CN109653805A - 高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法 - Google Patents

高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法，包括：设计气膜孔的直径设计值；以预设工艺参数对高压涡轮导向叶片进行喷涂，以形成热障涂层；分别测量所述气膜孔喷涂前的第一直径和喷涂后的第二直径；根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律；对所述高压涡轮导向叶片上的所述气膜孔进行加工，直到气膜孔的加工直径等于所述直径设计值；按照试验后的气膜孔的直径对所述高压涡轮导向叶片进行加工，并按照所述预设工艺参数进行热障喷涂。

Description

高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法
技术领域
本申请涉及航空发动机技术领域，具体提供一种高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法。
背景技术
气膜冷却和热障涂层是高压涡轮导向叶片热防护的两种重要技术，气膜孔孔径和热障涂层厚度是影响冷却效果和隔热能力的重要因素，目前的工艺技术是先加工气膜孔，后喷涂热障涂层，进行热障涂层喷涂时，粉末状的涂层会堆积在气膜孔中，使孔径缩小，影响气膜冷却效果。
按照目前的技术方案加工得到的高压涡轮导向叶片未完全达到设计要求，其气膜孔直径和热障涂层厚度都小于设计值，导致气膜冷却和热障涂层都不能发挥其应有的冷却效果和隔热能力，冷却不足导致涡轮叶片基体的实际温度高于设计预期，降低了叶片使用可靠性，同时带来叶片寿命缩短、换件率高的问题，提高了发动机的成本。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法，包括：
步骤1，设计气膜孔的直径设计值；
步骤2，以预设工艺参数对高压涡轮导向叶片进行喷涂，以形成热障涂层；
步骤3，分别测量所述气膜孔喷涂前的第一直径和喷涂后的第二直径；
步骤4，根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律；
步骤5，将步骤2至步骤4作为一轮试验，按照
dq＝d0+Δd
对所述高压涡轮导向叶片上的所述气膜孔进行加工，重复步骤2至步骤4，直到气膜孔的加工直径等于所述直径设计值；
其中，q是试验轮次，dq是试验后气膜孔的直径，Δd是缩孔值；
按照试验后的气膜孔的直径对所述高压涡轮导向叶片进行加工，并按照所述预设工艺参数进行热障喷涂。
根据本申请的至少一个实施例，所述预设工艺参数包括：预设喷涂角度、预设涂层厚度、预设喷枪参数、预设喷枪行走路径。
根据本申请的至少一个实施例，所述气膜孔遍布所述高压涡轮导向叶片，将弦向位置相同、径向位置不同的所述气膜孔归为一排，
根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律，包括：
按照下式得到缩孔值:
Δd＝d前-d后，
其中，d前是喷涂前的直径，d后是喷涂后的直径；
则所述高压涡轮导向叶片上第m排气膜孔的平均缩孔值：
其中，n是第m排气膜孔的个数，k是试验件组数，Δdmij是第j组试验件第m排气膜孔第i个孔的缩孔值；
根据所述平均缩孔值，得到缩孔规律：
若则统一以作为缩孔值；
若则要将第m排第i个气膜孔的缩孔值单独处理。
本申请实施例提供的高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法中，能够保证气膜冷却和热障涂层同时满足设计要求，提高了冷却效果和隔热能力，降低涡轮叶片基体温度，提高叶片使用寿命，降低换件带来的成本，提高设计可靠性。
附图说明
图1是本申请实施例提供的高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1是本申请实施例提供的高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法的流程示意图。
如图1所示，该匹配方法包括以下步骤：
步骤1，设计气膜孔的直径设计值。
在本实施例中，可以预先通过实验确定热障涂层喷涂造成的气膜孔缩孔规律，然后在气膜孔加工时放大气膜孔的加工直径，保证喷涂热障涂层之后气膜孔直径满足设计要求，记气膜孔直径设计值为d0。
步骤2，以预设工艺参数对高压涡轮导向叶片进行喷涂，以形成热障涂层。
其中，预设工艺参数包括：预设喷涂角度、预设涂层厚度、预设喷枪参数、预设喷枪行走路径。
作为一种可选的实施方式，可以编写喷涂控制程序，采用机械手按照程序命令来完成热障涂层的喷涂，固化热障涂层的喷涂工艺。
步骤3，分别测量气膜孔喷涂前的第一直径和喷涂后的第二直径。
例如，采用步骤2中的固化的程序进行热障涂层喷涂，分别测量喷涂前的气膜孔直径、喷涂后的气膜孔直径。
步骤4，根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律。
在本实施例中，气膜孔遍布高压涡轮导向叶片，将弦向位置相同、径向位置不同的气膜孔归为一排，按照下式得到缩孔值:
Δd＝d前-d后，
其中，d前是喷涂前的直径，d后是喷涂后的直径；
则高压涡轮导向叶片上第m排气膜孔的平均缩孔值：
其中，n是第m排气膜孔的个数，k是试验件组数，Δdmij是第j组试验件第m排气膜孔第i个孔的缩孔值；
则缩孔规律为：
若则统一以作为缩孔值；
若则要将第m排第i个气膜孔的缩孔值单独处理。
步骤5，将步骤2至步骤4作为一轮试验，按照
dq＝d0+Δd
对高压涡轮导向叶片上的气膜孔进行加工，重复步骤2至步骤4，直到气膜孔的加工直径等于所述直径设计值。
其中，q是试验轮次，dq是试验后气膜孔的直径，Δd是缩孔值；
步骤6，按照试验后的气膜孔的直径对所述高压涡轮导向叶片进行加工，并按照所述预设工艺参数进行热障喷涂。
按照直径dq进行高压涡轮导向叶片的气膜孔加工，并按照试验中固化的喷涂程序进行热障涂层喷涂，能够保证成品的气膜孔直径和热障涂层厚度同时满足设计要求，实现气膜孔与热障涂层匹配设计。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法，其特征在于，包括：
步骤1，设计气膜孔的直径设计值；
步骤2，以预设工艺参数对高压涡轮导向叶片进行喷涂，以形成热障涂层；
步骤3，分别测量所述气膜孔喷涂前的第一直径和喷涂后的第二直径；
步骤4，根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律；
步骤5，将步骤2至步骤4作为一轮试验，按照
dq＝d0+Δd
对所述高压涡轮导向叶片上的所述气膜孔进行加工，重复步骤2至步骤4，直到气膜孔的加工直径等于所述直径设计值；
其中，q是试验轮次，dq是试验后气膜孔的直径，Δd是缩孔值；
按照试验后的气膜孔的直径对所述高压涡轮导向叶片进行加工，并按照所述预设工艺参数进行热障喷涂。
2.根据权利要求1所述的高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法，其特征在于，所述预设工艺参数包括：预设喷涂角度、预设涂层厚度、预设喷枪参数、预设喷枪行走路径。
3.根据权利要求1所述的高压涡轮导向叶片的气膜孔与热障涂层匹配方法，其特征在于，所述气膜孔遍布所述高压涡轮导向叶片，将弦向位置相同、径向位置不同的所述气膜孔归为一排，
根据所述第一直径和所述第二直径，确定缩孔规律，包括：
按照下式得到缩孔值:
Δd＝d前-d后，
其中，d前是喷涂前的直径，d后是喷涂后的直径；
则所述高压涡轮导向叶片上第m排气膜孔的平均缩孔值：
其中，n是第m排气膜孔的个数，k是试验件组数，Δdmij是第j组试验件第m排气膜孔第i个孔的缩孔值；
根据所述平均缩孔值，得到缩孔规律：
若则统一以作为缩孔值；
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