CN103898502B - 涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属表面处理技术，涉及对涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层方法的改进。采用激光立体成形设备进行硬质合金涂层的激光熔覆，激光熔覆的步骤如下：叶片清理；叶片装夹；硬质合金粉真空烘干；激光熔覆。本发明提出了一种改进的涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，简化了工序，缩短了操作时间，提高了熔覆效率；同时，避免了熔覆过程中产生气孔等缺陷，提高了硬质合金涂层的质量。

Description

涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术，涉及对涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层方法的改进。
背景技术
燃气轮机涡轮叶片顶部带有叶冠，其作用是：利用叶冠之间的摩擦来吸收振动能量，起到减振作用。常见的叶冠形状有平行四边形与锯齿形，锯齿形叶冠更有利于抑制振动和减少叶冠之间的磨损。为了提高叶冠工作面之间的耐磨性，需要在叶冠工作面熔覆硬质合金。目前的一种涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金的涂层方法参见“涡轮叶片锯齿冠激光熔覆的应用研究”，《燃气涡轮试验及研究》，2012年第15卷第2期，黄庆南。该方法的步骤是：将要熔覆的硬质合金粉采用特定的粘结剂粘结在需要进行熔覆硬质合金的零件表面，将粘结好硬质合金粉的零件放入烘干箱进行200℃～300℃之间的预热，然后用激光辐射预置有硬质合金粉的表面，将硬质合金粉融化。其缺点是：第一、工序繁多，操作时间长，熔覆效率低。第二、熔覆的硬质合金层最大厚度只有0.3mm。第三、由于采用了粘结剂，所以在熔覆过程中易产生气孔，影响硬质合金涂层的质量。
发明内容
本发明的目的是：提出一种改进的涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，以便简化工序，缩短操作时间，提高熔覆效率；同时，提高硬质合金涂层的质量。
本发明的技术方案是：涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，采用激光立体成形设备进行硬质合金涂层的激光熔覆，其特征在于，激光熔覆的步骤如下：
1、叶片清理：采用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物；
2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.4mm～0.8mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrMo或CoCrW硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到100℃～120℃，保温0.5h～1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
4、激光熔覆：对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气至少10min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率40%～50%，送粉率9～12g/min，程序循环8～10次。
本发明的优点是：提出了一种改进的涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，简化了工序，缩短了操作时间，提高了熔覆效率；同时，避免了熔覆过程中产生气孔等缺陷，提高了硬质合金涂层的质量。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，采用激光立体成形设备进行硬质合金涂层的激光熔覆，其特征在于，激光熔覆的步骤如下：
1、叶片清理：采用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物；
2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.4mm～0.8mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrMo或CoCrW硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到100℃～120℃，保温0.5h～1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
4、激光熔覆：对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气至少10min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率40%～50%，送粉率9～12g/min，程序循环8～10次。
实施例1
1、叶片清理：DZ125高温合金涡轮叶片平行四边形叶冠啮合面熔覆硬质合金，采用脱脂棉蘸丙酮对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物
2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.4mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrMo硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到120℃，保温1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
4、激光熔覆：DZ125高温合金涡轮叶片叶冠啮合面熔覆CoCrMo硬质合金层，厚度要求2～3mm。对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气12min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率40%，送粉率12g/min，单次程序循环的涂层厚度测定值在在0.3±0.04mm，程序设定循环9次。
实施例2
1、叶片清理：DZ125高温合金涡轮叶片锯齿形叶冠啮合面熔覆硬质合金，采用脱脂棉蘸丙酮对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物
2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.8mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrMo硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到120℃，保温1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
4、激光熔覆：DZ125高温合金涡轮叶片叶冠啮合面熔覆CoCrMo硬质合金层，厚度要求2～3mm。对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气12min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率50%，送粉率10g/min，单次程序循环的涂层厚度测定值在在0.26±0.03mm，程序设定循环10次。
实施例3
1、叶片清理：DZ125高温合金涡轮叶片锯齿形叶冠啮合面熔覆硬质合金，采用脱脂棉蘸无水乙醇对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物
2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.8mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrW硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到120℃，保温1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
4、激光熔覆：DZ125高温合金涡轮叶片叶冠啮合面熔覆CoCrW硬质合金层，厚度要求2～3mm。对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气12min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率50%，送粉率10g/min，单次程序循环的涂层厚度测定值在在0.24±0.03mm，程序设定循环10次。

Claims (1)

1.涡轮叶片叶冠激光熔覆硬质合金涂层的方法，采用激光立体成形设备进行硬质合金涂层的激光熔覆，其特征在于，激光熔覆的步骤如下：
1.1、叶片清理：采用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇对叶片待激光熔覆部位进行擦拭，去除待激光熔覆部位的污物；
1.2、叶片装夹：将夹具固定在激光立体成形设备保护室内的工作转台上，再将叶片安装在夹具上，叶片待激光熔覆的部位朝上，与激光喷头相对，在叶片的非激光熔覆表面贴覆保护板，保护板是厚度0.4mm～0.8mm的紫铜板，采用铝箔胶带将保护板固定，关闭保护室；
1.3、硬质合金粉真空烘干：将CoCrMo或CoCrW硬质合金粉放入真空烘箱内，抽真空到≤0.1Pa，然后加热到100℃～120℃，保温0.5h～1h，随炉冷却到室温，硬质合金粉的粒度为100目～200目；
1.4、激光熔覆：对气氛保护室进行充氩气置换保护室内原来的空气，氩气纯度为99.99%，充氩气至少10min后开始激光熔覆，采用同轴送粉喷嘴同步送硬质合金粉，对涡轮叶片叶冠工作面熔覆硬质合金涂层，采用CO2激光器，激光熔覆功率600w，扫描速度6mm/s，光斑尺寸1.2mm，搭接率40%～50%，送粉率9～12g/min，程序循环8～10次。
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