完,叶片先被我们打废了。”
赵启明盯着三维通道模型。
“反向加压冲洗呢?”
“沉积物和通道壁已经烧结。”
“压力小了冲不动,压力大了会让下面那条裂纹扩展。”
所有常规办法,似乎都被堵死。
周野再次对叶片进行深度检测。
【外部气膜孔疏通完成】
【当前冷却流量恢复度:83.7%】
【剩余严重堵塞区域:1处】
【堵塞位置距最近孔口:34.6毫米】
【最小有效通道宽度:1.1毫米】
【沉积物与通道壁结合强度:86兆帕】
【贯通型热疲劳裂纹长度:22.4毫米】
【警告:裂纹与冷却通道直接连通】
【高压冲洗预计裂纹扩展概率:71%】
【叶片直接报废概率:64%】
这意味着,他们不能用力量把堵塞物冲开。
必须先让烧结在一起的陶瓷沉积物自行碎裂。
同时还不能把应力传给下方那道裂纹。
周野看着通道模型,忽然将沉积物和镍基合金的热膨胀参数分别调了出来。
两种材料的热膨胀系数并不相同。
如果能够只让沉积物快速升温,再迅速降温,它自身就会产生热应力。
但通道藏在叶片内部。
普通加热只会把整片叶片一起加热。
“林浩。”
周野抬起头。
“把刚才的激光波长数据调出来。”
“再找一套能进入一点一毫米通道的柔性光纤。”
林浩很快明白过来。
“你想把激光送进内部弯道?”
“不是用它切割。”
周野指向沉积物。
“用它制造温差。”
“让这块堵了七千多个小时的东西,自己从通道壁上裂下来。”