[發明專利]一種渦輪機葉片的修復方法、渦輪機葉片和使用這種葉片的渦輪機

無效

• 申請號: 200810096121.5
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101298687A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 克里斯戴勒·福徹爾;克勞得·馬克·芒斯
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: C25D3/12
• 分類號: C25D3/12;F01D5/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司
• 代理人: 劉廣新

技術領域

本發明涉及渦輪機領域，特別涉及葉片表面部分磨損區域的修復，而且特別是葉片根部區域磨損部分的修復。

背景技術

帶有旁路燃氣渦輪的渦輪發動機包括一個風扇轉子，該轉子由多個葉片組成，這些葉片安裝在由燃氣發生器低壓轉子軸帶動的轉子盤輪緣上。由鈦或鈦合金材料制成的風扇葉片安裝在一般沿渦輪機軸向方向布置的各個葉片的腔室內。葉片的根部形狀呈楔形截面，與其安裝腔室相匹配。根據一種類型的渦輪機，葉片通過軸向凸起向下游延伸，所述軸向凸起將葉片牢牢地固定在腔室內。本申請者在EP?165?860號專利文件中介紹了一個示例。葉片通過下游鎖緊環保持軸向固定，而葉片則軸向靠在鎖緊環上。所述鎖緊環可以由下游壓縮機的轉子凸緣來形成。由于使用時的振動作用，葉片根部受到反復沖擊和其所支撐表面產生摩擦，從而造成面向下游的葉片根部區域材料出現磨損。當這種磨損達到一定程度時，該部件就不得不更換。迄今為止，這些部件都是進行刮修，否則就得存放起來等候修復，尚無一種公認的方法能夠給出理想的結果。

通過焊接對葉片表面部分重新進行修復是很難的，因為部件受熱造成的疲勞強度大大降低，而這種疲勞強度的下降是風扇葉片翼面底部不可接受的。

此外，所觀察到的實際磨損(有時超過了0.5mm)以及磨損面積大小(大約1到2cm²)使得熱噴涂表面修復方法很難實施。這種方法總是可以進行的，但卻存在由于剝落而損失涂層的風險。結果，最大允許修復厚度總是不適合這些部件上所出現的磨損范圍非常大的部位。

另外，葉片支撐的部分也是用鈦材料制成。鈦金屬表面之間的接觸使得大多數涂層難以實施。

這個部位的具體特點如下：

很高的低周應力，這就是說需要使用不會影響疲勞強度的表面修復方法；

接觸壓力分布不均以及離心剪切力，這就是說表面修復層需要具有良好的附著性；

與鈦材料接觸，要求使用合適的表面修復材料。

發明內容

因此，本發明的目的是提出一種修復方法，所述方法并不具有已知的渦輪機部件修復方法的那些缺陷，從而可以解決與表面部分修復相關的具體問題，如鈦材料風扇葉片根部或底部。

根據本發明，由鈦或鈦合金材料制成的渦輪機動葉片表面部分修復方法的顯著特點是，它包括了至少一個步驟，即采用電解工藝在所述表面部分覆蓋鎳、鈷或這兩種金屬的混合材料。

根據本發明的一個具體實施方法，金屬鍍膜采用至少兩個步驟來進行，即采用將襯墊電解法和電解槽內或微型槽內電解法相結合的形式。

本發明所述方法可以通過在較大深度上進行表面修復而對磨損部件進行修復，較大深度為1mm的數量級，但是卻在較小的面積上。例如，風扇葉片，其根部帶有一個楔形截面，這種情況是指葉根下游表面部分磨損。

這種方法的優點是，不會影響基質材料的疲勞性能。此外，人們也已經發現，因與鈦部件摩擦而形成的磨損情況下，經修復的部件的特性要優于最初結構。

電解液的金屬粒子包括鎳、鈷或這兩種金屬的結合材料，例如氨基磺酸鎳。

所述方法可以適合鍍膜厚度在10μm到1mm之間的金屬層。

就其優點來講，本發明還涉及到由鈦或鈦合金金屬制成的渦輪機風扇動葉片，該葉片帶有一種楔形形狀的葉根和軸向支撐表面部分。該葉片的顯著特點是，所述軸向支撐表面至少部分地被電解鍍膜金屬涂層所覆蓋，所述金屬涂層包括鎳、鈷或者這兩種金屬的結合材料。

下面結合附圖，更詳細地介紹本發明的實施例，但本發明并不僅限于所述實施例。

附圖說明

圖1為軸向剖面圖，示出了安裝在渦輪機轉子盤上的風扇葉片；

圖2為軸向剖面圖，沿圖1所示2-2向剖開；

圖3為修復表面部分(諸如圖2所示葉片的根部)所使用的襯墊電解裝置的示意圖；

圖4為在電解槽內通過電解法來進行表面修復的裝置的示意圖；

圖5為在微型槽內通過電解法來進行表面修復的裝置的示意圖。

具體實施方式

圖1示出了EP?165860專利中所介紹的布置情況。該圖示出了渦輪發動機轉子的轉子盤1，該轉子盤帶有一個凸緣，圓錐形前整流罩3就固定在該凸緣上。采用拉削工藝在轉子盤1的輪緣上加工了近似軸向的多個腔室4。這些腔室的截面呈楔形形狀，與葉片10根部13的下部13’的形狀相匹配。葉根13是葉片10位于平臺9下方的那部分，而平臺9形成了氣體流的分界線。鎖定鍵11滑過葉根13的下部13’，從而將葉片鎖定在腔室內。在下游表面，轉子盤的輪緣帶有一個徑向凸緣5，用來通過螺栓6固定鎖緊環7和密封環8。