The invention provides a method and a device for preparing the waterproof corrosion layer of titanium alloy blade by laser nitriding partition based on scanning galvanometer. The method uses laser as heat source, and the scanning galvanometer controls the scanning path of laser to complete the melting and solidification treatment in Ar atmosphere and the partition nitriding treatment in Ar+N2 atmosphere, so as to uniformly prepare the waterproof corrosion protection layer on the back arc surface of the inlet side of titanium alloy blade. In order to solve the problem of water erosion of titanium alloy blades, the zoning planning of the processing area of the blade back arc surface can ensure that the prepared water-proof layer coincides with the back arc curve of the intake side of titanium alloy blades, and the laser path planning in zoning can solve the problem of stress concentration in nitriding process, reduce the probability of cracks in nitriding layer and improve the quality of the coating. The surface quality is good and no secondary processing is needed.
【技术实现步骤摘要】
基于扫描振镜的激光氮化分区制备钛合金叶片防水蚀层的方法及装置(一)
本专利技术涉及一种基于扫描振镜的激光氮化分区制备防水蚀层的方法及装置,适用于钛合金叶片表面强化,以提高钛合金叶片进汽边的抗水蚀能力。(二)
技术介绍
汽轮机是目前我国电力工业应用最广泛的动力设备,是代表国家装备制造业水平的标志性产品,叶片是汽轮机的核心部件之一。采用抗腐蚀性好、比强度高和中温性能好的钛合金代替不锈钢制造汽轮机末级长叶片是国内外汽轮机制造的发展趋势。在汽轮机末级叶片中水蚀现象普遍存在,这是由于末级叶片的工作环境为湿度在9%~14%的湿蒸汽介质中,并且在较高转速下工作时,气流中大量的水滴会在高速离心力作用下冲蚀叶片,造成叶片的点蚀,使叶片失效。水蚀问题的存在不仅降低了汽轮机的热效率,而且极易在水蚀区域造成应力集中萌生裂纹,如不及时加以防护,叶片水蚀损伤扩展可能会导致叶片的断裂失效,造成机组效率降低,严重的情况下甚至会出现安全事故。因此,汽轮机末级叶片的防水蚀研究既迫切又非常有意义。激光表面处理技术作为一种新的局部处理的方法,体现出较为明显的优越性。在进汽边的局部位置用激光产生一层新合金的方法具有可实现自动化控制,可按不同要求调节合金成分以及不存在结合面剥离问题等特点,可以替代目前的钎焊司太立合金片、热喷涂、堆焊等表面处理技术。TiN由于具有高熔点、高硬度、高温化学稳定性、高耐磨性及优良的导热性能,因此采用激光气体氮化技术在钛及钛合金表面制备氮化层可以有效改善钛合金的耐水蚀性能,但是由于氮化层与基体材料在物理性能方面存在一定的差别,在高能密度激光束的快速加热和基体的激冷作用下,防 ...
【技术保护点】
1.一种基于扫描振镜的激光氮化分区制备钛合金叶片防水蚀层的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)对钛合金叶片进汽边背弧上需加工的曲面建立曲面坐标系,所述曲面坐标系的建立方法为:以叶片背弧需加工的曲面的最小长方体包围盒中与曲面片外表面相对的底面为X‑Y基准平面,以该底面几何中心处的法线正方向为坐标系的Z轴正方向;(2)将钛合金叶片进汽边背弧上需加工的曲面划分成若干个长条分区,每个分区与曲面坐标系Z轴近似垂直,并保证各长条分区的最大Z坐标差值小于经扫描振镜输出激光的焦深;(3)对钛合金叶片进行表面清理,旋转叶片,使得步骤(1)中所建立的曲面坐标系Z轴正方向与机床Z轴正方向相重合,再将需加工的曲面送入气氛保护装置内;(4)调节扫描振镜的位置,使得聚焦透镜镜面中心法线与曲面坐标系Z轴方向重合,并使得聚焦透镜镜面到曲面坐标系原点的距离为输出激光的焦距值和分区最大、最小Z坐标的平均值的和值;所述输出激光的焦距为298mm。(5)向气氛保护装置通入Ar气,当氧含量<0.1%时,对步骤(2)划分的每个长条分区进行激光熔凝处理,进而完成整个曲面的激光熔凝前处理步骤;所述激光熔凝处理的条件为:光斑 ...
【技术特征摘要】
1.一种基于扫描振镜的激光氮化分区制备钛合金叶片防水蚀层的方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:(1)对钛合金叶片进汽边背弧上需加工的曲面建立曲面坐标系,所述曲面坐标系的建立方法为:以叶片背弧需加工的曲面的最小长方体包围盒中与曲面片外表面相对的底面为X-Y基准平面,以该底面几何中心处的法线正方向为坐标系的Z轴正方向;(2)将钛合金叶片进汽边背弧上需加工的曲面划分成若干个长条分区,每个分区与曲面坐标系Z轴近似垂直,并保证各长条分区的最大Z坐标差值小于经扫描振镜输出激光的焦深;(3)对钛合金叶片进行表面清理,旋转叶片,使得步骤(1)中所建立的曲面坐标系Z轴正方向与机床Z轴正方向相重合,再将需加工的曲面送入气氛保护装置内;(4)调节扫描振镜的位置,使得聚焦透镜镜面中心法线与曲面坐标系Z轴方向重合,并使得聚焦透镜镜面到曲面坐标系原点的距离为输出激光的焦距值和分区最大、最小Z坐标的平均值的和值;所述输出激光的焦距为298mm。(5)向气氛保护装置通入Ar气,当氧含量<0.1%时,对步骤(2)划分的每个长条分区进行激光熔凝处理,进而完成整个曲面的激光熔凝前处理步骤;所述激光熔凝处理的条件为:光斑大小0.46mm、激光功率500~1000W、扫描速度500~2000mm/s、扫描间距0.08~0.12mm;相邻分区的扫描线呈45°~135°夹角,且相邻分区的搭接率...
【专利技术属性】
技术研发人员:姚建华,王晔,吴国龙,
申请(专利权)人:浙江工业大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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