一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及涡轮叶片技术领域，具体涉及一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，包括步骤：将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；将第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；施加外力调整混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；将第二混合填料固化成型；去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。该用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的目的是解决用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的问题。料的制备方法的问题。料的制备方法的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及涡轮叶片
，具体涉及一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法。

技术介绍

[0002]涡轮叶片是航空发动机核心部件，其上分布的气膜冷却孔是提高叶片耐高温能力的关键结构。超快激光制孔可实现无再铸层、微裂纹等热致缺陷，且可以加工叶片表面的热障涂层，成为涡轮叶片制备气膜孔的首选方法之一。但是激光通过叶片前壁后继续传播至内腔对壁，容易在对壁形成微坑或微裂纹等不可逆损伤，降低涡轮叶片可靠性，严重影响涡轮叶片服役性能。
[0003]为了解决叶片内腔对壁损伤问题，业界存在采用防护材料填充和结合专业的探测系统辅助调节制孔过程工艺参数两种技术路线。
[0004]用于内腔填充的防护材料应具有散射、反射或吸收对应波长激光的特点，但采用通常的防护材料及成型方法成型后多为均质结构，激光与防护材料作用时未产生明显的梯度效应。采用均质防护结构阻隔激光避免对壁损伤，当防护材料的耐激光烧蚀能力较强时，叶片内腔中难以形成排渣通道，制孔残渣从小孔入口排出易二次封堵孔口，不仅制孔效率低，且影响孔型及质量。当防护材料的耐激光烧蚀能力较弱时，防护材料短时间内被消耗，无法起到长时有效保护内腔对壁的功能。由于均质结构不存在梯度效应，很难同时保证制孔效率和孔型质量，且严格限制了激光参数、制孔路径和制孔时间等工艺窗口的选择，制孔前需做大量工艺试验确认对壁防护效果。
[0005]由于使用均质防护材料时存在一定不足，业内也开展了配置专业的探测系统检测及辅助调节制孔过程工艺参数的过程控制研究。通过引入实时监测、分析及反馈控制系统，虽然可以解决对壁损伤问题，但系统复杂，成本高昂，另外进入辐照防护材料的修型阶段后通常加工效率显著下降，整体制孔效率降低，性价比很低。
[0006]综上所述，均质型防护结构及引入辅助检测反馈调节系统，均无法同时满足高性价比、高效率和高质量的制孔对壁防护需求。
[0007]因此，专利技术人提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法。

技术实现思路

[0008](1)要解决的技术问题
[0009]本专利技术实施例提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，解决了现有的涡轮叶片制孔方法不能同时满足高性价比、高效率和高质量的制孔对壁防护需求的技术问题。
[0010](2)技术方案
[0011]本专利技术提供了一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；
[0013]将所述第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；
[0014]施加外力调整所述混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；
[0015]将所述第二混合填料固化成型；
[0016]去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。
[0017]进一步地，所述塑料颗粒为密度小于0.1g/cm3的泡沫塑料颗粒或中心包裹铁磁性物质的泡沫塑料颗粒。
[0018]进一步地，所述铁磁性物质为铁、钴镍及其合金、铁氧体中的至少一种。
[0019]进一步地，所述塑料颗粒为尺寸在0.2mm～1mm的球形颗粒或不规则形状颗粒。
[0020]进一步地，所述塑料颗粒与所述防护材料的体积配比为1/5～1/2。
[0021]进一步地，所述防护材料为具有散射、反射或吸收激光功能的呈液态形式的可固化组合物。
[0022]进一步地，所述第一混合填料为所述塑料颗粒参混至所述防护材料中形成的内部组分均匀分布的材料。
[0023]进一步地，所述将所述第一混合填料填入涡轮叶片的内腔，具体为：
[0024]通过加压、预真空及超声振动将所述对混合填料沿所述涡轮叶片的内腔流道填入并填实待加工孔位所在的整个腔室。
[0025]进一步地，所述施加外力调整所述混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料，具体为：
[0026]通过跨越叶片作用于内腔中所述混合填料的非接触式力，使所述塑料颗粒发生定向移动以形成梯度结构。
[0027]进一步地，所述去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料，具体为：
[0028]加热叶片所处环境温度至塑料颗粒的熔点240℃以上并保温30min使其熔化去除。
[0029]进一步地，固化后形成的第二混合填料为非松散、非粉末状固体结构。
[0030](3)有益效果
[0031]综上，本专利技术通过对叶片内腔中防护材料的结构进行调控，形成多孔梯度防护材料，便于快速排渣形成制孔通道，修孔时下层密实的防护材料能有效阻断激光，以实现高质量、高效率制孔。该方法操作简单，未引入复杂大型设备，成本较低。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述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。
[0033]图1是本专利技术实施例提供的一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的流程示意图；
[0034]图2是本专利技术实施例提供的一种多孔梯度防护材料的结构示意图；
[0035]图3是本专利技术实施例提供的一种涡轮叶片激光制孔的结构示意图。
[0036]图中：
[0037]1‑
前壁；2
‑
对壁；3
‑
多孔结构；4
‑
防护材料；5
‑
激光；6
‑
气膜孔；7
‑
叶片前壁；8
‑
叶片对壁。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0040]图1是本专利技术实施例提供的一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
[0041]S100、将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；
[0042]S200、将第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；
[0043]S300、施加外力调整混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；
[0044]S400、将第二混合填料固化成型；
[0045]S500、去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。
[0046]在上述实施方式中，通过对叶片内腔中防护材料的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将塑料颗粒与防护材料混合，形成第一混合填料；将所述第一混合填料填入涡轮叶片的内腔；施加外力调整所述混合填料中的组分分布，形成具有梯度结构的第二混合填料；将所述第二混合填料固化成型；去除固化成型后的第二混合填料中的塑料颗粒，形成多孔梯度防护材料。2.根据权利要求1所述的用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，所述塑料颗粒为密度小于0.1g/cm3的泡沫塑料颗粒或中心包裹铁磁性物质的泡沫塑料颗粒。3.根据权利要求1所述的用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，所述铁磁性物质为铁、钴镍及其合金、铁氧体中的至少一种。4.根据权利要求1所述的用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，所述塑料颗粒为尺寸在0.2mm～1mm的球形颗粒或不规则形状颗粒。5.根据权利要求1所述的用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，所述塑料颗粒与所述防护材料的体积配比为1/5～1/2。6.根据权利要求1所述的用于叶片激光制孔多孔梯度防护材料的制备方法，其特征在于，所述防护材料为具有散射、反射或吸收激光功能的呈液态形式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李元成，张晓兵，杨炳东，毛忠，张伟，蔡敏，黄一航，姚保峰，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：