[發明專利]多聯體渦輪導向葉片熱障涂層柔性加工平臺及噴涂方法

有效

• 申請號: 201710948446.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107876261B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 何箐;王秋童
• 申請（專利權）人: 中國農業機械化科學研究院;北京金輪坤天特種機械有限公司
• 主分類號: B05B13/04
• 分類號: B05B13/04;B05B15/70;B05B13/02;B05B12/00;B05B12/12;B05B12/08;B05B12/10
• 代理公司: 11006 北京律誠同業知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁揮;尚群

一種多聯體渦輪導向葉片熱障涂層柔性加工平臺及噴涂方法，該平臺包括噴涂隔音間、等離子噴涂/超音速火焰噴涂裝置、兩機械手、工件輸送裝置和噴槍，所述機械手包括底座、手臂和控制器，所述手臂安裝在所述底座上并與所述控制器連接，所述噴槍通過快速拆卸夾持裝置與其中一臺所述機械手的手臂連接，另一臺所述機械手的手臂上安裝有抓取裝置，兩臺所述機械手具有聯動功能，所述等離子噴涂/超音速火焰噴涂裝置與所述噴槍連接，所述等離子噴涂/超音速火焰噴涂裝置、工件輸送裝置和所述抓取裝置分別與所述控制器連接，以對噴涂送粉、噴涂急停、自動抓取和工件輸送實現集成控制。本發明還公開了該平臺的噴涂方法。

技術領域

本發明涉及特種加工技術領域，特別是一種多聯體渦輪導向葉片熱障涂層柔性加工平臺及噴涂方法。

背景技術

熱障涂層(Thermal Barrier Coating，TBC)被廣泛應用于燃氣渦輪發動機熱端部件表面，其具有良好的隔熱、抗高溫氧化和腐蝕性能，會顯著提高熱端部件服役溫度和服役壽命，是現代燃氣渦輪發動機(燃氣輪機、航空發動機等)不可或缺的渦輪葉片制造的關鍵技術之一。熱噴涂熱障涂層技術自上世紀80年代起批量應用于渦輪葉片表面，至今為止多數燃氣渦輪發動機的高壓渦輪導向葉片、低壓渦輪導向葉片仍然采用熱噴涂技術制備熱障涂層，其中最常用的技術是使用超音速火焰噴涂(High velocity oxyfuel spraying,HVOF)和大氣等離子噴涂(Atmospheric plasma spraying,APS)分別在葉片表面制備MCrAlY金屬粘結層和8YSZ(6～8％Y₂O₃部分穩定ZrO₂)陶瓷功能層。

高、低壓渦輪導向葉片基本以雙聯體或多聯體形式進行噴涂，多數多聯導向葉片由于葉身尺寸較小、型面復雜(葉身曲率變化大)、部分導向葉片在葉身上存在幾百個以上冷卻氣膜孔、各聯間喉道狹窄存在遮蔽問題，要獲得葉片不同位置涂層厚度、結合力和質量穩定的高性能涂層，難度極大。從熱噴涂工藝角度，噴涂過程中角度越接近90°和控制合適的噴涂距離、均勻合適的擺動速率，才能獲得高質量和高均勻性的涂層。國內目前部分尚采用人工噴涂方式，難以保證葉片涂層質量一致性和穩定性，即使改進采用機械手夾持噴槍結合旋轉轉臺角度調整的方式噴涂進一步提高涂層質量一致性，仍然存在以下局限性：1)平臺精度不足，兩個獨立個體(機械手和轉臺)相互位置不固定，無法形成三維加工模型和實現快速離線編程；2)噴槍夾持機械手具有較高的自由度，但工件夾持轉臺一般僅具有旋轉功能，導致部分難噴涂區域相對自由度不足，不能獲得最佳的控制噴涂角度、距離和軌跡；3)轉臺或機械手安裝面等原始精度和長時間使用的重復定位精度不足，會引起涂層質量一致性難以達到較高的控制水平；4)更換一種規格的多聯體渦輪導向葉片，需要重新開展程序編制和系統驗證，利用人工示教的方式生產噴涂軌跡和程序，往往將曲面近似平面規劃噴涂路徑，精度低、生產效率低且效果不佳。

因而，實現多聯體渦輪導向葉片熱障涂層柔性加工和高質量加工，必須克服上述技術的缺點，開發柔性高精度機械手噴涂平臺，并建立相應噴涂方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高精度的多聯體渦輪導向葉片熱障涂層柔性加工平臺及噴涂方法，以實現不同工件表面熱障涂層柔性噴涂加工平臺；多聯體渦輪導向葉片的高質量涂層制備；基于平臺快速的自動化程序編制和噴涂方法。即可保證噴涂質量、質量一致性，又可保證噴涂效率，實現多聯體渦輪導向葉片柔性噴涂加工。