[发明专利]单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法和装置、单晶涡轮叶片

说明书

本公开提供了一种单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法、装置以及通过该单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法获得的单晶涡轮叶片。单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法包括：将单晶涡轮叶片铸件固定于定位工装上；根据在单晶涡轮叶片几何模型的设计坐标系中的单晶涡轮叶片铸件各定位点的坐标与在工装坐标系中的固定于定位工装上的单晶涡轮叶片铸件各定位点的坐标，获取设计坐标系和工装坐标系的变换关系；根据变换关系、单晶涡轮叶片铸件的实际轮廓和单晶涡轮叶片几何模型的理想轮廓，获取用于修整单晶涡轮叶片铸件的电极的加工路径；根据加工路径修整单晶涡轮叶片铸件的缘板。本公开可以在改善单晶涡轮叶片的缘板表面的轮廓度的前提下，降低缘板再结晶的风险。

技术领域

本公开涉及航空发动机领域，特别涉及一种单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法和装置，以及一种单晶涡轮叶片。

背景技术

随着航空发动机设计和制造技术的不断发展，尤其是商用航空发动机对燃油效率的要求不断提高，航空发动机的涡轮前温度也不断提高。为了应对不断提高的涡轮前温度，航空发动机采用镍基单晶高温合金材料铸造而成的单晶涡轮叶片。单晶涡轮叶片只包含一个晶粒，消除了高温工况下晶界等晶体缺陷对叶片强度的影响，提高了高温工况下叶片的抗蠕变性能。

然而，单晶涡轮叶片经过磕碰、打磨产生形变之后，若叶片在服役过程中达到一定温度，单晶高温合金叶片在固态亦可形成再结晶晶粒，其长期使用性能将受到影响。因此，单晶涡轮叶片在加工过程中应当尽量避免磕碰和非必要的打磨。

由于单晶涡轮叶片的缘板的尺寸较大且为悬臂结构，缘板在铸造过程中容易变形。缘板变形可以通过对铸造模具的浇道进行优化设计来改善，但通常需要投入一套模具和三轮工艺试验的经费，导致成本昂贵，也不利于缩短叶片的研制周期。

缘板变形也可以通过打磨的修整方法来改善。但是，一方面，打磨的修整方法会导致单晶涡轮叶片在长期服役后缘板表面产生胞状再结晶，影响叶片涂层的使用寿命。另一方面，打磨的修整方法不易保证叶片整体的尺寸精度、形状精度和位置精度，在后续的装配环节会出现相邻叶片的缘板错台而影响正常使用，为了消除缘板错台的现象，单晶涡轮叶片在装配环节之后仍需继续修整，同样会对叶片涂层带来不利影响。另外，为了避免复杂气流带来的二次流损失，提升工作效率，单晶涡轮叶片通常基于非轴对称端壁设计，叶片的上缘板和下缘板的形状不同。打磨等传统的修整方法也难以满足基于非轴对称端壁设计的单晶涡轮叶片对上缘板、下缘板的精度要求。

发明内容

本公开的目的在于提供一种单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法和单晶涡轮叶片铸件缘板修整装置，以及一种单晶涡轮叶片，以在提升单晶涡轮叶片的缘板的尺寸一致性的前提下，降低缘板再结晶的风险。

本公开的第一方面提供一种单晶涡轮叶片铸件缘板修整方法，包括：

将单晶涡轮叶片铸件固定于定位工装上；

根据在单晶涡轮叶片几何模型的设计坐标系中的所述单晶涡轮叶片铸件各定位点的坐标与在工装坐标系中的固定于所述定位工装上的所述单晶涡轮叶片铸件各所述定位点的坐标，获取所述设计坐标系和所述工装坐标系的变换关系；

根据所述变换关系、所述单晶涡轮叶片铸件的实际轮廓和所述单晶涡轮叶片几何模型的理想轮廓，获取用于修整所述单晶涡轮叶片铸件的电极的加工路径；

根据所述加工路径修整所述单晶涡轮叶片铸件的缘板。

根据本公开的一些实施例，在步骤将所述单晶涡轮叶片铸件固定于所述定位工装上完成之前，所述单晶涡轮叶片铸件与所述定位工装的固定位置可调节。

根据本公开的一些实施例，获取所述设计坐标系和所述工装坐标系的所述变换关系包括：

在同一测量基准下，测量在所述设计坐标系中的各所述定位点的坐标和在所述工装坐标系中的各所述定位点的坐标；