太行发动机2004年9月已开始进入小批生产阶段
航空发动机收扩喷口精铸件制造是一项制约“太行”航空发动机批生产的关键技术,也是填补国内空白、充分展示中国航空人攻关能力的技术。
收扩喷口是控制航空发动机尾部排气量、调整飞机机动性能的重要部件,其关键部位使用的众多精铸件结构复杂、精铸工艺难度大、技术含量高,代表了当今世界大型薄壁结构件精密铸造的最高水平,是发达国家长期严格保密封锁的制造技术;掌握收扩喷口精铸件制造技术是一个必须依靠我们自己力量解决的难题。2000年,在“太行”航空发动机攻坚阶段,时任一航黎明总经理的林左鸣要求:竭尽所能、不惜一切代价攻下这个难关。为此,一航黎明组成以公司副总工程师魏政为总指挥,以时任9车间工艺室主任的王铁军为带头人,车间新老工程技术人员屠晓林、朴文凯、张泽海、王兴亚、顾兴业、韩宏、祝世哲、王延辉、孙海龙等人参加的攻关团队,以“不破楼兰誓不还”的意志,先后攻克了两道难关。
第一关——精铸成型
收扩喷口精铸件共有几十个件号。铸造工艺中最大难点之一是调节片类铸件浇注成型。这类铸件基本上是薄壁无余量铸造,非加工表面积大,壁厚最薄处仅为1毫米;在铸件薄壁处分布许多纵横交错的筋条、凸台及热节,结构复杂,工艺要求十分严格。难点二是摇臂等空心类铸件内腔复杂、壁薄,铸造时由陶瓷型芯成型;而陶瓷型芯制造难度非常大,精度要求高,制模困难,若壁厚不匀易造成金属熔液充不满而产生缺陷。难点三是横梁类零件形状极其复杂,需要多个型芯与模具准确定位才能制造出合格的蜡模,样品铸件就像一件精雕细刻的工艺品;其制壳工艺、浇注系统的设计工艺难度都非常高。

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从2000年4月份开始,一航黎明全力进行模具设计。由于没有任何可以借鉴的技术资料,而且还是首次接触热校型工艺,攻关团队一路上都是“摸着石头过河”。接受任务后,攻关团队成员按照分工,忘我地投入工作。在模具设计的关键时刻,他们每天都工作十五六个小时。特别是最后向节点冲刺阶段,全体参研人员经常通宵达旦地超负荷工作,拼体力、献智力,困了在电脑旁打个盹,饿了吃几口方便面,终于用不到两个月时间完成了几十套复杂模具设计以及毛料图编制。接下来在工艺路线设计过程中,攻关团队一鼓作气,针对每个精铸件的结构特点、技术要求、合金熔模铸件标准以及精铸过程中可能出现的问题,反复研究,确定工艺难点,制定合理的工艺路线,用最短时间编制出了几十本工艺规程。2000年9月末,一航黎明在全公司范围内展开了收扩喷口精铸件攻坚战,各个参研单位打破常规,破除界限,通力协作,从模具制造、工装供给、现场配合、技术保障、物资协调等方面,一路为收扩喷口精铸件攻关开“绿灯”,最大限度地缩小了研制和生产周期。经过参研单位共同努力,在2000年12月终于研制出一台收扩喷口样机精铸件毛料,攻克了精铸成型难关。
第二关——提高合格率
技术“瓶颈”打破了,然而在试生产过程中产品合格率并不理想。根据生产过程中反馈的大量数据分析,设计图要进行大幅度更改,相应模具有90%需要重新制造或返修,研制工作又遇新难点。为了保证“太行”发动机生产需要,攻关团队又一头扎进提高精铸件合格率的攻关中。他们进一步摸索,改进了原有技术,重新设计模具、校正胎具,重新进行铸件尺寸定型,为提高铸件合格率做了一系列工艺试验工作。一年零十个月,600多个日日夜夜,攻关人员放弃了春节等节假日的正常休息,分秒必争,每天奔波在生产现场和设计室之间,蚂蚁啃骨头般地一点一点攻关,一步一步摸索,一个数据一个数据积累,一个一个零件试验。工艺人员和工人一起,没日没夜地守候在高温炉旁;校正胎具出炉、装炉,大家一起伸手帮忙,毫不在意双手被烫出水泡;发现问题,席地而坐迅速研究解决……终于在2002年3月份,拿下了首台完全符合图纸要求及技术标准的收扩喷口精铸件,产品合格率逐渐提高到30%。
2004年9月开始进入研制机小批生产阶段后,由于工艺人员变动较大,操作者操作技能相对生疏,铸件生产合格率一度回落。对此,一航黎明以合格率较低的8个件号为突破口,进一步制定相关措施,最终使精铸件平均合格率达到54%,8个重点件号平均合格率达到40%以上,满足了“太行”发动机批量生产的需要。与发达国家相比,从样机研制成功到首台完全符合图纸及技术标准的精铸件定型,俄罗斯用了8年,而一航黎明仅用了1年。
发动机收扩喷口精铸件研制成功使我们摆脱了长期受制于人的局面,也充分显示出了中国航空工业精铸技术实力大幅度提升,展示了中国航空工业在新技术研究、新工艺探索以及新材料应用方面的进步。


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