一种解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法技术

本发明专利技术属于航空发动机气冷涡轮叶片热障涂层涂敷技术，特别是涉及一种解决气冷涡轮叶片涂敷热障涂层过程中堵孔的方法。该方法通过采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时使气膜孔内壁更加光滑，并打磨电火花打孔时引入的重熔层。采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，可以有效解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔问题，时间短，且不破坏原有气膜孔形状。

A method to solve the blockage of thermal barrier coatings on air-cooled turbine blades

The invention belongs to the thermal barrier coating coating technology of an aero - engine gas - cooled turbine blade, in particular to a method of solving the plugging in the process of applying the thermal barrier coating to the air cooled turbine blade. By grinding the inner surface of the air film on the surface of the coating with a diamond wear-resistant coating on the surface, the superfluous barrier coating in the gas film hole is removed effectively, the inner wall of the gas film hole is smooth and the remelting layer introduced by the electric spark hole is worn. The surface coating with diamond wear-resistant coating can effectively solve the problem of plugging the hole of the thermal barrier coating of the air cooled turbine blade, which has short time and does not destroy the original shape of the gas film hole.

【技术实现步骤摘要】
一种解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法
本专利技术属于航空发动机气冷涡轮叶片热障涂层涂敷技术，特别是涉及一种解决气冷涡轮叶片涂敷热障涂层过程中堵孔的方法。
技术介绍
涡轮叶片是航空发动机的核心零部件，长期经受高温高压高速燃气的冲击和侵蚀，服役环境非常恶劣。为了解决单独使用高温合金材料无法满足先进航空发动机的使用需求，涡轮叶片表面无一例外地采用气膜冷却技术和热障涂层技术。这两种技术的结合应用可以使叶片表面降低温度500℃左右，有效保证了涡轮叶片可以在超过基体材料熔点的工作环境下安全可靠工作。由于热障涂层的导电性较弱，且其厚度在0.1～0.2mm左右，目前涡轮叶片一般先进行气膜孔加工工序、后进行热障涂层涂敷工序。涂敷涂层过程中，涂层不可避免地沉积在气膜孔内表面，导致气膜孔孔径减小，同时改变气膜孔形状，影响冷却气流方向，进而影响涡轮叶片气膜冷却降温效果。目前，主要采用预先放大气膜孔孔径以弥补热障涂层导致的气冷涡轮叶片气膜孔层缩孔问题。但是该法需统计涂敷热障涂层前后气膜孔孔径变化规律，且不同排气膜孔的缩孔规律也不一致、不同生产单位的涂敷工艺也会带来缩孔值的差异，虽可强行统一标准，但需要严格控制涂层厚度，这对涂敷涂层工艺保证涂层厚度难度很大，可控性差。同时，对电火花打孔的精度要求也相应提高，即缩小了公差值，对电火花打孔加工过程的控制要求更严格，工序上易出现超差件。同时，还需要研究涂层厚度、气膜孔位置及原始气膜孔孔径大小对缩孔规律的影响，探讨其工艺可行性，放大后的气膜孔形状和尺寸对气流方向和冷却效果影响亦需要进一步验证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种经济有效的解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，可以有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时亦可使气膜孔内壁更加光滑，并在一定程度上打磨掉电火花打孔时引入的重熔层。本专利技术的技术方案是：一种解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，通过采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时使气膜孔内壁更加光滑，并打磨电火花打孔时引入的重熔层。所述的解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，打磨针主体采用高强度、韧性良好、拔丝性能优异的高温合金丝，其表面电镀一层厚度均匀、质量稳定的金刚石耐磨涂层。所述的解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，打磨针的直径与叶片气膜孔孔径大小一一对应，根据叶片气膜孔孔径大小进行选择。本专利技术的优点及有益效果是：1、针对涡轮叶片热障涂层涂敷过程中的缩孔，现有预先放大气膜孔孔径方法工艺可控性差的缺点，本专利技术提出解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，该方法通过表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，可以有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时亦可使气膜孔内壁更加光滑，并在一定程度上打磨掉电火花打孔时引入的重熔层。2、采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，可以有效解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔问题，时间短，且不破坏原有气膜孔形状。3、本专利技术方法所需设备要求低，操作简单，质量相对容易控制。附图说明图1为电子束物理气相沉积涂敷热障涂层前、后，叶片气膜孔表面形貌和涂敷热障涂层后截面形貌。其中，(a)图为涂敷热障涂层前的叶片气膜孔表面形貌；(b)图为涂敷热障涂层后的叶片气膜孔表面形貌；(c)图为涂敷热障涂层后的截面形貌；(d)图为涂敷热障涂层后的截面形貌。图2(a)-(b)为在满足设计气膜孔孔径大小的涡轮导向叶片表面采用电子束物理气相沉积技术涂敷热障涂层后，再采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对气膜孔内表面进行后续加工后及未打磨气膜孔宏观照片。图3为打磨针宏观形貌及金刚石颗粒耐磨涂层截面形貌。图中，1打磨针；2金刚石颗粒耐磨涂层。图4为喷涂热障涂层及打磨后叶片气膜孔的宏观照片。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，通过采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，可以有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时亦可使气膜孔内壁更加光滑，并在一定程度上打磨掉电火花打孔时引入的重熔层。打磨针主体采用高强度、韧性良好、拔丝性能优异的高温合金丝，其表面电镀一层厚度均匀、质量稳定的金刚石耐磨涂层。打磨针的直径与叶片气膜孔孔径大小一一对应，根据叶片气膜孔孔径大小进行选择。如图1所示，采用电子束物理气相沉积(EB-PVD)在某涡轮叶片表面喷涂热障涂层后，气膜孔内沉积有涂层，叶片气膜孔孔径由0.38mm减小为0.30mm，且气膜孔孔径形状发生变化。如图2(a)-(b)所示，涂敷热障涂层后，叶片表面的气膜孔基本被封闭堵死。打磨针打磨后，气膜孔内多余涂层被去除，同时气膜孔内壁更加光滑，并在一定程度上打磨掉打孔时引入的重熔层。如图3所示，金刚石颗粒耐磨涂层2均匀分布在打磨针1(高温合金丝)的表面。如图4所示，对叶片相邻的两排气膜孔一排不进行任何处理，一排采用表面涂敷有耐磨金刚石颗粒的打磨针对气膜孔内表面进行后续加工。从图可以看出，涂敷热障涂层后，叶片表面的气膜孔明显缩小。打磨针打磨后，气膜孔内多余涂层被去除。通过实际操作发现该加工方法简单，操作灵活。实施例结果表明，按每台发动机配装80件叶片，涡轮叶片加工质量提升后节约成本0.5万元计算，每台份叶片可节约40万元。该技术也可推广到其他相关领域，具有较高的经济效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，其特征在于，通过采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时使气膜孔内壁更加光滑，并打磨电火花打孔时引入的重熔层。

【技术特征摘要】
1.一种解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，其特征在于，通过采用表面涂敷有金刚石耐磨涂层的打磨针对涂敷完热障涂层的气膜孔内表面打磨，有效去除气膜孔内的多余热障涂层，同时使气膜孔内壁更加光滑，并打磨电火花打孔时引入的重熔层。2.按照权利要求1所述的解决气冷涡轮叶片热障涂层堵孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：程玉贤，王璐，王博，张艺馨，宋佳，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21