防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法技术

本发明专利技术公开的是燃气轮机技术领域的一种防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法，该方法的流程为：喷砂—预制粘结底层—堵孔—热处理固化—喷砂去除预制粘结底层—喷涂粘结底层—喷涂陶瓷面层—热处理去除堵孔材料—气膜孔清理—流动水清洗。该方法通过在基体表面预制粘结底层，在涂覆堵孔材料后再将粘结底层去除，能有效防止孔口邻近区域被堵孔材料污染，从而保证热障涂层的喷涂质量，整个工艺方法具有操作简单、效率高、可有效避免堵孔材料对喷涂面产生的污染，不会对涂层质量产生不良影响的特点。同时，采用该方法可对型面复杂、气膜孔密集的零部件进行堵孔，可广泛应用于等离子和超音速火焰喷涂制备涂层的场合。子和超音速火焰喷涂制备涂层的场合。

【技术实现步骤摘要】
防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法


[0001]本专利技术涉及燃汽轮机
，尤其涉及一种防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法。

技术介绍

[0002]随着航空技术的发展，对航空发动机及燃汽轮机热端部件的耐温能力提出了更高的要求，很多都超过了基体材料的熔点，为此，在材料耐温能力有限的情况下很多航空发动机和燃汽轮机热端部件都采用了气膜冷却技术和热障涂层技术相结合的方式以提高基体材料使用温度。即先在热端部件上预制孔径为0.45mm～1.0mm的气膜冷却孔，再喷涂具有隔热作用的陶瓷涂层。在热障涂层制备过程中，气膜冷却孔会出现缩孔现象，从而导致热端部件气膜冷却效率降低，降低热端部件使用寿命。
[0003]目前，针对航空发动机和燃汽轮机热端部件热障涂层制备过程中出现的气膜冷却孔堵塞问题，有些文献提出了可采用在气膜冷却孔背面通入气流、使用不粘胶、机械通孔等方式解决阻止等离子喷涂(APS)过程中气膜孔堵塞问题。背面通入气流对于平面类试样或平面零件较易实现，对火焰筒、过渡段、叶片等曲面或异型复杂零部件不易实现；使用不粘胶进行堵孔时，需将具有一定流动性的不粘胶注入发散冷却孔内，效率较低，同时，在注入过程中会污染发散孔临近区域，造成涂层性能下降；机械通孔一方面会降低涂层使用寿命，另一方面劳动强度较大，通孔效率低，无法满足大批量生产要求。
[0004]CN105886991 A提出设计一种T遮挡件对气膜孔进行堵孔，因采用该方法时需要同时调整喷涂角度才能达到对气膜孔遮挡的目的，当喷涂气膜孔密集(如气膜孔间距为0.5mm，角度从45
°
，变化至90
°
)且角度不断变化时，就需要不断调整喷枪角度，目前的喷涂设备还难以实现；同时，采用该方法对气膜孔角度较小(与基体表面)的零件进行喷涂时，其喷涂角度也较小，从而导致涂层质量下降。
[0005]CN108504974 A通过使用有机硅橡胶塞或硅酮对发散冷却孔进行堵孔，该方法虽可避免涂层污染，因有机硅橡胶塞较软，将其加工至较小尺寸(如0.5mm)再进行堵孔时，加工困难，且不易填满孔洞，与孔洞结合差，喷涂过程中容易脱落，且该方法操作效率低，不适用于大批量堵孔。其它方式均是喷涂热障涂层后再进行通孔，如飞秒激光、脉动多孔水射流法等，这些方式均均存在效率低、零部件定位困难、设备投入大，不适宜于批量运用的难题。
[0006]因此，有必要发展新的堵孔技术，解决燃汽轮机热障涂层制备过程中气膜冷却孔堵孔问题。

技术实现思路

[0007]为克服现有燃汽轮机热障涂层制备过程中存在的上述不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种可保证热障涂层喷涂质量的防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0009]防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法，包括以下步骤：
[0010]a、喷砂：采用喷砂法对零部件表面进行粗化处理，保证零件表面粗糙度为1.2
‑
1.6μm；
[0011]b、预制粘结底层：采用火焰喷涂或等离子喷涂的方式在零部件表面喷涂一层粘结底层，粘结底层材料与涂层最终粘结底层材料一致；
[0012]c、堵孔：通过手工涂覆的方式在零部件气膜孔上涂覆胶泥状堵孔材料，涂覆完成后使用刀片清理气膜孔邻近区域多余的堵孔材料；
[0013]d、热处理固化：将堵孔完成后的零部件放入空气炉中加热，使堵孔材料固化；
[0014]e、喷砂去除预制粘结底层：采用喷砂法去除预制的粘结底层，喷砂过程中控制喷砂参数，保证喷砂去除预制粘结底层后基体的粗糙度为3
‑
4μm；
[0015]f、喷涂粘结底层：按照工艺要求采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂的方式，喷涂粘结底层；
[0016]g、喷涂陶瓷面层：采用等离子喷涂的方式喷涂热障涂层面层；
[0017]h、热处理去除堵孔材料：通过热处理的方式加热零件，使堵孔材料融化并去除；
[0018]i、气膜孔清理：采用对应规格的通针或吹压缩空气的方式对气膜孔内残留的灰烬进行去除。
[0019]进一步的是，在步骤a之前还包括零件清洗步骤，使用酒精或丙酮去除零部件待喷涂位置表面的油污。
[0020]进一步的是，步骤b和步骤e中喷涂的粘接底层材料为MCrAlY。
[0021]进一步的是，步骤b中涂层的粘结底层的厚度为0.01
‑
0.02mm，并保证粘结底层材料与基体材料的结合强度不大于20MPa。
[0022]进一步的是，所述堵孔材料为Si、O、C、N的构成化合物；在步骤d中的热处理制度为：随炉升温，加热温度130
‑
140℃，加热时间：1
‑
2h，冷却方式：随炉冷却；在步骤h中的热处理制度为：随炉升温，加热温度：400℃以上，保温时间：1
‑
3h，随炉冷却。
[0023]进一步的是，步骤f中，粘结底层的喷涂厚度为：0.1
‑
0.2mm；在步骤g中，热障涂层面层的喷涂厚度为：0.25
‑
0.40mm。
[0024]进一步的是，在步骤i之后还包括流动水清洗步骤，在流动的自来水中使用软毛刷刷洗气膜孔，使残留在气膜孔及其内腔的浮灰去除干净。
[0025]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在基体表面预制粘结底层，合理控制预制粘结底层前的喷砂粗糙度、预制粘结底层工艺方法及预制粘结底层与基体的结合强度，保证了涂覆堵孔材料后粘结底层容易去除，而预制粘结底层能有效防止孔口邻近区域涂层污染，从而保证热障涂层的喷涂质量，整个工艺方法具有操作简单、成本低、效率高、适宜于批量堵孔等优点。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术进一步说明。
[0027]本专利技术的防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法，包括以下步骤：
[0028]a、喷砂：采用喷砂法对零部件表面进行粗化处理，保证零件表面粗糙度为1.2
‑
1.6μm；
[0029]b、预制粘结底层：采用火焰喷涂或等离子喷涂的方式在零部件表面喷涂一层粘结底层，粘结底层材料与涂层最终粘结底层材料一致；
[0030]c、堵孔：通过手工涂覆的方式在零部件气膜孔上涂覆胶泥状堵孔材料，涂覆完成后使用刀片清理气膜孔邻近区域多余的堵孔材料；
[0031]d、热处理固化：将堵孔完成后的零部件放入空气炉中加热，使堵孔材料固化；
[0032]e、喷砂去除预制粘结底层：采用喷砂法去除预制的粘结底层，喷砂过程中控制喷砂参数，保证喷砂去除预制粘结底层后基体的粗糙度为3
‑
4μm；
[0033]f、喷涂粘结底层：按照工艺要求采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂的方式，喷涂粘结底层；
[0034]g、喷涂陶瓷面层：采用等离子喷涂的方式喷涂热障涂层面层；
[0035]h、热处理去除堵孔材料：通过热处理的方式加热零件，使堵孔材料融化并去除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法，其特征是，包括以下步骤：a、喷砂：采用喷砂法对零部件表面进行粗化处理，保证零件表面粗糙度为1.2
‑
1.6μm；b、预制粘结底层：采用火焰喷涂或等离子喷涂的方式在零部件表面喷涂一层粘结底层，粘结底层材料与涂层最终粘结底层材料一致；c、堵孔：通过手工涂覆的方式在零部件气膜孔上涂覆胶泥状堵孔材料，涂覆完成后使用刀片清理气膜孔邻近区域多余的堵孔材料；d、热处理固化：将堵孔完成后的零部件放入空气炉中加热，使堵孔材料固化；e、喷砂去除预制粘结底层：采用喷砂法去除预制的粘结底层，喷砂过程中控制喷砂参数，保证喷砂去除预制粘结底层后基体的粗糙度为3
‑
4μm；f、喷涂粘结底层：按照工艺要求采用等离子喷涂或超音速火焰喷涂的方式，喷涂粘结底层；g、喷涂陶瓷面层：采用等离子喷涂的方式喷涂热障涂层面层；h、热处理去除堵孔材料：通过热处理的方式加热零件，使堵孔材料融化并去除；i、气膜孔清理：采用对应规格的通针或吹压缩空气的方式对气膜孔内残留的灰烬进行去除。2.如权利要求1所述的防止燃汽轮机热端部件气膜孔堵塞的方法，其特征是：在步骤a之前还包括零件清洗步骤，使用酒精或丙酮去除去除零部件待喷涂位置表面的油污。3.如权利要求1所述的防止燃汽轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑平，李俊辰，罗奎林，谢京，孙志国，姚文明，刘畅，
申请(专利权)人：国营川西机器厂，
类型：发明
国别省市：