[发明专利]一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法

说明书

一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法，其特征是所述的装置包括叶背射流板和叶盆射流板、伺服电机、伺服运动台、集液腔、床身、工作台和叶片夹具座。叶背射流板及叶盆射流板根据涡轮叶片叶背及叶盆型面以5mm‑10mm的加工间距反拷贝制作，叶背射流板及叶盆射流板上还制作有阵列射流孔，每个射流孔对应涡轮叶片叶背或叶盆上的一个气膜孔，每个射流孔与所对应气膜孔的孔径大小及孔轴方向一致。叶背射流板与叶盆射流板均安装在集液腔的侧方。控制进入集液腔的液体压力，从叶背射流板及叶盆射流板上产生阵列水射流，对涂覆了热障涂层的涡轮叶片上的每个气膜孔同时进行通孔加工。本发明工艺简单、高效、安全环保。

技术领域

本发明属于水射流加工领域，涉及一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法。

背景技术

为了提高航空发动机推重比和降低油耗，先进航空发动机涡轮前燃气温度已达到1580-1680℃。由于涡轮叶片材料的熔点往往低于燃气温度，需要利用冷却技术保证叶片安全工作。目前采用的涡轮叶片冷却方式是：一方面，在叶片上制作气膜冷却孔（气膜孔），利用气膜孔喷出冷却气体对涡轮叶片进行冷却和散热；另一方面，在涡轮叶片表面涂覆热障涂层，将叶片与高温燃气隔离。

在涡轮叶片制造过程中，航空发动机制造企业通常先采用电火花方法在金属叶片上加工出所有的气膜孔，然后在叶片表面涂覆热障涂层。但是此方法会导致已加工成型的气膜孔孔口全部或者部分被热障涂层堵塞，需要人工逐一疏通被堵塞的气膜孔。在现有技术中，申请号为CN201611073601的发明专利提出了一种解决涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，但是该专利中提出的是利用打磨针手工逐一疏通被堵塞的气膜孔，效率低。因此，亟需一种高效解决热障涂层堵孔的装置与方法。本发明利用阵列水射流对涂覆了热障涂层后的涡轮叶片上所有的气膜孔同时进行通孔加工，工艺简单、高效、安全环保、适用于批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有的飞机发动机涡轮叶片热障涂层堵孔清除难度大，效率不高的问题，提供一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法，通过该装置对涂覆了热障涂层的涡轮叶片进行阵列水射流疏通气膜孔的加工，快速、批量去除叶片气膜孔孔口的堵塞物。

本发明的技术方案之一是：

一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置，它包括工作台15和夹具座16，其特征在于：涡轮叶片7通过榫头夹具安装在夹具座16上，夹具座16安装在工作台15上；叶背射流板6和叶盆射流板8分别安装在第一集液腔5和第二集液腔10的侧方；第一集液腔5和第二集液腔10分别连接有第一进液口4和第二进液口9；第一集液腔5与第一伺服运动台3连接，第二集液腔10与第二伺服运动台11连接；第一伺服电机1和第二伺服电机13分别驱动第一集液腔5和第二集液腔10，以调整叶背射流板6与涡轮叶片7叶背之间、叶盆射流板8与涡轮叶片7叶盆之间的射流加工间距至设定值；叶背射流板6根据涡轮叶片叶背型面反拷贝制作；叶背射流板6上制作有与第一集液腔5相贯通的阵列射流孔，每个射流孔对应涡轮叶片叶背上的一个气膜孔，每个射流孔与所对应气膜孔的孔径大小及孔轴方向一致；叶盆射流板8根据涡轮叶片叶盆型面反拷贝制作，叶盆射流板8上制作有第二集液腔10相贯通的阵列射流孔，每个射流孔对应涡轮叶片叶盆上的一个气膜孔，每个射流孔与所对应气膜孔的孔径大小及孔轴方向一致。

所述的叶背射流板6距离涡轮叶片7的叶背的距离为5mm-10mm；叶盆射流板8距离涡轮叶片7的叶盆的距离为5mm-10mm。

所述的叶背射流板6与叶盆射流板8上的射流孔为带有圆锥收缩流道的圆柱喷嘴结构，圆锥收缩段长度为射流孔出口直径的1-2倍，射流孔入口直径为射流孔出口直径的2倍；

所述的第一集液腔、第二集液腔、叶背射流板6、叶盆射流板8均采用不锈钢材质制作。

射流工作液体采用自来水，通过第一进液口4和第二进液口9分别向第一集液腔5和第二集液腔10提供工作液。