[发明专利]一种航空涡轮叶片气膜冷却孔激光电解复合制备方法

权利要求书

1.一种航空涡轮叶片气膜冷却孔激光电解复合制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)加工准备：将未脱芯的涡轮叶片安装固定在加工台上，然后对涡轮叶片位置和型面误差进行三维视觉检测，形位检测数据采集完成后与计算机内标准叶片模型进行对比，若涡轮叶片超差则淘汰，若误差在允许范围内，则将误差进行均质化处理，得到叶身所有拟加工气膜孔的机床空间位置坐标和轴线矢量，机床调整姿态到起始位置；

2)激光预制气膜孔加工：开启激光器，设置激光参数为：脉冲宽度0.2-0.5ms、峰值功率16kW、脉冲频率20-70Hz，离焦量根据拟加工气膜孔径大小在-1mm-+0.5mm范围内选择，加工方式采用定点冲击法，脉冲数量根据拟加工气膜孔深度在2-20个范围内选择，气膜孔深为已穿透金属层深度的1.2倍±50μm，辅助气体为与激光束同轴吹出的气压为0.4-0.6MPa的氮气；工作台在程序控制下一次性完成所有气膜孔的激光加工；

3)电解修型加工：工作台切换到电解加工工位，按照数控系统程序对每一个预制气膜孔进行电解修型加工处理，以实现气膜孔壁重铸层和微裂纹的去除，并对气膜孔入口进行倒圆处理；

4)涡轮叶片脱芯：待所有气膜孔完成加工后，将涡轮叶片置入高温高压强碱环境的脱芯容器内，开始脱芯处理；

5)清洗：涡轮叶片脱芯完成后，用清水冲洗其外部和内腔，待干燥后装箱。

2.根据权利要求1所述的一种航空涡轮叶片气膜冷却孔激光电解复合制备方法，其特征在于，所述的步骤3)电解修型加工加工方式为有电极管电解：电极管接直流电源负极，涡轮叶片接电源正极；通过视觉定位确认初始加工孔位置，工作台动作将外径0.1-0.3mm的电极管伸入预制气膜孔内1/2深度处，开启电解液循环系统，将6-12MPa的高压电解液通过电极管端口送入气膜孔内，待气膜孔入口处形成稳定返流，接通电解电源，电极管外壁和气膜孔内壁之间产生电场，孔壁材料以离子形式进入电解液，进行电解加工；初段电解持续时间t1后，工作台动作，将电极管在t2时间内深入到所加工的气膜孔金属层深度的1.1倍，再持续电解t3时间，完成后依次关闭电解电源和电解液循环系统，电极管退出并准备下一个气膜孔的加工。

3.根据权利要求2所述的一种航空涡轮叶片气膜冷却孔激光电解复合制备方法，其特征在于：加工过程中的t1、t2、t3时间根据所加工气膜孔的孔径大小和深度调整，t1＝5-15s，t2＝1-3s，t3＝5-20s；电解加工中的其它参数设置：电解液为15g/L的NaNO₃水溶液，电解电压为20V恒压或脉冲式，电极管旋转速度600-1200rpm。

4.根据权利要求1所述的一种航空涡轮叶片气膜冷却孔激光电解复合制备方法，其特征在于，所述的步骤3)电解修型加工加工方式为无电极管电解：通过视觉定位确认初始加工气膜孔位置，工作台动作将内径0.2-1mm的石英导管对准并悬停在气膜孔入口上方0.3mm处，开启电解液循环系统，待形成稳定返流后开启电解电源，电解加工时间根据气膜孔径大小和孔深度在15-60s范围内调整；加工过程中，电解加工头内的电解液连接电源负极，电解液在流出石英管之前被充分阴级化，涡轮叶片接电源正极，电压设定在350-450V之间；电解完成后，关闭电解电源，工作台动作到下一个气膜孔位开始后续加工；其它加工参数：电解液压力0.8MPa，电解液为质量分数20％的NaNO₃溶液。