机械工程师MECHANICALENGINEER网址：www.jxgcs.com电邮：hrbengineer@163.com2023年第8期MECHANICALENGINEER燃气轮机压气机叶片精密挤压成形新工艺及关键装备设计吕玉锋（山西煤炭运销集团黄山煤业有限公司，山西长治047300）0引言燃气轮机广泛应用于国防、船舰和机车动力、管道能源运输、发电等领域，作为影响国家安全和经济发展的高科技关键动力设备，其制造水平是衡量国家整体工业实力和设计制造能力的重要标准[1-2]。燃气轮机主要由压气机、燃烧室和燃气涡轮组成，其中压气机是利用叶片高速旋转吸入大量空气从而实现聚气增压功能的部件，发挥着为燃烧室提供高压空气的关键作用[3-4]。压气机叶片在工作过程中承受着由高压气流、微粒冲刷等因素引起的交变载荷和振动，长期工作会形成疲劳裂纹甚至断裂，严重威胁燃气轮机的性能发挥和使用安全，因此提高压气机叶片的抗疲劳性能和外形尺寸精度具有重要的现实意义[5-6]。压气机叶片是一类扭曲变截面实心薄壁零件，复杂的外形和较高的性能要求令其制造难度较大，而国内外学者和生产部门也在低成本、高精度和高性能叶片制造方面开展了诸多研究。张涛等[7]通过建立压气机叶片最差缺口模型，对损伤叶片进行疲劳强度的预测与评估；于贤君等[8]使用互相关敏感性分析方法探索了叶型表面不同区域之间偏差的相互耦合影响规律；OuJun等[9]通过CFD预测，研究了主叶片和分流叶片之间的载荷分布对高载荷离心压缩机的气动性能、流场和内部涡流的影响。B.Sanjin等[10]基于材料的抗拉强度和伪疲劳极限提出了一种修正的Locati方法，可结合有限元模态分析对叶片发生疲劳损伤的部位进行预测，该方法已成功应用于轴流式压气机叶片的生产质量控制。但是以上研究的对象主要为当前主流的多工序精锻工艺制造的叶片，而叶片多工序精锻工艺的工序复杂，因需切除飞边而减少了金属利用率，特别是叶身边缘区域的金属流线不一致会使叶摘要：针对当前燃气轮机压气机叶片传统的多工序精锻工艺存在的不足，提出一种以纵向挤压为主要技术特征的叶片精密挤压成形新工艺，将坯料的塑性加工过程分成压扁、叶身挤压和挤压榫头3个工序。以某型燃气轮机第5级压气机悬臂静子叶片为研究对象，基于有限元模拟软件DEFORM-3D，对采用新工艺的叶片挤压成形过程进行了数值模拟，获得了金属的流动状态和各工序中应力、应变的分布特性及载荷的变化规律。根据新工艺的技术特点，确定叶身挤压是新工艺中的关键工序并为其提出相应的工艺装备设计方案。与传...
