[发明专利]一种针对制氧机透平导叶的分段离焦激光抛光方法

说明书

本发明提供了一种针对制氧机透平导叶的分段离焦激光抛光方法，采用激光抛光的方式对透平导叶粗糙表面进行高效抛光，利用激光抛光设备不同离焦量下具有相同的抛光效果的特点来对透平导叶不规则粗糙表面进行分段离焦抛光；本发明根据激光抛光设备的离焦量范围以及透平导叶的尺寸形状，对其待抛光侧面进行分段，在具有相同抛光效果的离焦量范围内，通过对不同分段进行激光抛光，使得导叶不规则表面能实现全覆盖抛光；本发明避免了为抛光不规则曲面而引入机械手和三维振镜而带来的超高的成本和控制系统复杂的问题，具有加工精度高，工艺过程简单，对基体材料影响小的特点。

技术领域

本发明涉及一种针对制氧机透平导叶的分段离焦激光抛光方法。

背景技术

激光抛光是一种新型激光加工技术，它通过一个聚焦的激光束斑作用在粗糙的原始金属表面，使金属材料表面凸起薄层产生熔化和蒸发现象，并由于材料本身的表面张力和重力的作用而发生流动，填补金属表面凹陷处并发生凝固，最终得到理想的抛光材料表面。由于激光抛光只在微米厚度的材料层上发生作用，因而相对一般的激光束加工金属具有更高的加工精度。其具有环境污染小、抛光精度高、抛光材料范围广泛、微小区域抛光等传统抛光无法比拟的优点。

透平导叶是制氧机的膨胀机中调节气流量的主要构件，由于其不规则的形状结构，目前只能采用电火花线切割的方式切制成型。但线切割表面因电火花的瞬时高温腐蚀而具有较大的表面粗糙度(Ra≈4μm)，导致导叶间气流流通的能力和效率下降。此外，在长期服役过程中，由于不可避免的有杂质异物混入流动空气中，久而久之导叶表面会积垢和腐蚀，亦使表面粗糙度增加。为降低导叶表面粗糙度并提升制氧机运行效率，需对透平导叶表面进行抛光处理。

目前，对透平导叶粗糙表面的抛光主要以传统抛光方式(手工抛光、化学、电化学抛光)为主。手工抛光方式存在无法精确打磨不规则表面，手工打磨工作强度大等两个主要问题。而化学、电化学抛光的方式，会对环境造成污染，且两者的抛光效率均太低。而激光抛光不规则曲面，传统思路是给激光抛光系统配备三维振镜和多轴机械手来处理，但会提升成本且使控制系统复杂。

发明内容

为了克服现有制氧机透平导叶的传统抛光技术中存在的缺陷，以及抛光曲面带来的设备成本提高问题，本发明提供了一种针对制氧机透平导叶的分段离焦激光抛光方法。采用激光抛光的方式对透平导叶粗糙表面进行高效抛光，利用激光抛光设备不同离焦量下具有相同的抛光效果的特点来对透平导叶不规则粗糙表面进行分段离焦抛光。

本发明的技术方案如下：

一种针对制氧机透平导叶的分段离焦激光抛光方法，包括如下步骤：

(1)将透平导叶待抛光侧表面进行清洗、干燥预处理，然后放置并固定在顶端安装有激光透镜的气氛保护箱内，激光头设置在气氛保护箱上方；

所述透平导叶的材料为不锈钢，如304、316L等；

所述气氛保护箱内持续通入氩气，氩气的气流量为5～30L/min；

所述激光透镜能透过波长193～1064nm的激光束；

(2)根据激光抛光设备相同抛光效果下的离焦量范围，结合不同型号导叶的外形尺寸，对透平导叶待抛光侧面进行分段，确定抛光扫描区域的位置及尺寸；

所述扫描区域为长度5～80mm，宽度5～30mm尺寸范围内的矩形区域，扫描区域长度和宽度均多出待抛光侧面边缘1mm，确保覆盖待抛光侧面；

(3)设定激光抛光设备的激光功率，扫描速度，开关光延迟时间，扫描区域填充方式，填充线间距；

所述激光功率为100～300W，扫描速度为100～500mm/s，扫描区域填充方式为横向扫描、纵向叠加，填充线间距为0.02～0.05mm；