本发明专利技术公开了一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法。该叶片耐磨层激光熔覆装置包括激光器；送粉器，用于储存并输送熔覆粉末；熔覆头，与激光器通过光纤连接，且与送粉器通过管路连通；以及定位机构，用于对待熔覆叶片进行定位。该叶片耐磨层激光熔覆装置采用激光熔覆代替手工氩弧焊进行耐磨层堆焊，使得耐磨层组织均匀、焊缝结合强度高，较传统的通过手工氩弧焊对叶片进行耐磨层熔覆的方法，减少了因焊工操作熟练度的不同所造成的耐磨层组织均匀性和焊缝结合强度差别大这一现象，提升了叶片耐磨层的一致性，使得低压涡轮工作叶片的一致性得到提升。到提升。到提升。
【技术实现步骤摘要】
一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法
[0001]本专利技术涉及叶片耐磨层激光熔覆
，尤其涉及一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法。
技术介绍
[0002]现有技术中，发动机低压涡轮一级工作叶片通常采用DD6单晶材料精密铸造成形，叶冠为Z型齿结构(如附图1所示)。发动机涡轮叶片在高温燃气环境和疲劳振动状态下工作，每个叶片都以榫齿方式插入涡轮盘榫槽，锯齿冠相互啮合形成一个轮缘外环。飞行过程中，叶冠相互撞击，阻尼面受到磨损，在高温环境和高压燃气的作用下，使叶片的叶根弯矩增加，引起叶片根部裂纹，出现叶片断裂事故。
[0003]为此，通常在叶冠增加耐磨层，以提高叶片使用寿命。但在机加工、试车和试飞时经常出现耐磨层脱落、掉块和相互粘连等质量问题，不能用于批生产。
[0004]目前国内通常通过手工氩弧焊对耐磨层进行熔覆，耐磨层的熔覆质量依赖于焊工的操作熟练度，不同焊工所加工出的耐磨层的组织均匀性和焊缝结合强度等均差别较大，导致叶片的一致性较差。
[0005]因此，如何提升低压涡轮工作叶片的一致性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种叶片耐磨层激光熔覆装置，以提升叶片的一致性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种叶片耐磨层激光熔覆装置，包括：
[0009]激光器；
[0010]送粉器，用于储存并输送熔覆粉末；
[0011]熔覆头，与所述激光器通过光纤连接，且与所述送粉器通过管路连通；以及
[0012]定位机构，用于对待熔覆叶片进行定位。
[0013]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，还包括机械臂和控制器，所述熔覆头设置于所述机械臂上，所述激光器、所述送粉器和所述机械臂均所述控制器电连接。
[0014]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，还包括与所述控制器电连接的光谱仪和与所述光谱仪电连接的LIBS设备。
[0015]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，所述定位机构包括：
[0016]夹具组件，用于对所述待熔覆叶片进行夹紧定位；
[0017]位置调节件，用于支撑所述夹具组件，且所述位置调节件上设有调节滑槽；
[0018]夹紧件，用于将所述夹具组件夹紧固定在所述位置调节件上，且所述夹紧件与所述调节滑槽滑动连接。
[0019]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，所述夹具组件包括：
[0020]第一定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶根相匹配的第一定位槽；
[0021]第二定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶冠相匹配的第二定位槽；
[0022]辅助定位板，设置于所述第二定位块上，用于与所述待熔覆叶片的叶冠抵接，限制所述待熔覆叶片的叶冠在所述第二定位槽中的相对位置。
[0023]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，所述辅助定位板转动设置于所述第二定位块，且所述辅助定位板与所述第二定位块之间设置有弹性复位元件。
[0024]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆装置中，所述第二定位块上还设有用于避让所述熔覆头的操作空间的让位槽。
[0025]一种叶片耐磨层激光熔覆方法，应用如上所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，包括步骤：
[0026]S1：通过定位机构将待熔覆叶片定位；
[0027]S2：通过熔覆头对待熔覆叶片的待熔覆部位进行预热；
[0028]S3：送粉器向熔覆头传输熔覆粉末，激光器通过光纤将激光传输至熔覆头，所述熔覆头对所述叶片的待熔覆部位进行激光熔覆。
[0029]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆方法中，所述步骤S3中，激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1000W～2000W，激光扫描速度为300～1000mm/min，成形线能量为1.2～2.4KJ/cm，送粉方式为同轴的高纯度氩气送粉，送粉速度为3～12g/min，道次间的搭接率为35～70％，氩气送粉保护方式为同轴双通道的高纯度氩气保护：内保护氩气流量为15～35L/min，外保护氩气流量为0～40L/min。
[0030]可选地，在上述叶片耐磨层激光熔覆方法中，所述步骤S3中，熔覆粉末是颗粒尺寸为φ15～φ300μm的钴基合金粉末，钴基合金粉末的化学成分及质量百分比是C≤0.08％，Si:3.0％～3.8％，Cr:16.5％～18.5％，Mo:27.0％～30.0％，其余为Co。
[0031]使用本专利技术所提供的叶片耐磨层激光熔覆装置时，通过定位机构预先对待熔覆叶片定位，由于熔覆头于激光器通过光纤连接，且与送粉器通过管路连通，对叶片耐磨层进行激光熔覆时，首先，通过熔覆头对叶片的待熔覆部位进行预热，减小熔覆部位的裂纹倾向，然后，通过激光器发射激光并通过光纤将高能激光束传输至熔覆头，通过送粉器将熔覆粉末传输至熔覆头，激光器传输至熔覆头的高能激光束对叶片涂层快速扫描处理，熔覆粉末在瞬间熔化并凝固，叶片基体金属随之融化成一薄层，二者之间的界面在很窄的区域内迅速产生分子或原子级的交互扩散，同时形成牢固的冶金结合层，亦即形成耐磨层，从而明显提高叶片基体的硬度和耐磨性。
[0032]由此可见，本专利技术所提供的叶片耐磨层激光熔覆装置采用激光熔覆代替手工氩弧焊进行耐磨层堆焊，使得耐磨层组织均匀、焊缝结合强度高，一方面，较传统的通过手工氩弧焊对叶片进行耐磨层熔覆的方法，减少了因焊工操作熟练度的不同所造成的耐磨层组织均匀性和焊缝结合强度差别大这一现象，提升了叶片耐磨层的一致性，使得低压涡轮工作叶片的一致性得到提升；另一方面，提高了叶片耐磨层的熔覆效率，使得叶片的加工效率得到提升，适宜批量化加工制造。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为现有的涡轮叶片的待熔覆部位的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例所提供的一种叶片耐磨层激光熔覆装置的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例所提供的一种定位机构的结构示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例所提供的一种夹具组件的结构示意图；
[0038]图5为本专利技术实施例所提供的一种夹具组件将待熔覆叶片夹紧的结构示意图。
[0039]其中，100为激光器，200为送粉器，300为熔覆头，400为定位机构，401为夹具组件，4011为第一定位块，4011
‑
a为第一定位槽，4012为第二定位块，4012
‑
a为第二定位槽，4012
‑
b为让位槽，4013为辅助定位板，402为位置调节件，4021为调节滑槽，403为夹紧件，500为机械臂，600为控制器，700为光谱仪，800为L本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，包括：激光器；送粉器，用于储存并输送熔覆粉末；熔覆头，与所述激光器通过光纤连接，且与所述送粉器通过管路连通；以及定位机构，用于对待熔覆叶片进行定位。2.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，还包括机械臂和控制器，所述熔覆头设置于所述机械臂上，所述激光器、所述送粉器和所述机械臂均所述控制器电连接。3.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的光谱仪和与所述光谱仪电连接的LIBS设备。4.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述定位机构包括：夹具组件，用于对所述待熔覆叶片进行夹紧定位；位置调节件，用于支撑所述夹具组件，且所述位置调节件上设有调节滑槽；夹紧件，用于将所述夹具组件夹紧固定在所述位置调节件上，且所述夹紧件与所述调节滑槽滑动连接。5.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述夹具组件包括：第一定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶根相匹配的第一定位槽；第二定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶冠相匹配的第二定位槽；辅助定位板，设置于所述第二定位块上，用于与所述待熔覆叶片的叶冠抵接，限制所述待熔覆叶片的叶冠在所述第二定位槽中的相对位置。6.根据权利要求5所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述辅助定位板转动设置于所述第二定位块，且所述辅助定位板...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄帅，周标，张国会，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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