[發明專利]一種利用陣列水射流解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的裝置與方法

在審

• 申請號: 201811478163.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109648651A
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發明（設計）人: 劉壯;高長水;郭超;謝天海
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B26F3/00
• 分類號: B26F3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種利用陣列水射流解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的裝置與方法，其特征是所述的裝置包括葉背射流板和葉盆射流板、伺服電機、伺服運動臺、集液腔、床身、工作臺和葉片夾具座。葉背射流板及葉盆射流板根據渦輪葉片葉背及葉盆型面以5mm?10mm的加工間距反拷貝制作，葉背射流板及葉盆射流板上還制作有陣列射流孔，每個射流孔對應渦輪葉片葉背或葉盆上的一個氣膜孔，每個射流孔與所對應氣膜孔的孔徑大小及孔軸方向一致。葉背射流板與葉盆射流板均安裝在集液腔的側方。控制進入集液腔的液體壓力，從葉背射流板及葉盆射流板上產生陣列水射流，對涂覆了熱障涂層的渦輪葉片上的每個氣膜孔同時進行通孔加工。本發明工藝簡單、高效、安全環保。

技術領域

本發明屬于水射流加工領域，涉及一種利用陣列水射流解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的裝置與方法。

背景技術

為了提高航空發動機推重比和降低油耗，先進航空發動機渦輪前燃氣溫度已達到1580-1680℃。由于渦輪葉片材料的熔點往往低于燃氣溫度，需要利用冷卻技術保證葉片安全工作。目前采用的渦輪葉片冷卻方式是：一方面，在葉片上制作氣膜冷卻孔（氣膜孔），利用氣膜孔噴出冷卻氣體對渦輪葉片進行冷卻和散熱；另一方面，在渦輪葉片表面涂覆熱障涂層，將葉片與高溫燃氣隔離。

在渦輪葉片制造過程中，航空發動機制造企業通常先采用電火花方法在金屬葉片上加工出所有的氣膜孔，然后在葉片表面涂覆熱障涂層。但是此方法會導致已加工成型的氣膜孔孔口全部或者部分被熱障涂層堵塞，需要人工逐一疏通被堵塞的氣膜孔。在現有技術中，申請號為CN201611073601的發明專利提出了一種解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的方法，但是該專利中提出的是利用打磨針手工逐一疏通被堵塞的氣膜孔，效率低。因此，亟需一種高效解決熱障涂層堵孔的裝置與方法。本發明利用陣列水射流對涂覆了熱障涂層后的渦輪葉片上所有的氣膜孔同時進行通孔加工，工藝簡單、高效、安全環保、適用于批量生產。

發明內容

本發明的目的是針對現有的飛機發動機渦輪葉片熱障涂層堵孔清除難度大，效率不高的問題，提供一種利用陣列水射流解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的裝置與方法，通過該裝置對涂覆了熱障涂層的渦輪葉片進行陣列水射流疏通氣膜孔的加工，快速、批量去除葉片氣膜孔孔口的堵塞物。

本發明的技術方案之一是：

一種利用陣列水射流解決渦輪葉片熱障涂層堵孔的裝置，它包括工作臺15和夾具座16，其特征在于：渦輪葉片7通過榫頭夾具安裝在夾具座16上，夾具座16安裝在工作臺15上；葉背射流板6和葉盆射流板8分別安裝在第一集液腔5和第二集液腔10的側方；第一集液腔5和第二集液腔10分別連接有第一進液口4和第二進液口9；第一集液腔5與第一伺服運動臺3連接，第二集液腔10與第二伺服運動臺11連接；第一伺服電機1和第二伺服電機13分別驅動第一集液腔5和第二集液腔10，以調整葉背射流板6與渦輪葉片7葉背之間、葉盆射流板8與渦輪葉片7葉盆之間的射流加工間距至設定值；葉背射流板6根據渦輪葉片葉背型面反拷貝制作；葉背射流板6上制作有與第一集液腔5相貫通的陣列射流孔，每個射流孔對應渦輪葉片葉背上的一個氣膜孔，每個射流孔與所對應氣膜孔的孔徑大小及孔軸方向一致；葉盆射流板8根據渦輪葉片葉盆型面反拷貝制作，葉盆射流板8上制作有第二集液腔10相貫通的陣列射流孔，每個射流孔對應渦輪葉片葉盆上的一個氣膜孔，每個射流孔與所對應氣膜孔的孔徑大小及孔軸方向一致。

所述的葉背射流板6距離渦輪葉片7的葉背的距離為5mm-10mm；葉盆射流板8距離渦輪葉片7的葉盆的距離為5mm-10mm。

所述的葉背射流板6與葉盆射流板8上的射流孔為帶有圓錐收縮流道的圓柱噴嘴結構，圓錐收縮段長度為射流孔出口直徑的1-2倍，射流孔入口直徑為射流孔出口直徑的2倍；

所述的第一集液腔、第二集液腔、葉背射流板6、葉盆射流板8均采用不銹鋼材質制作。

射流工作液體采用自來水，通過第一進液口4和第二進液口9分別向第一集液腔5和第二集液腔10提供工作液。