【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光熔覆，具体涉及一种汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺。
技术介绍
1、汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，又是最精细、最重要的零件之一。它在极苛刻的条件下承受高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀的共同作用。
2、随着电站汽轮机大容量化，汽轮机叶片的安全可靠性和保持其高效率愈显得重要，即使汽轮机叶片发生轻微的损伤，所引起的汽轮机和整台火电机组的热经济性和安全可靠性的降低也是不容忽视的。如果叶片发生断裂，其后果是：轻的引起机组振动、通流部分动、静摩擦，同时损失效率；严重的会引起强迫停机，有时为更换叶片或修理被损坏的转子、静子需要几周到几个月时间；在某些情况下由于叶片损坏没有及时发现或及时处理，引起事故扩大至整台机组或由于末级叶片断裂引起机组不平衡振动，可能导致整台机组毁坏，造成巨大经济损失。
3、故而减少汽轮机叶片的更换，使得每片叶片能够服役更长的时间，将显著的提高汽轮机的工作效率，节约人力物力成本，所以一种对汽轮机叶片边缘表面耐磨耐腐蚀强化的激光熔覆工艺应运而生。
技术实现思路
1、针对汽轮机叶片边缘强度低等技术问题，本专利技术提供一种汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，工艺操作简单，且叶片易损部位强化后具有较强的硬度、较高的耐磨性以及良好的耐腐蚀性，提高了汽轮机叶片的使用寿命，降低了汽轮机叶片更换频率。
2、本专利技术提供一种汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，包括如下步骤：
3、s1、对汽轮机叶片边
4、s2、通过定位工装将汽轮机叶片装夹至机器人主轴箱卡盘上；
5、s3、通过机器人与主轴箱联动，示教出机器人激光熔覆头在汽轮机叶片边缘待强化部位的加工轨迹；
6、s4、根据加工轨迹在待强化部位表面激光熔覆一层熔覆涂层；
7、s5、待强化部位激光熔覆完毕后，将汽轮机叶片取下；
8、s6、更换下一个汽轮机叶片，重复以上各步骤，直至批量加工完成。
9、进一步的，步骤s1中，对汽轮机叶片边缘待强化部位预处理的方法包括：
10、s11、用磨抛机去除汽轮机叶片边缘的附着物；
11、s12、去除汽轮机叶片表面的污渍。
12、进一步的，步骤s2中，定位工装包括：
13、轴部，呈圆柱形状，用于被夹持于卡盘上；
14、定位圆盘，固定于轴部端部；
15、第一定位销及第二定位销，均固定于定位圆盘表面边缘处，第一定位销及第二定位销端部均设有“工”形缺口，两个“工”形缺口分别插接有第一定位插销、第二定位插销，第一定位插销、第二定位插销分别设有第一定位螺杆及第二定位螺杆，第一定位螺杆及第二定位螺杆用于顶紧汽轮机叶片根部；
16、定位杆，固定于定位圆盘表面边缘处，用于对汽轮机叶片尾部的限位。
17、定位工装的作用在于，将汽轮机叶片装夹固定到主轴箱的卡盘上，保证批量生产时的定位精度，即每次更换汽轮机叶片可以直接运行机器人加工的固定程序。
18、进一步的，定位圆盘表面中心处设有凸台，用于装入汽轮机叶片根部内腔。
19、进一步的，步骤s3的具体方法为，通过七轴联动机器人协调主轴旋转，采用直线线段的方式，根据汽轮机叶片边缘的弧度变化，示教出汽轮机叶片边缘的途径点，获得加工轨迹。
20、进一步的，步骤s4中，激光熔覆工艺参数为，激光功率为3200w，光斑尺寸为12*2mm矩形光斑，光斑焦距为400mm，矩形同轴气动送粉的粉距为17mm，机器人运行速度为38cm/min，保护气体为ar，气体流速为6.5l/min，激光头与叶片表面呈90°角，送粉量为3.0r/min。其中12*2mm光斑红光的长度是12mm，实际熔覆出的宽度略窄约为11mm，所以在示教边缘点位时，要注意叶片边缘的实际熔覆情况，避免出现叶片边缘烧蚀或熔覆不饱满。
21、进一步的，步骤s4中，熔覆涂层材料采用铁基合金粉末，铁基合金粉末包括如下重量百分数的成分：cr 14.5％，ni 1.28％，mo 0.089％，mn 1.87％，w 6.5％，余量为fe及不可避免的杂质；铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为57～60hrc。考虑到汽轮机叶片本体的产品附加值以及加工周期，故而熔覆的粉末选取的是成本较低、硬度高、性能稳定的高强度铁基合金材料，配合6.5％ w比例的耐磨成分，实现汽轮机叶片的耐磨耐腐蚀强化。
22、本专利技术在汽轮机叶片待强化部位进行激光熔覆强化，使得汽轮机叶片正反两面的边缘，均有一定厚度的熔覆涂层(单边约1mm)，且叶片的边缘不出现刃烧蚀或者边缘无熔覆层的现象，在上述工艺参数下的熔覆层厚度和粉末成分配比，既能保证涂层的硬度(57～60hrc)和耐磨性，又有一定的耐腐蚀性能。
23、本专利技术针对汽轮机叶片易磨损易腐蚀区域的形状，对叶片强化区域的宽度设计成正反距边缘45mm(约4道宽光斑红光的宽度)。这样的宽度既保证强化效果，又节省粉末材料，提高熔覆生产的效率与加工成本。
24、进一步的，步骤s6中，更换汽轮机叶片时，如与上一汽轮机叶片尺寸存在偏差，需结合定位工装，调整机器人偏移数据。原因在于，由于汽轮机叶片批量铸造加工，且磨抛精度略有差别，不同汽轮机叶片之间尺寸存在偏差，通过调试出适合此套汽轮机叶片的机器人偏移数据，实现批量循环加工。
25、本专利技术的有益效果在于，
26、(1)本专利技术通过机器人与主轴箱的七轴联动，激光熔覆头的行走路线和角度能够跟随叶片的边缘弧度变化，实现柔性加工动作。同时配合辅助装夹定位工装，将汽轮机叶片装夹到主轴箱的卡盘上，保证批量生产时的定位精度，即每次更换汽轮机叶片可以直接运行加工轨迹固定程序，实现批量化的叶片产品加工。
27、(2)本专利技术同轴宽光斑气动熔覆头宽度可达12*2mm，喷嘴易维护，送粉效果稳定，加工效率比圆光斑高，实现条状熔覆层的加工，特别适合汽轮机叶片边缘平面的强化，稳定的节拍可至加工1.5件/小时。
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1.一种汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S1中，对汽轮机叶片边缘待强化部位预处理的方法包括：
3.如权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S2中，定位工装包括：
4.如权利要求3所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，定位圆盘表面中心处设有凸台，用于装入汽轮机叶片根部内腔。
5.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S3的具体方法为，通过七轴联动机器人协调主轴旋转，采用直线线段的方式，根据汽轮机叶片边缘的弧度变化，示教出汽轮机叶片边缘的途径点，获得加工轨迹。
6.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S4中，激光熔覆工艺参数为，激光功率为3200W，光斑尺寸为12*2mm矩形光斑，光斑焦距为400mm，矩形同轴气动送粉的粉距为17mm，机器人运行速度为38cm/min，保护气体为Ar，气体流速为6.5L/min，激光头与叶片表面呈90°角，送粉量为3
7.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S4中，熔覆涂层材料采用铁基合金粉末，铁基合金粉末包括如下重量百分数的成分：Cr 14.5％，Ni1.28％，Mo 0.089％，Mn 1.87％，W 6.5％，余量为Fe及不可避免的杂质；铁基合金粉末粒度为270～400目，平均硬度为57～60HRC。
8.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤S6中，更换汽轮机叶片时，如与上一汽轮机叶片尺寸存在偏差，需结合定位工装，调整机器人偏移数据。
...【技术特征摘要】
1.一种汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤s1中，对汽轮机叶片边缘待强化部位预处理的方法包括：
3.如权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤s2中，定位工装包括：
4.如权利要求3所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，定位圆盘表面中心处设有凸台，用于装入汽轮机叶片根部内腔。
5.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤s3的具体方法为，通过七轴联动机器人协调主轴旋转，采用直线线段的方式，根据汽轮机叶片边缘的弧度变化，示教出汽轮机叶片边缘的途径点，获得加工轨迹。
6.权利要求1所述的汽轮机叶片的激光熔覆强化工艺，其特征在于，步骤s4中，激光熔覆工艺...
【专利技术属性】
技术研发人员：金硕，王文涛，黄腾，何建群，李进，
申请(专利权)人：山东镭研激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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