[发明专利]一种用于轴流式压缩机单轮整体叶盘的涂层装置

说明书

本发明提供的一种用于轴流式压缩机单轮整体叶盘的涂层装置，包括真空腔和夹具，叶盘通过夹具安装在真空腔内，真空腔的侧壁上布置有四个涂层沉积靶，所述四个涂层沉积靶分别为第一靶、第二靶、第四靶和第五靶，其中，第二靶和第四靶置于叶盘的进气边一侧；第一靶置于叶盘的排气边一侧；第五靶置于叶片叶尖一侧；本发明的应用，可大幅提高复杂环境下轴流式单轮整体叶盘的可靠性和使用寿命，具有显著的经济效益。

技术领域

本发明属于机械工程领域，涉及一种用于轴流式压缩机单轮整体叶盘的涂层装置。

背景技术

叶轮机械的压缩机都使用具有翼型的叶片，在运行期间，空气通过压缩机引导和做功。整体叶盘式压缩机是航空发动机等叶轮机械的重要组成部分，整体叶盘采用叶片和转盘一体化的设计思路，可以减轻重量，消除连接部位的摩擦和振动等不利影响，提高高速旋转下系统的稳定性。在压缩并引导气流的过程中，容易受到环境的影响，随气流吸入沙粒、水滴和其他颗粒，使得整体叶盘叶片表面容易受到空气中夹带的颗粒和液滴的撞击、侵蚀，改变叶片的型面尺寸，对结构造成损害。

对于钛合金叶片，其硬度较低，耐撞击和磨损性能较差，且钛合金对缺口应力集中敏感，在服役过程中产生的缺陷快速扩展，从而严重影响安全。不锈钢整体叶盘则由于抗腐蚀能力不足，容易发生点蚀，形成微小裂纹，亦不利于安全使用。尤其是对涡轴发动机，起降和超低空飞行过程中，吸入大量的沙尘等颗粒、草根等撞击、侵蚀发动机压气机整体叶盘的叶片，导致性能衰减，甚至发生严重事故。另外，整体叶盘上由于叶片和盘是一个整体，如果其中单个叶片某个部位发生了足够的腐蚀或撞击损坏，为了保证安全，则必须从更换整个叶盘，成本十分高昂。因此，迫切需要采用防护涂层技术，提高其表层的抗冲击、耐磨损和耐腐蚀性能，从而提高整体叶盘的环境适用能力，确保安全服役。

由于整体叶盘高速旋转，伴随有叶片强烈振动，对叶盘防护涂层的要求很高。现有的防护涂层一般针对简单构件，不能根据叶盘结构和防护要求进行涂层设计。轴流式整体叶盘叶片的角度变化，且叶片之间互相遮挡，无法实现均匀涂层的制备，难以同时兼顾整体叶盘进气端、排气端和叶尖的不同防护需求。广泛用于叶片保护的涂层材料通常是坚硬的陶瓷涂层，例如氮化物和碳化物。这些涂层对于普通工作环境的部件具有较好的防护性能，但在轴流式压缩机单轮整体叶盘中，由于叶盘结构复杂，服役环境严酷，难以实现叶片不同部位的防护，无法兼顾气流中夹带沙粒、水滴等的撞击、磨损和腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轴流式压缩机单轮整体叶盘的涂层装置，解决了现有的轴流式压缩机单轮整体叶盘难以实现叶片不同部位的防护，无法兼顾气流中夹带沙粒、水滴等的撞击、磨损和腐蚀。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种用于轴流式压缩机单轮整体叶盘的涂层装置，包括真空腔和夹具，叶盘通过夹具安装在真空腔内，真空腔的侧壁上布置有四个涂层沉积靶，所述四个涂层沉积靶分别为第一靶、第二靶、第四靶和第五靶，其中，第二靶和第四靶置于叶盘的进气边一侧；第一靶置于叶盘的排气边一侧；第五靶置于叶片叶尖一侧。

优选地，夹具包括基座、传动轴、驱动面、保护壳和中间轴，其中，传动轴的一端安装在基座上，传动轴的另一端连接驱动面，驱动面上安装有中间轴，中间轴上套装用于固定安装叶盘的保护壳。

优选地，保护壳为圆柱体结构，所述圆柱体结构的侧壁上沿其圆周方向开设有开口槽，所述叶盘的轮盘安装在开口槽内，叶盘的叶片伸出至保护壳外侧。

优选地，保护壳为分体式结构，包括本体和盖体，本体和盖体之间通过紧固螺帽连接。

优选地，第二靶的中心位于距离叶片叶尖的1/4叶高处；第四靶的中心位于距离叶片叶尖的1/3叶高处，且第二靶和第四靶中心之间的连接与真空腔的直径重合；

第一靶的中心位于距离叶尖1/4叶高处；第五靶的中心位于叶尖截面弦线的中心位置。