西安交通大学王文君传授团队：涡轮叶片气膜冷

　　赵万芹， 张涛， 孙涛， 梅雪松， 凡正杰， 崔健磊， 段文强， 王文君。 涡轮叶片气膜冷却孔超快激光加工及后壁防护综述[J]。 机械工程学报， 2025， 61(17)！ 314-330。航空策动机的大推沉比成长趋向刺激了涡轮叶片气膜冷却孔的高质量加工需求，而超快激光一方面因为其近似“冷加工”的性质正在无沉铸层、低孔壁粗拙度等微孔加工范畴表示优异，另一方面兼具无材料选择性、非接触式、柔性加工等特点正在微纳加工范畴使用普遍，因而，然而涡轮叶片做为典型的薄壁腔体类零件，激光穿透叶片映照到空腔内壁激发的烧蚀毁伤问题一直难以处理，后壁防护手艺随之越来越受注沉 。西安交通大学王文君传授团队立脚于气膜冷却孔的超快激光加工，起首归纳总结了超快激光微孔加工的烧蚀机理及仿实案例，点明仿实阐发和尝试对照曾经形成了激光加工的遍及研究方案；随后从激光参数、扫描体例、加工步调等三个方面临比阐发了超快激光气膜冷却孔加工的工艺线及具体加工结果；正在此根本长进一步总结了材料填充、工艺调控等后壁防护环节手艺对高质量气膜冷却孔加工的主要感化，明白了填充材料的填充、取出、防护等机能需求，确定了工艺调控的可行策略及辅帮感化，最初指出了超快激光制孔工艺研究的环节方针以及后壁防护手艺的系统性、协同性成长趋向，为气膜冷却孔的现实加工奠基根本 。该团队的研究以题为《涡轮叶片气膜冷却孔超快激光加工及后壁防护综述》颁发正在《机械工程学报》2025年第17期。航空策动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，其焦点部件涡轮叶片持久正在极端的高温、高压及高转速下工做，为了提高叶片的耐热能力，其概况需进行气膜孔加工。然而，激光气膜孔加工中，高能量密度的激光束正在穿透叶片薄壁布局后，不成避免地会感化到叶片的后壁上，这就引出了一个至关主要且不容轻忽的工艺难题——后壁防护。后壁防护的主要性，间接关系到策动机的靠得住性、平安性取寿命。起首，不受控的激光能量会对后壁形成严沉的烧蚀毁伤，进而降低叶片后壁的布局强度，成为正在高离心载荷下潜正在的裂纹萌发源，严沉时可能导致叶片委靡断裂，激发灾难性变乱。其次，受损的后壁概况粗拙度会添加，了内部冷却气流的气动机能，影响冷却效率的平均性和不变性，以至可能因局部热斑而烧蚀叶片。再者，即便细小的后壁毁伤，正在持久高暖和应力轮回下也极易扩展，大幅缩短叶片的服役寿命，添加成本和飞翔平安现患。因而，正在航空策动机叶片气膜孔的激光加工过程中，实施无效的后壁防护是一项焦点部件完整性、确保策动机平安工做、提拔产物及格率取服役靠得住性的环节焦点手艺。超快激光对高质量的气膜冷却孔加东西有奇特劣势，连系其烧蚀机制及涡轮叶片薄壁腔体的特点，气膜冷却孔的超快激光现实加工必然需要加工工艺和后壁防护手艺无机连系。超快激光制孔工艺研究一方面能够通过单要素尝试、正交尝试等对激光加工参数进行组合优化，另一方面也可以或许操纵三维振镜、扭转光楔加工系统等对激光扫描体例进行调控，再辅以两步、多步加工等策略根基可以或许实现平板样件上的气膜冷却孔高质量加工；而为将上述工艺使用于实体叶片，必必要展开相关后壁防护手艺的研究，处理超快激光腔体加工惹起的“背伤”问题。材料填充和工艺调控是后壁防护手艺的两大抓手，前者需要分析考虑填充材料的填充、取出、防护等机能，是后壁防护的环节，后者则阐扬耦合加工工艺及填充材料的辅帮感化，尽可能提拔填充材料的防护感化，然尔后壁防护手艺的研究仍然存正在不成系统、缺乏理论支持的局限。将来的气膜冷却孔超快激光加工既要探索愈加行之无效的合用于涡轮叶片加工的不变工艺，又要协同地、系统地成长后壁防护手艺，好比通过正在材料填充、工艺调控的根本上引入正在线监测手艺，对加工过程中发生的大量声信号、光信号等进行采集阐发，定性或定量地监测气膜冷却孔的加工历程，及时诊断孔的穿透形态并判断能否有背伤发生，进而对加工历程进行反馈节制，及时关停或削减激光能量，愈加精确曲不雅地确保加工质量及后壁防护无效性。正在航空策动机叶片气膜孔的激光加工过程中，实施无效的后壁防护是一项焦点部件完整性、确保策动机平安工做、提拔产物及格率取服役靠得住性的环节焦点手艺。王文君， 西安交通大学机械工程学院传授，博士生导师，入选国度级青年长江、王宽诚青年学者。处置激光细密制制及微纳制制方面的科研取讲授工做，掌管承担了“增材制制取激光制制”、“工程科学取分析交叉”沉点研发专项课题、国度天然科学基金等多项国度级科研项目，以第一/通信做者身份颁发SCI论文60余篇、获国度授权发现专利60余项（第一发现人30余项）、出书专著1部、制定集体尺度6项；相关获陕西省手艺发现一等1项、教育部科技前进一等1项、产学研合做立异一等1项、中国专利优良1项、“”激光行业立异贡献1项等；2012年至今持续担任《工程制图》从讲教师，获西安交通大学讲授特等2项 。赵万芹， 女，1983年10月生，工学博士，西安交通大学机械工程学院副研究员，硕士生导师，次要处置激光整形细密加工及其过程监测手艺的研究。掌管国度天然科学基金项目，做为使命担任人参取沉点新材料研发及使用国度科技严沉专项、国度两机严沉专项、国度沉点研发打算、配备预研范畴沉点基金、省沉点研发打算等。编制激光加工微布局检测相关尺度；获陕西省手艺发现一等、“”激光科技立异精采贡献、陕西高档学校科学手艺研究优良一等 。5西安交通大学激光细密制制手艺取配备团队，次要研究内容包罗激光加工理论、激光微纳制制、激规复合微加工、激光概况处置、细密制制中的正在线监测-检测-定位手艺、光机电协同节制手艺、高端智能制制手艺取配备等。部门研究内容如下图：JME学院是由《机械工程学报》编纂部2018年建立，以关心、陪同青年学者成长为旨，勤奋摸索学术办事新模式。首任院长是中国机械工程学会监事会监事长、《机械工程学报》中英文两刊从编宋天虎。