[发明专利]一种导向叶片气膜孔复合加工方法

说明书

本发明涉及一种导向叶片气膜孔复合加工方法，在待加工的高压涡轮导向叶片的表面及型腔中均涂抹防飞溅剂，干燥得到具有防飞溅涂层的高压涡轮导向叶片；待加工的气膜孔分别位于高压涡轮导向叶片的叶身和缘板上，叶身上待加工的气膜孔包括第一气膜孔和第二气膜孔；在叶片的型腔中放入防护板，采用电火花加工叶身上第一气膜孔和第二气膜孔，采用激光加工叶身上其余气膜孔以及缘板上的气膜孔，经过后处理完成高压涡轮导向叶片气膜孔激光‑电火花复合加工。本发明采用防护板进行防护，分部位加工，解决了空心叶片对壁击伤及金属飞溅物排屑问题，极大地提高了气膜孔孔径合格率及加工效率，防飞溅剂提高了零件表面质量完整性。

技术领域

本发明涉及航空发动机制造领域，具体为一种导向叶片气膜孔复合加工方法。

背景技术

随着航空发动机推力和推重比的不断提高，燃烧室出口的温度越来越高，从而导致发动机叶片的工作温度也不断升高。在航空发动机涡轮工作叶片、导向叶片上加工气膜冷却孔，是降低涡轮叶片表面温度，从而升高涡轮前温度、提高发动机推重比的有效途径。航空发动机涡轮冷却叶片表面分布有大量的气膜孔，用于对叶片进行冷却。这些气膜孔孔径一般在0.5～0.8mm，空间角度复杂，加工难度大。气膜孔的加工技术已成为涡轮冷却叶片制造的关键技术之一。

某型航空发动机高压涡轮导向叶片材料为Ni₃Al基IC10定向凝固高温合金，叶身和上、下缘板采用无余量一体铸造，结构复杂，在叶身和上、下缘板的曲面轮廓上分布着600多个孔径和空间角度各不相同的气膜孔，叶身进气边部位气膜孔十分密集，加工困难。同时，Ni₃Al基合金IC10材料其含铝量高达6.5～9.0％，铝金属对激光的吸收率较低，激光难于加工且产生的金属飞溅物容易黏附在零件表面，需采用机械打磨方法才能将零件表面的金属飞溅物去除，对零件表面质量造成损伤，影响到叶片使用安全可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种导向叶片气膜孔复合加工方法，提高气膜孔孔径合格率及加工效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

1)在待加工的高压涡轮导向叶片的表面及型腔中均涂抹防飞溅剂，干燥得到具有防飞溅涂层的高压涡轮导向叶片；

2)待加工的气膜孔分别位于高压涡轮导向叶片的叶身和缘板上，高压涡轮导向叶片的型腔中含有加强筋，叶身上待加工的气膜孔包括从加强筋根部穿过的第一气膜孔，以及和相邻气膜孔距离小于0.3mm的第二气膜孔；

在具有防飞溅涂层的高压涡轮导向叶片的型腔中放入防护板，采用电火花加工叶身上第一气膜孔和第二气膜孔，采用激光加工叶身上其余气膜孔以及缘板上的气膜孔，经过后处理完成高压涡轮导向叶片气膜孔激光-电火花复合加工。

进一步地，步骤1)中，防飞溅剂是六方氮化硼水基涂料。

进一步地，六方氮化硼水基涂料是在金属或塑料容器中，将六方氮化硼加入到水中混合均匀得到的，六方氮化硼和水的质量比为1：(4～6)。

进一步地，步骤1)中，干燥是在80℃加热0.5小时烘干或者自然晾干。

进一步地，步骤2)中，防护板采用聚四氟乙烯板；聚四氟乙烯板的厚度为1.5mm。

进一步地，电火花加工中，电极的伸长量比待加工的高压涡轮导向叶片壁厚大1～3mm。

进一步地，待加工的气膜孔包括位于高压涡轮导向叶片叶身上的17排气膜孔、分别位于上缘板和下缘板上的气膜孔；其中第1～3排和第5～10排的气膜孔位于叶身同一侧，为第一部位；第12～17排气膜孔位于叶身另一侧，为第二部位；下缘板上的气膜孔为第三部位；上缘板上的气膜孔为第四部位；第一气膜孔位于第4排，第二气膜孔位于第11排，为第五部位，采用五个加工程序分别完成五个部位的气膜孔加工。