[发明专利]一种带气膜孔涡轮叶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮叶片生产制造领域，具体涉及一种带气膜孔涡轮叶片的制造方法。

背景技术

涡轮叶片作为动力设备的核心部件，广泛应用于航空、家电以及各种工业用途。其结构与材料的不断改进是人类提高能源利用率、获得高性能装备(发电设备)和产品(如飞机)的关键。工作时，它不仅被经常变化的高温燃气所包围，还承受着高速旋转产生的巨大离心力、气体力和振动负荷等。此外，它还要经受高温燃气引起的腐蚀和浸蚀，因而涡轮工作叶片的工作环境十分恶劣。由于其处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，所以叶片被列为第一关键件，并被誉为“王冠上的明珠”。

因此，涡轮叶片的加工技术是近20年来国内外关注的重大技术问题之一。其中涡轮叶片的性能水平(特别是承温能力)成为热动力设备先进程度的重要标志，从某种意义上讲，也是制造技术水平的重要标志之一。随着叶片结构设计的日趋复杂和对材料热性能要求的提高，传统的叶片制造工艺受到材料与制造技术的制约，已难以满足新型叶片的制造要求。随着涡轮进口燃气温度的提高,发动机的单位功率也在迅速增加。涡轮叶片承温能力主要依赖于气膜孔，传统的气膜孔加工开发周期长、成本高；工艺过程复杂，控制难度大，不利于产品的更新换代；难以实现空间交错的空心叶片的制造；型芯型壳分开成形，装配时易产生定位误差，叶片易穿孔，成品率低。

发明内容

本发明的目的就是提供一种带气膜孔涡轮叶片的制造方法，其可有效解决上述问题，解决涡轮叶片中存在的加工精度较低、加工周期长成本较高等问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:

一种带气膜孔涡轮叶片的制造方法，其特征在于:包括如下操作:

S1:构建涡轮叶片的三维模型；

S2:打印涡轮叶片的树脂实体；

S3:铸造涡轮叶片试件。

进一步的方案为:

操作S1中:通过光栅三维扫描仪对叶片进行扫描，然后利用UG软件对扫描的图形进行处理得到相应的涡轮叶片的三维模型。

详细的操作为:

S11:根据视场范围确定标定距离，选取焦距为420mm；镜头选择200的视场范围；调整投影条纹，将条纹切换到23，然后转动镜头的焦距调整投影光圈，使投影出清晰的光；

S12:调整左右相机的角度，使相机中线与投影中线重合；调整两相机的采集灰度值为100-200之间，使得两相机保持一致，同时保证条纹清晰；对相机进行标定，标定参数时参数需要对应，并且根据选择的视场选择适当的标定块，将标定块放置稳定、直立；再打开CPC控制软件和“win more”观察CPC控制物件里的预览，使标定块中两个竖直白点重合，然后进行试拍，确保可以扫到点向数据；最后，进行对叶片的扫描；

S13:对扫描后的图形进行后处理，将“文件选项”的“采样比率”设置为1/4；采用自动除噪中的“非连接”项，将“分隔”设置为“低”，“尺寸”设置为“5”；用“体外孤点”项将“敏感度”设为80；选择“自由曲面形状”设“平滑级别”为第三档，偏差限制一般取0.2mm；

S14:将得到的涡轮叶片基础模型导入UG中，对模型进行修复完善，确定好气膜孔的位置，得到最终含气膜孔的涡轮叶片三维模型。

操作S2中:将涡轮叶片的三维模型通过激光快速成型机快速打印出涡轮叶片的树脂实体。

具体的操作如下:

S21:涡轮叶片模型CAD优化设计阶段

S211:确定光敏树脂在快速成型时的收缩率，结合涡轮叶片铸造材料，确定熔模铸造过程中材料的收缩率，最后根据这两个收缩率在UG软件中对叶片的三维模型进行放大；

S212:将叶片的三维模型在UG中导出为“STL”格式文件；

S22:快速打印前处理阶段

S221:将导出的“STL”文件导入快速成型技术的前处理软件Cura；

S222:根据所使用的快速成型打印机，在Cura软件中添加相应的机器并对机器参数进行设定；

S223:在Cura中建立打印机加工文件的开始和结束代码，并进行保存；

S224:在Cura中设置打印的支撑及分层参数、支撑参数、激光功率、扫描参数和涂层参数；

S225:利用Cura软件进行自动分层，同时将分层完成的文件保存并转化为打印机可以识别的文件类型；

S23:快速成型打印自由成形阶段

S231:将转换好的文件导入光固化打印机的控制计算机中；