[發明專利]一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法

有效

• 申請號: 201811539312.4
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109693006B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 潘志福;傅軍英;張明岐;殷旻;翟士民;王庭宇
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23H3/00
• 分類號: B23H3/00;B23H11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法。該方法包括：基于雙層壁結構葉片的結構設計，采用超聲檢測，測量葉片每個截面點的壁厚值，得到葉片各個截面處的雙層壁內腔間隙值；選用半熔融狀態下的相對熔點較高的烴類化合物作為填充材料，根據雙層壁結構特點，對葉片內腔兩端開放區域處進行填充，形成類似于圍墻的防護作用；待烴類化合物固化后，選用全熔狀態下的石蠟作為填充材料，對雙層壁內腔間隙進行完全填充，填充的石蠟向填充區域流動，使其能在待填充區域充分擴散后完成固化填充；基于葉片各個截面處的實際檢測的壁厚值和雙層壁內腔間隙值，在冷卻孔加工時，設置與檢測數據相匹配的加工參數，加工出符合設計要求的氣膜冷卻孔。

技術領域

本發明涉及電解加工技術領域，特別是涉及一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法。

背景技術

為提高航空發動機渦輪葉片工作溫度高，葉片冷卻結構發生了很大變化，從最早采用的對流冷卻發展到現在的氣膜冷卻，即通過許多小孔或窄槽讓冷卻氣流從葉片的內腔流到葉片的外表面，在葉片表面形成一道溫度較低的氣膜，可大幅度提高冷卻效率。而在葉片的內腔結構上，為了使冷卻氣流的分布更加合理，在推比12及以上發動機的高壓渦輪葉片設計中，采用雙層壁結構，如下圖1。其內外兩層壁之間的間隙僅為0.6-0.8mm。相比單層壁結構，雙層壁結構葉片狹小內腔中分布有很多由密集擾流柱組成的冷卻通道，形狀復雜，可進一步提高冷卻效率。但是，新結構給氣膜孔的加工帶來了新問題。

以現有的電液束、電火花制孔工藝為例，主要的問題在于加工進給控制上難道很大，加工小孔穿透后，因對壁的間隙極小，會出現擊傷現象，甚至會加工貫通。為了完全消除這種對壁擊傷，確保狹小內腔對壁無加工損傷，最有效的辦法就是物理防護，阻斷電火花、電液束以及激光加工的作用。

因此，針對雙層壁狹小內腔結構葉片，發明人提供了一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法。

發明內容

針對現有加工雙層壁結構葉片的技術方法存在的不足，損傷到內腔對壁的問題，發明實施例提供了一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法，解決了內腔對壁因間隙小而出現擊傷的問題。

本發明的實施例提出了一種葉片氣膜冷卻孔加工的內腔防護方法，該方法包括：

檢測葉片壁厚，基于雙層壁結構葉片的結構設計，采用超聲檢測，測量葉片每個截面點的壁厚值，得到葉片各個截面處的雙層壁內腔間隙值；

預填充烴類化合物，選用半熔融狀態下的比石蠟熔點高的烴類化合物作為填充材料，根據雙層壁結構特點，對葉片內腔兩端開放區域處進行填充，形成類似于圍墻的防護作用；

二次填充石蠟，待預填充的烴類化合物固化后，選用全熔狀態下的石蠟作為填充材料，對雙層壁內腔間隙進行完全填充，由于前述預填充的烴類化合物阻礙作用，此時填充的石蠟向填充區域流動，使其能在待填充區域充分擴散后完成固化填充；

設置加工參數，基于葉片各個截面處的實際檢測的壁厚值和雙層壁內腔間隙值，在冷卻孔加工時，設置與檢測數據相匹配的加工參數，加工出符合設計要求的氣膜冷卻孔。

進一步地，所述預填充烴類化合物的方法中，在填充過程中，該烴類化合物呈半熔融、半固體狀態，對葉片內腔進行選擇性填充，待其完全固化后，在非填充區域形成類似于圍墻的防護作用，以阻擋二次填充石蠟的流向。

進一步地，所述二次填充石蠟的方法中，將待填充的葉片放置在熔融狀態下的石蠟中，使液態的石蠟完全充滿葉片內腔，在烴類化合物的阻擋作用下，液態的石蠟封閉在雙層壁內腔間隙中而不會溢出，然后降溫，使石蠟固化而充滿整個內腔間隙。

進一步地，所述設置加工參數中，需根據實際檢測的壁厚值和雙層壁內腔間隙值，將不同壁厚處對應的冷卻孔加工進給行程參數設置到加工程序中。