[發(fā)明專利]用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護的裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114752890A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊巖;單建紅;王玉鋒;王瑞;過月娥;趙潔;陳勇;孫佳渭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)動力股份有限公司;西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C23C14/04
• 分類號: C23C14/04;C23C14/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護的裝置及方法，包括防護卡板、防護盒和渦輪工作葉片固定裝置；渦輪工作葉片榫頭設(shè)置在防護盒內(nèi)，渦輪工作葉片榫頭通過渦輪工作葉片固定裝置固定在防護盒內(nèi)；防護卡板固定設(shè)置在防護盒外側(cè)，且防護卡板能夠與渦輪工作葉片尾緣排氣邊孔配合連接。本發(fā)明采用的防護方法對渦輪工作葉片基體和粘結(jié)層無影響和損傷，僅對渦輪工作葉片尾緣局部區(qū)域的熱障涂層進行防護；本發(fā)明采用的防護方法便于控制熱障涂層局部防護區(qū)域尺寸，涂層區(qū)和無涂層區(qū)的熱障涂層界面規(guī)則平滑，熱障涂層外觀質(zhì)量好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動機渦輪工作葉片熱障涂層技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護的裝置及方法。

背景技術(shù)

目前，電子束物理氣相沉積(EB-PVD)因其沉積速率快、易于控制，可得到柱狀晶組織、熱效率高等優(yōu)點被廣泛用于制備多種渦輪工作葉片的熱障涂層，顯著提高了渦輪工作葉片的抗高溫氧化和抗腐蝕性能、隔熱性能，延長了發(fā)動機工作壽命。

雖然熱障涂層極大提高了渦輪工作葉片在高溫、高速、高腐蝕性環(huán)境中的服役壽命，但熱障涂層的涂覆也使渦輪工作葉片重量增重和冷卻氣膜孔縮小，渦輪工作葉片重量增重對渦輪工作葉片的使用壽命影響較大，冷卻氣膜孔縮小將對渦輪工作葉片的冷卻效率和表面氣動性能產(chǎn)生不利影響。因此，為降低渦輪工作葉片重量，防止冷卻氣膜孔縮小，提高渦輪工作葉片冷卻效率和表面氣動性能，延長發(fā)動機服役壽命，需對渦輪工作葉片進行熱障涂層局部防護處理。然而，在進行渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護處理時，由于渦輪工作葉片尾緣部位呈扭曲的曲面結(jié)構(gòu)，且熱障涂層涂覆為高溫加工過程，易產(chǎn)生防護不緊密、防護受熱變形、脫落等技術(shù)風(fēng)險，局部防護熱障涂層的技術(shù)難度較大。

目前熱障涂層局部防護的技術(shù)手段主要為防護膠帶、防護泥漿和工裝防護。防護膠帶柔軟性一般，主要為平直表面應(yīng)用設(shè)計；防護泥漿主要是粘結(jié)劑與粉末搭配形成，熱障涂層加工后，防護泥漿難清理，易發(fā)生粉末堵孔現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護的裝置及方法，以解決上述問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護的裝置，包括防護卡板、防護盒和渦輪工作葉片固定裝置；渦輪工作葉片設(shè)置在防護盒內(nèi)，渦輪工作葉片通過渦輪工作葉片固定裝置固定在防護盒內(nèi)；防護卡板固定設(shè)置在防護盒外側(cè)，且防護卡板能夠與渦輪工作葉片尾緣排氣邊孔配合連接。

進一步的，防護卡板包括防護擋板和卡齒；若干卡齒設(shè)置在防護擋板上，防護擋板包括兩段，兩段連接處呈L形轉(zhuǎn)角，L形轉(zhuǎn)角連接處沿虛線能夠向葉身方向進行彎曲和校形。

進一步的，每個卡齒兩側(cè)均設(shè)置有凹槽，卡齒能夠插進渦輪工作葉片尾緣排氣邊孔中。

進一步的，防護擋板上還設(shè)置有螺栓孔。

進一步的，防護擋板與防護盒通過螺栓孔上的擋板螺栓連接。

進一步的，防護擋板的板材厚度為0.2mm～0.4mm，卡齒數(shù)量為2～4個，卡齒寬度為1mm～2mm、長度為5mm～7mm；凹槽寬度尺寸為0.1～0.2mm；螺栓孔直徑尺寸為7mm～9mm。

進一步的，防護擋板的L形轉(zhuǎn)角連接處虛線部位呈“凹槽”狀結(jié)構(gòu)，夾角控制為100°-120°。

進一步的，渦輪工作葉片固定裝置包括拉桿、螺栓和定位銷；渦輪工作葉片的榫頭部位采用拉桿進行固定，防護盒外側(cè)設(shè)置有貫穿側(cè)壁的螺栓，內(nèi)側(cè)設(shè)置有定位銷，定位銷和螺栓對渦輪工作葉片的榫頭端面進行夾持固定。

進一步的，拉桿與防護盒采用螺母進行緊固。

進一步的，用于渦輪工作葉片尾緣熱障涂層局部防護方法，包括以下步驟：