KR102586698B1 - LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) COATING SYSTEM OF GAS TURBINE HIGH-TEMPERATURE COMPONENTS AND METHOD FOR CONTOLLING THE SAME - Google Patents
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Abstract
본 발명은, LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 작업이 수행되는 수용공간을 형성하는 코팅챔버; 코팅 대상체인 회전익 부품을 지지하는 코팅용지그와 장착툴; 코팅 작업시 상기 코팅챔버의 개구된 부분을 덮도록 위치되고, 상기 장착툴과 결합되어 회전력을 전달하는 챔버커버; 상기 챔버커버와 결합되어 구동력을 제공하는 구동부; 상기 수용공간에 위치되는 회전익 부품을 향해 코팅용 파우더를 분사하는 코팅건; 및 상기 구동부 및 코팅건의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 LVPS 코팅 시스템 및 이의 제어방법에 관한 것이다.The present invention includes a coating chamber forming an accommodation space where LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating work is performed; A coating jig and mounting tool that support the rotor blade parts that are to be coated; A chamber cover positioned to cover the open portion of the coating chamber during a coating operation and coupled to the mounting tool to transmit rotational force; A driving unit coupled to the chamber cover to provide driving force; A coating gun that sprays coating powder toward rotary wing parts located in the receiving space; It relates to an LVPS coating system and a control method thereof including a control unit that controls the operation of the driving unit and the coating gun.
Description
본 발명은 가스터빈 회전익 부품을 대상으로 하는 코팅 시스템과 이를 제어하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating system for gas turbine rotor blade parts and a method for controlling the same.
일반적으로 원자력 발전소는 원자로, 발전기, 가스 터빈, 배관 등으로 구성된다. 이 중에서 가스 터빈(gas turbine)은 연료 분사구(Fuel Nozzle)를 통해 주입된 연료와 압축기(compressor)에서 발생하는 압축공기를 연소실(Combustor) 내부에서 혼합시켜 고온, 고압의 연소가스를 유입시켜 동력을 얻는 기계 장치를 의미하며, 발전기, 기관차, 선박, 항공기 등에 주로 사용된다.Generally, a nuclear power plant consists of a nuclear reactor, generator, gas turbine, and piping. Among these, the gas turbine mixes the fuel injected through the fuel nozzle and the compressed air generated from the compressor inside the combustion chamber and introduces high-temperature, high-pressure combustion gas to generate power. It refers to a mechanical device that is obtained, and is mainly used in generators, locomotives, ships, and aircraft.
가스 터빈은 운전효율을 높이기 위해 1350℃ 내지 1600℃의 높은 온도에서 동작하므로, 가스 터빈용 회전익 고온 부품은 부품의 냉각과 표면 보호를 위하여, 열을 직접 차단하기 위한 열차폐코팅 및 고온 하에서 부품의 산화를 방지하기 위한 내산화코팅이 필요하다.Gas turbines operate at high temperatures of 1350℃ to 1600℃ to increase operating efficiency, so high-temperature parts for gas turbine rotor blades are coated with heat shielding coatings to directly block heat to cool the parts and protect the surface, and to protect the parts under high temperatures. Oxidation-resistant coating is required to prevent oxidation.
가스터빈 회전익 부품은 터빈의 로터(rotor)는 유입된 유체에 의해 회전하는 구성을 지칭하는 것으로, 버킷(bucket) 및 블레이드(blade)를 의미한다. 터빈 버킷과 블레이드는 고속으로 회전하면서 작동유체(증기, 가스 등)와 충돌하면서 온도가 높아지므로 열차폐코팅과 내산화코팅을 통해 부품을 보호하는 것이 일반적이다.Gas turbine rotor parts refer to the turbine's rotor, which rotates by flowing fluid, and include buckets and blades. As turbine buckets and blades rotate at high speeds and collide with working fluids (steam, gas, etc.), their temperature increases, so it is common to protect parts through heat shield coating and oxidation resistant coating.
이 중에서 가스터빈 회전익 부품의 산화 방지를 위한 내산화코팅은 작업수행 방법에 따라 HVOF(High-Velocity Oxygen Fuel Spraying) 코팅 방법과, LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 방법으로 구분될 수 있다. LVPS 코팅 방법은 내산화특성이 HVOF 코팅 대비 우수하여, 항공기 엔진, 발전기의 가스터빈 등에 사용되며, 최근 첨단 산업 분야에서 점차 그 활용도가 점차 증가하고 있다.Among these, oxidation-resistant coating to prevent oxidation of gas turbine rotor parts can be divided into HVOF (High-Velocity Oxygen Fuel Spraying) coating method and LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating method depending on the work performance method. The LVPS coating method has superior oxidation resistance compared to HVOF coating, so it is used in aircraft engines and gas turbines of generators, and its utilization is gradually increasing in high-tech industrial fields.
LVPS 코팅 시스템을 이용한 코팅 방법은 진공 펌프가 부착된 진공 챔버 내부에서 대상물에 스팅(대상물에 체결해 코팅 작업 수행하기 위한 장치)이 체결되고, 연속적인 작업 수행이 가능하도록 복수개의 축을 CNC 구동 요소로 설정해 수행된다.In the coating method using the LVPS coating system, a sting (a device for performing coating work by fastening to the object) is fastened to the object inside a vacuum chamber equipped with a vacuum pump, and multiple axes are used as CNC driving elements to enable continuous work. It is set up and carried out.
LVPS 코팅 방법의 경우, 코팅층 두께의 균일성 및 코팅 품질이 우수하나, 산업용 로봇에 코팅건(coating gun)을 장착하여 수행하는 HVOF 코팅 방법에 비해 코팅작업 수행에 필요한 CNC 프로그래밍 등 작업프로세스의 설정 제어가 복잡한 편이고, 동일한 코팅 품질의 반복 재현을 기대하기 어려우며, 표준화된 작업이 어려워 작업에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.In the case of the LVPS coating method, the uniformity of the coating layer thickness and coating quality are excellent, but compared to the HVOF coating method, which is performed by mounting a coating gun on an industrial robot, setting control of work processes such as CNC programming required to perform coating work is required. It is complicated, it is difficult to expect repeated reproduction of the same coating quality, and standardized work is difficult, so it takes a lot of time.
이에, 주기적으로 코팅 작업 수행이 필요한 가스터빈의 회전익 부품에 대하여, 코팅층이 균일해 우수한 코팅 성능을 확보하면서도, 코팅 작업 수행을 위한 시스템의 제어가 간편하게 수행될 수 있는 LVPS 코팅 시스템에 대한 연구가 필요하다.Accordingly, for rotor blade parts of gas turbines that require periodic coating work, research is needed on an LVPS coating system that ensures excellent coating performance with a uniform coating layer and can easily control the system for coating work. do.
본 발명의 일 목적은 가스터빈 회전익 부품의 내산화코팅을 수행함에 있어 코팅층의 두께가 일정하고 코팅 조직에 형성된 기공이 균일한 품질 구현이 가능한 코팅 시스템을 제공하기 위한 것이다.One object of the present invention is to provide a coating system that can achieve uniform quality in the oxidation-resistant coating of gas turbine rotor blade parts by maintaining a constant thickness of the coating layer and uniform pores formed in the coating structure.
본 발명의 다른 일 목적은, 가스터빈 회전익 부품에 LVPS 코팅을 수행함에 있어 일정한 프로세스로 수행되도록 LVPS 코팅 시스템을 제어하는 방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of controlling the LVPS coating system so that LVPS coating is performed in a constant process on gas turbine rotor blade parts.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예에 따른 LVPS 코팅 시스템은, LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 작업이 수행되는 수용공간을 형성하는 코팅챔버; 상기 코팅챔버 내부에서 코팅 대상체인 회전익 부품을 지지하는 코팅용지그와, 상기 코팅용지그와 결합되는 장착툴; 코팅 작업시 상기 코팅챔버의 개구된 부분을 덮도록 위치되고, 상기 장착툴과 결합되어 회전력을 전달하는 챔버커버; 상기 챔버커버와 결합되어 구동력을 제공하는 구동부; 상기 수용공간에 위치되는 회전익 부품을 향해 코팅용 파우더를 분사하는 코팅건; 및 상기 회전익 부품의 내산화코팅 수행을 위해, 상기 구동부 및 코팅건의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to achieve an object of the present invention, the LVPS coating system according to an example of the present invention includes a coating chamber forming an accommodation space in which an LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating operation is performed; A coating jig for supporting a rotary wing component that is to be coated inside the coating chamber, and a mounting tool coupled to the coating jig; A chamber cover positioned to cover the open portion of the coating chamber during a coating operation and coupled to the mounting tool to transmit rotational force; A driving unit coupled to the chamber cover to provide driving force; A coating gun that sprays coating powder toward rotary wing parts located in the receiving space; And it may include a control unit that controls the operation of the driving unit and the coating gun to perform oxidation-resistant coating on the rotor blade parts.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 코팅건은, 상기 코팅용지그에 의해 지지된 회전익 부품의 에어포일부와 플랫폼부가 동시에 코팅되도록 상기 에어포일부와 교차되며 상기 플랫폼부와 나란하게 배치된 상태에서, 상기 플랫폼부 방향으로 기설정된 각도만큼 기울어지게 위치될 수 있다.According to one example of the present invention, the coating gun intersects the airfoil portion and is disposed parallel to the platform portion so that the airfoil portion and the platform portion of the rotary wing component supported by the coating jig are simultaneously coated, It may be positioned to be inclined at a preset angle in the direction of the platform.
본 발명의 일 예에 따르면, 제어부는, 상기 장착툴을 일정한 속도로 회전시키면서 상기 코팅건이 직선 왕복 운동하도록 제어할 수 있다.According to one example of the present invention, the control unit may control the coating gun to make a linear reciprocating motion while rotating the mounting tool at a constant speed.
본 발명의 일 예에 따르면, 코팅건은 상기 플랫폼부에 대하여 20도 내외의 각도로 기울어지게 위치될 수 있다.According to one example of the present invention, the coating gun may be positioned at an angle of about 20 degrees with respect to the platform portion.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 코팅용지그와 상기 장착툴 사이에 툴연결바가 더 설치되고, 상기 장착툴, 코팅용지그 및 툴연결바는 서로 나란한 회전축을 형성하면서 회전될 수 있다.According to an example of the present invention, a tool connection bar is further installed between the coating jig and the mounting tool, and the mounting tool, coating jig, and tool connection bar can be rotated while forming rotation axes parallel to each other.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예에 따른 LVPS 코팅 시스템의 제어방법은, 회전익 부품에 대해 LVPS 코팅을 수행하기 위해, 회전익 부품의 전처리 작업(blasting)을 수행하는 단계; 상기 회전익 부품에 코팅용지그와 장착툴을 결합하는 단계; 상기 코팅용지그와 장착툴이 결합된 상기 회전익 부품을 코팅챔버에 위치시키는 단계; 및 제어부에 의해 상기 회전익 부품에 대해 설정된 코팅 프로세스가 수행되도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.In order to achieve an object of the present invention, a control method of the LVPS coating system according to an example of the present invention includes the steps of performing a pretreatment operation (blasting) on the rotor blade parts in order to perform LVPS coating on the rotor blade parts; Combining a coating jig and a mounting tool to the rotary wing component; Positioning the rotary wing component combined with the coating jig and the mounting tool in a coating chamber; And it may include controlling the coating process set for the rotor blade component to be performed by a control unit.
본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 코팅건이 상기 플랫폼부에 대해 20도 내외의 각도로 기울어진 상태에서 상기 회전익 부품을 향해 코팅 파우더가 분사되도록 제어할 수 있다.According to one example of the present invention, the control unit may control the coating powder to be sprayed toward the rotary wing component while the coating gun is tilted at an angle of approximately 20 degrees with respect to the platform portion.
본 발명의 일 예에 따르면, 코팅 작업이 종료된 상기 회전익 부품을 상기 코팅챔버에서 제거한 후, 상기 코팅용지그 및 장착툴을 제거하는 단계; 및 제거된 회전익 부품에 대하여 열처리 및 후처리 작업을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one example of the present invention, after removing the rotor component on which the coating operation is completed from the coating chamber, removing the coating jig and mounting tool; And it may further include performing heat treatment and post-processing operations on the removed rotor blade parts.
상기와 같은 구조를 갖는 LVPS 코팅 시스템을 이용하여, 가스터빈 회전익 부품에 형성된 내산화코팅층이 균일하고 그 두께가 일정하며, 조직의 불량률이 낮아 높은 코팅 품질을 구현할 수 있게 된다.By using the LVPS coating system having the above structure, the oxidation-resistant coating layer formed on the gas turbine rotor blade parts is uniform and its thickness is constant, and the defect rate of the structure is low, making it possible to realize high coating quality.
또한, 가스터빈 회전익 부품에 대하여 LVPS 코팅 시스템을 설정된 프로세스 수행하도록 제어함으로써, 코팅 작업 시간의 단축, 코팅 파우더 사용의 최소화 등 작업의 효율성을 확보할 수 있게 된다.In addition, by controlling the LVPS coating system to perform a set process for gas turbine rotor blade parts, it is possible to secure work efficiency such as shortening coating work time and minimizing the use of coating powder.
도 1은, 가스 터빈의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 회전익 부품의 일 예로 버킷(bucket)의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템의 내부 모습을 나타내는 개념도이다.
도 4는, 회전익 부품에 코팅용지그와 장착툴이 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 도 4의 사용 상태를 나타내는 개념도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템에서 코팅건의 분사 각도가 일정한 각도(A)일 때의 모습을 나타내는 사진이다.
도 7의 (a)와 (b)는, 코팅건이 회전익 부품의 플랫폼부 방향으로 5도의 각도로 기울어졌을 때의 코팅 작업 수행 결과를 나타내는 것으로 각각 에어포일부와 플랫폼부의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.
도 8의 (a)와 (b)는, 코팅건이 회전익 부품의 플랫폼부 방향으로 15도의 각도로 기울어졌을 때의 코팅 작업 수행 결과를 나타내는 것으로, 각각 에어포일부와 플랫폼부의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.
도 9의 (a)와 (b)는, 코팅건이 회전익 부품의 플랫폼부 방향으로 20도의 각도로 기울어졌을 때의 코팅 작업 수행 결과를 나타내는 것으로, 각각 에어포일부와 플랫폼부의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.
도 10의 (a)와 (b)는, 코팅건이 회전익 부품의 플랫폼부 방향으로 25도의 각도로 기울어졌을 때의 코팅 작업 수행 결과를 나타내는 것으로, 각각 에어포일부와 플랫폼부의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.
도 11의 (a)와 (b)는, 코팅건이 회전익 부품의 플랫폼부 방향으로 30도의 각도로 기울어졌을 때의 코팅 작업 수행 결과를 나타내는 것으로, 각각 에어포일부와 플랫폼부의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.
도 12의 (a)는 LVPS 코팅 작업후의 회전익 부품의 모습을 나타내는 사진이고, 도 12의 (b)는 LVPS 코팅 작업후의 코팅용지그와 장착툴이 결합된 상태의 회전익 부품을 나타내는 사진이다.
도 13은, 회전익 부품의 이너슈라우드에 대한 코팅 작업 수행 모습을 나타내는 사진이다.
도 14의 (a)는 전처리된 상태의 회전익 부품의 모습을 나타내고, 도 14의 (b)는 회전익 부품에 코팅용지그와 장착툴이 결합되는 모습을 나타내며, 도 14의 (c)는 코팅용지그와 장착툴이 장착된 회전익 부품을 코팅챔버를 향해 이동시키는 모습을 나타내며, 도 14의 (d)는 코팅 작업 수행을 위해, 코팅챔버 내부에 회전익 부품이 위치되는 모습을 각각 나타내는 사진이다.
도 15는, LVPS 코팅 시스템에 의한 코팅 수행 방법에 관한 순서도이다.1 is a perspective view showing the overall appearance of a gas turbine.
Figure 2 is a perspective view showing a bucket as an example of a rotor blade component.
Figure 3 is a conceptual diagram showing the internal appearance of the LVPS coating system according to the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing the coating jig and mounting tool combined with the rotor blade parts.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing the use state of FIG. 4.
Figure 6 is a photograph showing the LVPS coating system according to the present invention when the spray angle of the coating gun is a constant angle (A).
Figures 7 (a) and (b) show the results of the coating operation when the coating gun was tilted at an angle of 5 degrees in the direction of the platform part of the rotary wing part, and the coating thickness and structure of the airfoil part and the platform part are enlarged, respectively. It's a photo.
Figures 8 (a) and (b) show the results of the coating operation when the coating gun was tilted at an angle of 15 degrees in the direction of the platform part of the rotary wing part, expanding the coating thickness and structure of the airfoil part and the platform part, respectively. It's a photo.
Figures 9 (a) and (b) show the results of the coating operation when the coating gun was tilted at an angle of 20 degrees in the direction of the platform part of the rotary wing part, expanding the coating thickness and structure of the airfoil part and the platform part, respectively. It's a photo.
Figures 10 (a) and (b) show the results of the coating operation when the coating gun was tilted at an angle of 25 degrees in the direction of the platform part of the rotary wing part, expanding the coating thickness and structure of the airfoil part and the platform part, respectively. It's a photo.
Figures 11 (a) and (b) show the results of the coating operation when the coating gun was tilted at an angle of 30 degrees in the direction of the platform part of the rotary wing part, expanding the coating thickness and structure of the airfoil part and the platform part, respectively. It's a photo.
Figure 12 (a) is a photograph showing the rotor blade parts after the LVPS coating operation, and Figure 12 (b) is a photograph showing the rotor blade components in a state in which the coating jig and mounting tool are combined after the LVPS coating operation.
Figure 13 is a photograph showing a coating operation performed on the inner shroud of a rotary wing part.
Figure 14 (a) shows the rotor blade parts in a pre-treated state, Figure 14 (b) shows the coating jig and mounting tool combined with the rotor wing parts, and Figure 14 (c) shows the coating paper. It shows the rotor wing parts equipped with it and the mounting tool being moved toward the coating chamber, and Figure 14 (d) is a photograph showing the rotor wing parts being positioned inside the coating chamber to perform the coating operation.
15 is a flowchart of a coating method using the LVPS coating system.
이하, 본 발명에 관련된 LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 시스템 및 이의 제어 방법에 대해 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating system and its control method related to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일, 유사한 구성에 대해서는 동일, 유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In this specification, identical and similar reference numbers are assigned to identical and similar components even in different embodiments, and overlapping descriptions thereof are omitted.
또한, 서로 다른 실시예라도 구조적, 기능적으로 모순이 되지 않는 한 어느 하나의 실시예에 적용되는 구조는 다른 하나의 실시예에도 동일하게 적용될 수 있다.In addition, even if the embodiments are different from each other, the structure applied to one embodiment may be equally applied to another embodiment as long as there is no structural or functional contradiction.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes, equivalents, and changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. It should be understood to include water or substitutes.
이하에서 발명의 구체적인 설명에서 전방 또는 전방부는 도면상의 우측을 의미하고, 후방 또는 후방부는 도면상의 좌측을 의미하는 것으로 이해할 수 있다. 또한, 상부 또는 상측은 도면상의 상하방향에서 위쪽을 의미하고, 하부 또는 하측은 상하방향에서 아래쪽을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.Hereinafter, in the detailed description of the invention, the front or front part may be understood as meaning the right side of the drawing, and the back or rear part may be understood as meaning the left side of the drawing. In addition, the top or upper side can be understood as meaning upward in the vertical direction of the drawing, and the lower or lower side can be understood as meaning downward in the vertical direction.
도 1은, 가스 터빈(1)의 전체 모습을 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram showing the overall appearance of the
가스 터빈(gas turbine, 1)은 유체의 흐름으로부터 에너지를 추출하는 회전 기관으로 고정체인 터빈 케이싱(turbine casing)과 회전체인 터빈 로터(turbine rotor)를 포함할 수 있다. 이때, 터빈 로터는 터빈 샤프트(turbine shaft, 2)와 터빈 샤프트(2)에 결합된 가스터빈용 회전익 고온 부품(10)(이하, 가스터빈 회전익 부품 또는 회전익 부품이라 칭한다.)을 포함할 수 있다.A gas turbine (1) is a rotating engine that extracts energy from a fluid flow and may include a turbine casing, which is a stationary body, and a turbine rotor, which is a rotating body. At this time, the turbine rotor may include a turbine shaft (2) and a gas turbine rotor
여기서, 회전익 부품(10)은 터빈의 로터(rotor) 중 유입된 유체에 의해 회전하는 부위를 지칭하는 것으로, 버킷(bucket)이나 블레이드(blade)를 의미할 수 있다.Here, the
회전익 부품(10)은 터빈 샤프트(2)에 일체로서 형성될 수 있으며, 터빈 샤프트(2)를 따라 설치되어 터빈 샤프트(2)와 함께 일 방향으로 회전할 수 있다. The
회전익 부품(10)은 날개 형상의 구조체로, 터빈 로터가 약3,600rpm의 고속으로 회전하면서 작동유체(증기, 가스 등)와 충돌되면서 온도가 높아져 산화되면서 손상되는 부위가 발생할 수 있다. 이 경우, 공기의 유로가 변경되면서 작동 성능이 저하될 가능성이 있으며, 표면에 균열이 생겨 불필요한 소음이 발생할 수 있다.The
이를 방지하고자, 회전익 부품(10)을 대상으로 열차폐코팅과 내산화코팅 작업 수행이 필요하며, 내산화코팅은 코팅 성능이 우수한 LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 방법을 주로 사용하게 된다.To prevent this, it is necessary to perform heat shield coating and oxidation-resistant coating on the
도 2는, 회전익 부품(10)의 모습을 나타내는 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view showing the
가스터빈용 회전익 부품(10)은 몸체(11), 몸체(11)에 연결된 에어포일부(14), 몸체(11)와 에어포일부(14)의 사이에 위치되는 플랫폼부(15)를 포함하는 구조로 이루어질 수 있다.The
에어포일부(14)는 에어 포일(air foil) 형상으로 이루어지고, 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)로부터 일 방향으로 연장 형성될 수 있다.The
몸체(11)는 생크(shank)(12)와 더브테일(dovetail)(13)을 포함할 수 있다. 생크(12)는 블록 형상으로 이루어지는 것으로 플랫폼부(15)에서 에어포일부(14)의 반대측으로 돌출 형성될 수 있다. 더브테일(13)은 생크(12)로부터 연장 형성되는 것으로 더브테일(13)에는 복수개의 홈(미도시)이 형성될 수 있다.The
플랫폼부(15)은 에어포일부(14)와 몸체(11)를 연결하는 것으로, 플랫폼부(15)의 단면적은 에어포일부(14)의 단면적 및 몸체(11)의 단면적보다 더 크도록 이루어질 수 있다.The
이너슈라우드(16)는, 터빈 블레이드를 서로 연결하는 역할을 하며, 에어포일부(14)의 일 단부에 형성될 수 있다.The
도 3은, 본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템(100)의 내부 모습을 나타내고, 도 4는, 회전익 부품(10)에 코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 결합된 모습을 나타내며, 도 5는, 도 4의 사용 상태를 나타낸다.Figure 3 shows the internal appearance of the LVPS coating system 100 according to the present invention, and Figure 4 shows the
회전익 부품(10)에 대한 내산화코팅은 코팅 성능이 우수한 LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 방법을 주로 사용된다.The oxidation-resistant coating for the
본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템(100)에 의해, 내산화코팅이 수행된 회전익 부품(10)은 에어포일부(air foil, 14), 플랫폼부(platform, 15) 및 이너슈라우드(inner shroud, 16)에 형성된 코팅층의 두께는 일정하며, 코팅조직에 기공, 용융되지 않은 코팅 파우더 등 불량요소가 기준치 이내에 있게 된다. 또한, 동일한 회전익 부품(10)에 대해 동일한 내산화코팅을 수행할 경우 형성되는 코팅 두께 및 코팅층의 품질이 일정하게 된다.By the LVPS coating system 100 according to the present invention, the
본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템(100)은, 코팅챔버(110), 코팅용지그(120), 장착툴(130), 챔버커버(140), 구동부(150), 코팅건(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.The LVPS coating system 100 according to the present invention includes a coating chamber 110, a
코팅챔버(110)는 LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) 코팅 작업이 수행되기 위한 수용공간을 형성하는 것으로 그 형상은 특별히 제한되지 않을 것이다. 코팅챔버(110)의 내부에는 LVPS 코팅 작업을 수행하기 위한 장비로 코팅용지그(120), 장착툴(130), 챔버커버(140), 구동부(150), 코팅건(160) 및 제어부(170) 등이 설치될 수 있다. 또한, 코팅챔버(110)의 일 측은 개구되어 코팅용지그(120)가 결합된 회전익 부품(10) 등의 유입 또는 유출이 가능하며, 코팅 작업 수행을 위해, 챔버커버(140)에 의해 덮여 외부와 연통되는 것이 차단될 수 있다.The coating chamber 110 forms an accommodation space for performing LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating work, and its shape will not be particularly limited. Inside the coating chamber 110, equipment for performing the LVPS coating operation includes a
코팅용지그(120)는 코팅 대상체인 회전익 부품(10)에 창착되어 코팅챔버(110)의 내부에서 코팅 대상체인 회전익 부품(10)을 지지하는 역할을 한다. 코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합될 경우, 에어포일부(14)는 코팅용지그(120)로부터 돌출되며, 코팅용지그(120)에 결합된 회전익 부품(10)의 에어포일부(14)는 코팅챔버(110)의 내부 공간(S)에서 코팅건(160)을 통한 코팅 물질의 분사로 내산화코팅이 이루어질 수 있게 될 것이다.The
코팅용지그(120)는 박스 형상으로 이루어지고, 회전익 부품(10)과 결합되며, 코팅 대상인 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 코팅용지그(120)의 외부로 노출되고, 코팅 대상이 아닌 플랫폼부(15)의 둘레부(15b) 및 몸체(11)는 코팅용지그(120)에 의해 가려지거나 코팅용지그(120)의 내부에 수용되는 방식으로 내산화코팅이 이루어지지 않을 수 있게 된다.The
구체적으로, 도 4에서 보는 바와 같이, 몸체(11)는 플랫폼부(15)를 기준으로 에어포일부(14)의 반대 측에 위치되므로, 코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합될 경우, 몸체(11)는 코팅용지그(120)의 내부에 위치될 수 있다. 이 경우, 코팅용지그(120)에 결합된 회전익 부품(10)의 몸체(11)는 코팅챔버(110) 내에서 코팅 물질에 노출되지 않게 된다.Specifically, as shown in FIG. 4, the
또한, 플랫폼부(15)에서 에어포일부(14)가 돌출되는 코팅면(15a)은 코팅 대상이나 플랫폼부(15)의 둘레부(15b)는 코팅 대상이 아닐 수 있다. 예를 들어, 코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합되면, 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있고, 플랫폼부(15)의 둘레부(15b)는 코팅용지그(120)에 의해 노출되지 않을 수 있게 된다. In addition, the
장착툴(130)은 회전익 부품(10)이 결합된 코팅용지그(120)와 결합될 수 있다. 장착툴(130)의 전방부에는 코팅용지그(120)와 결합하기 위하여, 전방부를 향해 돌출된 툴연결바(131)가 형성될 수 있다. 툴연결바(131)는 코팅용지그(120)에 끼워져 고정되는 방식으로 결합될 수 있다. 툴연결바(131)는 회전익 부품(10)의 에어포일부(14)의 반대편에 위치된다. 에어포일부(14)는 코팅용지그(120)의 일 측에 위치되고, 장착툴(130)은 코팅용지그(120)의 타 측에 위치될 수 있다.The mounting
장착툴(130)은 코팅챔버(110)내에서 코팅용지그(120) 및 회전익 부품(10)과 함께 회전할 수 있다. 장착툴(130), 코팅용지그(120) 및 회전익 부품(10)은 툴연결바(131)와 나란한 회전축을 중심으로 회전할 수 있다.The mounting
장착툴(130)의 후방부에는 챔버커버결합부(132)가 형성될 수 있다. 챔버커버결합부(132)는 장착툴(130)의 후면 중심부로부터 후방을 향해 돌출 형성되며, 챔버커버(140)의 전면부를 향해 끼워져 결합될 수 있다. 챔버커버결합부(132)에는 일정한 단차가 형성되고, 챔버커버결합부(132)가 챔버커버(140)에 결합되면 상기 단차는 챔버커버(140)를 지지하게 되므로 장착툴(130)이 챔버커버(140)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있게 된다.A chamber
챔버커버결합부(132)가 챔버커버(140)에 끼워져 결합되면, 챔버커버결합부(132)와 구동부(150)는 동일한 회전축을 공유하면서 코팅용지그(120)의 움직임을 형성할 수 있게 된다.When the chamber
챔버커버(140)는 코팅챔버(110)의 개구된 일 측을 덮도록 위치될 수 있으며, 코팅 작업 수행을 위해, 회전익 부품(10)이 코팅챔버(110)로 이동하게 되면, 챔버커버(140)에 의해 코팅챔버(110)의 개구부가 덮여 외부와의 연통이 차단될 수 있게 된다.The
챔버커버(140)가 코팅챔버(110)를 밀폐하게 되면, 장착툴(130)과, 장착툴(130)에 장착된 코팅용지그(120) 및 코팅용지그(120)에 결합된 회전익 부품(10)은 코팅챔버(110)의 내부에 위치하게 된다. 챔버커버(140)는 코팅용지그(120)와 결합되어 회전력을 전달할 수 있다. When the
구동부(150)는 챔버커버(140)와 결합되어 구동력을 제공하는 역할을 하는 것으로 로터 및 스테이터를 포함하는 모터를 의미할 수 있다. 구동부(150)를 통해, 코팅용지그(120)에 장착된 회전익 부품(10)의 일 방향으로의 회전이 가능하게 된다.The driving
코팅건(160)은 코팅챔버(110)의 수용공간에 위치되는 회전익 부품(10)을 향해 코팅용 파우더를 분사하는 역할을 한다. 코팅건(160)은 코팅챔버(110)의 상부에 설치되고, 코팅챔버(110)의 내부에서 그 위치가 변경될 수 있으며, 전후방으로의 이동, X-Y-Z 축을 따라 일정 각도만큼 회전이 가능하다. 코팅건(160)은 전방팁으로부터 코팅 물질/파우더가 분사될 수 있으며, 이를 이용하여, 회전익 부품(10)의 에어포일부(14) 등에 내산화코팅층을 형성할 수 있게 된다.The coating gun 160 serves to spray coating powder toward the
코팅건(160)을 통해 분사되는 코팅 물질/파우더는 니켈(Ni) 또는 코발트(Co)를 중심으로, 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 이트리아(Yittria) 등이 포함된 합금 성분으로 이루어질 수 있다.The coating material/powder sprayed through the coating gun 160 is made of alloy components centered on nickel (Ni) or cobalt (Co) and including chromium (Cr), aluminum (Al), yttria, etc. You can.
제어부(170)는 구동부(150) 및 코팅건(160)의 작동을 제어하며, 코팅용지그(120)의 전후방 이동, 회전 방향 및 속도를 제어를 하면서, 회전익 부품(10)에 대해 설정된 코팅 프로세스가 수행되도록 제어하는 역할을 한다.The control unit 170 controls the operation of the
제어부(170)는 가격이 비싼 코팅용 파우더의 사용을 최소화하며, 작업 시간을 단축하기 위하여, 가스터빈 회전익 부품(10)에 시공되는 고온 내산화 코팅의 코팅층 두께가 4 내지 10 mils가 되도록 하는 효율적인 동선과 짧은 시간으로 LVPS 코팅 시스템(100)을 제어할 수 있게 된다.In order to minimize the use of expensive coating powder and shorten work time, the control unit 170 is an efficient device that ensures that the coating layer thickness of the high-temperature oxidation-resistant coating applied to the gas turbine
또한, 제어부(170)는 CNC(Computer Numerical Control)에 의해 구동되는 코팅건(160)의 동선에 코팅대상체인 회전익 부품(10)이 방해되지 않고, 코팅작업시 발생하는 고온에 의해 코팅대상체가 변형 또는 용융되어 손상되지 아니하도록 과열되는 것이 방지되도록 코팅챔버(110)의 내부 온도를 제어할 수 있다.In addition, the control unit 170 prevents the
도 6은, 본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템(100)에서 코팅건(160)의 분사 각도가 일정한 각도(A)를 가질때의 모습을 나타낸다.Figure 6 shows the LVPS coating system 100 according to the present invention when the spray angle of the coating gun 160 has a constant angle (A).
챔버커버(140)는 일정 속도로 회전할 수 있으며, 이 경우, 장착툴(130)은 코팅챔버(110) 내에서 코팅용지그(120) 및 회전익 부품(10)과 함께 회전할 수 있다. 장착툴(130), 코팅용지그(120) 및 회전익 부품(10)은 툴연결바(131)와 나란한 회전축을 기준으로 회전할 수 있다. 이를 통해, 코팅 대상인 에어포일부(14) 및 코팅면(15a)은 코팅챔버(110)의 내부에서 회전하는 과정에서 고르게 코팅될 수 있게 된다.The
이때, 코팅건(160)은 코팅용지그(120)에 의해 지지된 코팅 대상체인 회전익 부품(10)의 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)에 대해, 동시에 일체로 코팅이 이루어질 수 있도록 코팅건(160)의 코팅 물질 조사 방향을 에어포일부(14)와 교차되고, 플랫폼부(15)와 나란하게 배치된 상태에서 플랫폼부(15)를 향하는 방향으로 설정된 각도만큼 기울어지도록 위치시킬 수 있다.At this time, the coating gun 160 is used to simultaneously and integrally coat the
여기서, 설정된 각도란 사용자에 의해 결정되는 값으로 5도 내지 30도 사이의 각도를 의미할 수 있으며, 코팅건(160)의 각도를 기울여 코팅 작업을 수행할 경우, 코팅 대상면과 코팅건(160)이 이루는 각도가 코팅 두께와 코팅 품질에 어떤 영향을 미치는지에 따라서 결정될 수 있다.Here, the set angle is a value determined by the user and may mean an angle between 5 degrees and 30 degrees. When performing a coating operation by tilting the angle of the coating gun 160, the surface to be coated and the coating gun 160 ) can be determined depending on how the angle formed affects the coating thickness and coating quality.
도 7의 (a)와 (b)는, 코팅건(160)이 회전익 부품(10)의 플랫폼부(15) 방향으로 5도의 각도로 기울지도록 위치될 때, 코팅 작업 수행의 결과로서 각각 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅 두께 및 조직을 현미경을 통해 확대한 사진이다.(a) and (b) of Figure 7, when the coating gun 160 is positioned to be inclined at an angle of 5 degrees in the direction of the
코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합된 상태에서 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있으며,When the
이때, 코팅건(160)은 플랫폼부(15)의 방향으로 5도의 각도로 기울어지게 위치된 상태에서 코팅 물질을 분사하여 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행이 가능하게 된다.At this time, the coating gun 160 is tilted at an angle of 5 degrees in the direction of the
그 결과를 살펴보면, 도 7의 (a)의 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H), 도 7의 (b)의 플랫폼부(15)에서의 코팅층 두께(H') 모두 그 균일함의 정도가 크지 않았으며, 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H)와 플랫폼부(15)에서의 코팅 두께(H’) 간의 차이도 비교적 큰 편이었다. Looking at the results, both the coating layer thickness (H) in the
도 8의 (a)와 (b)는, 코팅건(160)이 회전익 부품(10)의 플랫폼부(15) 방향으로 15도의 각도로 기울지도록 위치될 때, 코팅 작업 수행의 결과로서 각각 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.(a) and (b) of Figure 8, when the coating gun 160 is positioned to be inclined at an angle of 15 degrees in the direction of the
코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합된 상태에서 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있으며,When the
이때, 코팅건(160)은 플랫폼부 방향으로 15도의 각도로 기울어지도록 위치된 상태에서 코팅 물질을 분사하여, 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행이 가능하게 된다.At this time, the coating gun 160 sprays the coating material while being tilted at an angle of 15 degrees in the direction of the platform, enabling simultaneous coating of the
그 결과를 살펴보면, 도 8의 (a)의 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H), 도 8의 (b)의 플랫폼부(15)에서의 코팅층 두께(H’) 모두 그 균일함의 정도가 크지 않았으며, 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H)와 플랫폼부(15)에서의 코팅 두께(H') 간의 차이도 비교적 큰 편이었다.Looking at the results, both the coating layer thickness (H) in the
도 9의 (a)와 (b)는, 코팅건(160)이 회전익 부품(10)의 플랫폼부(15) 방향으로 20도의 각도로 기울지도록 위치될 때, 코팅 작업 수행의 결과로서 각각 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.9 (a) and (b) show that when the coating gun 160 is positioned to be tilted at an angle of 20 degrees in the direction of the
코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합된 상태에서 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있으며,When the
이때, 코팅건(160)은 플랫폼부 방향으로 20도의 각도로 기울어지도록 위치된 상태에서 코팅 물질을 분사하여, 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행이 가능하게 된다.At this time, the coating gun 160 sprays the coating material while being tilted at an angle of 20 degrees in the direction of the platform, enabling simultaneous coating of the
그 결과를 살펴보면, 도 9의 (a)의 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H), 도 9의 (b)의 플랫폼부(15)에서의 코팅층 두께(H’) 각각 그 균일함의 정도가 가장 큰 편으로 나타났으며, 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H)와 플랫폼부(15)에서의 코팅 두께(H’) 간의 값의 차이도 가장 작은 것으로 확인되었다.Looking at the results, the uniformity of the coating layer thickness (H) in the
도 10의 (a)와 (b)는, 코팅건(160)이 회전익 부품(10)의 플랫폼부(15) 방향으로 25도의 각도로 기울지도록 위치될 때, 코팅 작업 수행의 결과로서 각각 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.(a) and (b) of Figure 10, when the coating gun 160 is positioned to be inclined at an angle of 25 degrees in the direction of the
코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합된 상태에서 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있으며,When the
이때, 코팅건(160)은 플랫폼부 방향으로 25도의 각도로 기울어지도록 위치된 상태에서 코팅 물질을 분사하여, 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행이 가능하게 된다.At this time, the coating gun 160 sprays the coating material while being tilted at an angle of 25 degrees in the direction of the platform, enabling simultaneous coating of the
그 결과를 살펴보면, 도 10의 (a)의 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H), 도 10의 (b)의 플랫폼부(15)에서의 코팅층 두께(H’) 전부 균일함의 정도가 크지 않았으며, 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H)와 플랫폼부(15)에서의 코팅 두께(H’) 간의 값의 차이도 비교적 큰 편이었다.Looking at the results, the degree of uniformity of the coating layer thickness (H) in the
도 11의 (a)와 (b)는, 코팅건(160)이 회전익 부품(10)의 플랫폼부(15) 방향으로 30도의 각도로 기울지도록 위치될 때, 코팅 작업 수행의 결과로서 각각 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 코팅 두께 및 조직을 확대한 사진이다.11 (a) and (b) show that when the coating gun 160 is positioned to be tilted at an angle of 30 degrees in the direction of the
코팅용지그(120)에 회전익 부품(10)이 결합된 상태에서 플랫폼부(15)의 코팅면(15a)은 에어포일부(14)와 함께 코팅용지그(120)의 외부로 노출될 수 있으며,When the
이때, 코팅건(160)은 플랫폼부(15) 방향으로 30도의 각도로 기울어지도록 위치된 상태에서 코팅 물질을 분사하여, 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행이 가능하게 된다.At this time, the coating gun 160 sprays the coating material while tilted at an angle of 30 degrees in the direction of the
그 결과를 살펴보면, 도 11의 (a)의 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H), 도 11의 (b)의 플랫폼부(15)에서의 코팅층 두께(H’) 각각 그 균일함의 정도가 크지 않았으며, 에어포일부(14)에서의 코팅층 두께(H)와 플랫폼부(15)에서의 코팅 두께(H’) 간의 값의 차이도 비교적 큰 편이었다.Looking at the results, the uniformity of the coating layer thickness (H) in the
이에, 본 발명에 따른 LVPS 시스템(100)은 코팅건(160)은 코팅용지그(120)에 의해 지지된 코팅 대상체인 회전익 부품(10)의 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)에 대해, 동시에 일체로 코팅이 이루어질 수 있도록 코팅건(160)의 코팅 물질 조사 방향을 에어포일부(14)와 교차되고, 플랫폼부(15)와 나란하게 배치된 상태에서 플랫폼부(15)를 향하는 방향으로 20도 내외만큼 기울어진 상태에서 코팅 물질을 분사하여, 에어포일부(14) 및 플랫폼부(15)의 동시 코팅 수행을 하는 것이 바람직할 것이다.Accordingly, in the LVPS system 100 according to the present invention, the coating gun 160 is installed on the
도 12의 (a)는 LVPS 시스템(100)에 의한 코팅 작업을 수행한 후, 회전익 부품(10)의 모습을 나타내는 사진이고, (b)는 코팅 작업후 코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 결합된 상태의 회전익 부품(10)의 모습을 나타내는 사진이다.Figure 12 (a) is a photograph showing the appearance of the
본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템(100)에 의해 내산화코팅이 수행된 회전익 부품(10)의 에어포일부(14), 플랫폼부(15) 및 이너슈라우드(16)에 형성된 코팅층의 두께가 일정하게 되며, 코팅조직에 기공, 용융되지 않은 코팅 파우더 등 불량요소가 기준치 이내에 있게 된다. 또한, 코팅부위에 코팅층이 균일하게 형성되고, 형성된 코팅 두께 및 코팅층의 품질이 일정하게 될 것이다.The thickness of the coating layer formed on the
도 13은, 회전익 부품(10)의 이너슈라우드(16)에 대한 코팅 작업 모습을 나타내는 사진이다.FIG. 13 is a photograph showing the coating operation on the
LVPS 코팅 시스템(100)은 회전익 부품(10)의 이너슈라우드(16)에 내산화코팅 수행을 하기 위해, 제어부(170)를 통해 구동부(150) 및 코팅건(160)을 제어함으로써 이너슈라우드(16)의 코팅 작업을 수행할 수 있다. 구체적으로, 이너슈라우드(16)에 내산화코팅을 수행하기 위해, 코팅 부위가 상부를 향하도록 위치된 상태에서 코팅건(160)과 수평이 되도록 한 후, 코팅건(160)이 이너슈라우드(16)의 코팅 대상면과 수직이 되도록 코팅건(160)의 각도를 일정한 각도(A')만큼 기울인 후, 코팅건(160)을 직선 왕복 운동시켜가면서 코팅 작업을 수행할 수 있다. 그 후, 이너슈라이드(16)를 180도 회전시킨 후, 동일한 방식으로 코팅건(160)을 직선으로 왕복 운동시키면서 코팅 작업을 수행하게 된다.The LVPS coating system 100 controls the
다만, 이너슈라우드(16)에 내산화코팅을 수행하는 방법은, 앞서 에어포일부(14), 플랫폼부(15)에 내산화코팅을 수행하는 방법과는 다르게 장착툴(130)에 의해 회전익 부품(10)이 고정된 상태에서 수행되게 된다.However, the method of performing oxidation-resistant coating on the
도 14의 (a) 내지 (d)는 LVPS 코팅 시스템(100)을 통해 회전익 부품(10)을 대상으로 코팅 작업을 수행하기 위한 단계를 나타낸다. 도 14의 (a)는 전처리된 상태의 회전익 부품(10)의 모습을 나타내고, 도 14의 (b)는 회전익 부품(10)에 코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 결합되는 모습을 나타내며, 도 14의 (c)는 코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 장착된 회전익 부품(10)을 코팅챔버(110)를 향해 이동시키는 모습을 나타내며, 도 14의 (d)는 코팅 작업 수행을 위해, 코팅챔버(110)의 내부에 회전익 부품(10)이 위치된 모습을 나타낸다. 또한, 도 15는, LVPS 코팅 시스템(100)에 의한 코팅작업 수행 프로세스를 나타내는 순서도이다.Figures 14 (a) to (d) show steps for performing a coating operation on the
회전익 부품(10)의 코팅 수행 프로세스는 회전익 부품(10)에 대한 전처리 작업(blasting)을 수행하는 단계(S10), 회전익 부품(10)에 코팅용지그(120)와 장착툴(130)을 결합하는 단계(S20), 코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 결합된 회전익 부품(10)을 코팅챔버(110)의 내부에 위치시키는 단계(S30) 및 제어부(170)를 통해 설정된 코팅 프로세스를 수행하도록 제어하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.The coating process of the
회전익 부품(10)에 대한 전처리 작업(blasting)을 수행하는 단계(S10)는 본격적인 코팅 수행 전, 표면에 묻은 이물질을 제거하거나, 균일하지 못한 표면을 균일하게 형성시키는 작업을 의미한다.The step (S10) of performing a pretreatment operation (blasting) on the
회전익 부품(10)에 코팅용지그(120)와 장착툴(130)을 결합하는 단계(S20)는, 회전익 부품(10)의 고정을 위해 코팅용지그(120)에 결합한 후, 일체로 장착툴(130)에 결합시켜 회전익 부품(10)의 움직임을 형성하기 위한 단계이다. 이를 통해, 회전익 부품(10)의 전후 방향의 이동 및 회전 등을 구현할 수 있게 된다.The step (S20) of combining the
코팅용지그(120)와 장착툴(130)이 결합된 회전익 부품(10)을 코팅챔버(110)의 내부에 위치시키는 단계(S30)는 코팅 수행을 위해, 코팅챔버(110)에 회전익 부품(10)을 위치시키는 단계로, 챔버커버(140)에 의해 코팅챔버(110)의 개구부가 덮일 경우, 내부공간(S)은 폐쇄되게 된다.The step (S30) of positioning the
제어부(170)를 통해 설정된 코팅 프로세스를 수행하도록 제어하는 단계(S40)는 챔버커버(140), 구동부(150) 및 코팅건(160)을 제어하여 코팅 작업을 수행하는 단계를 의미한다.The step (S40) of controlling to perform the coating process set through the control unit 170 means performing a coating operation by controlling the
이때, 회전익 부품(10)을 설정된 코팅 프로세스를 수행하도록 제어하는 단계(S40)는 제어부(170)를 통해, 회전익 부품의 에어포일부(14)와 플랫폼부(15)가 동시에 코팅될 수 있도록 구동부(150) 및 코팅건(160) 제어하는 단계(S41)를 포함할 수 있다.At this time, the step (S40) of controlling the
또한, 회전익 부품(10)을 설정된 코팅 프로세스를 수행하도록 제어하는 단계(S40)는 회전익 부품(10)을 일정한 구동부(150)의 회전축을 기준으로 일 방향으로 일정한 속도로 회전시킴과 동시에, 코팅건(160)을 에어포일부(14)와 교차 또는 직각이되고, 플랫폼부(15)와는 평행하게 위치시킨 후, 코팅건(160)의 각도를 플랫폼부(15) 방향으로 기울임으로써 에어포일부(14)와 플랫폼부(15)를 동시에 코팅하는 단계(S42)를 포함할 수 있다.In addition, the step (S40) of controlling the
또한, 코팅건(160)과 코팅 대상면과 이루는 각도를 변화시키면서 코팅하는 단계(S43)를 포함할 수 있으며, 코팅건의 각도를 약20도로 설정하는 단계(S44)를 더 포함할 수 있다.In addition, it may include a step of coating while changing the angle formed between the coating gun 160 and the surface to be coated (S43), and may further include a step of setting the angle of the coating gun to about 20 degrees (S44).
추가로, 회전익 부품(10)을 설정된 코팅 프로세스를 수행하도록 제어하는 단계(S40)는 이너슈라우드(16)의 코팅 대상면의 코팅을 위하여, 코팅건(160)과 이너슈라우드(16) 코팅 대상면이 수직이 되도록 코팅건(160)을 기울인 후, 코팅건(160)을 전후 왕복시켜가면서 코팅 작업을 수행하는 단계(S45)를 포함할 수 있다.Additionally, the step (S40) of controlling the
회전익 부품(10)의 코팅 수행 프로세스는 코팅이 완료된 회전익 부품(10)을 코팅챔버(110)에서 제거한 후, 코팅용지그(120) 및 장착툴(130)을 탈거하는 단계(S50)와 코팅 작업이 완료된 회전익 부품(10)을 열처리 및 후처리하는 단계(S60)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 코팅면을 안정화시키고, 코팅후 변형을 최소화할 수 있게 된다.The coating process of the
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 LVPS 코팅 시스템 및 이의 제어 방법의 실시예들에 불과한 것으로서, 본 발명은 이상의 실시예들에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 있다고 할 것이다.What has been described above is only embodiments of the LVPS coating system and its control method according to the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments and does not depart from the gist of the present invention as claimed in the following claims. It will be said that the technical idea of the present invention is to the extent that various modifications can be made by anyone with ordinary knowledge in the field to which the invention pertains.
1: 터빈
10: 회전익부품
14: 에어포일부
15: 플랫폼부
16: 이너슈라우드
100: LVPS 코팅 시스템
110: 코팅챔버
120: 코팅용지그
130: 장착툴
140: 챔버커버
150: 구동부
160: 코팅건
170: 제어부1: turbine
10: Rotary wing parts
14: Airfoil part
15: Platform part
16: Inner shroud
100: LVPS coating system
110: Coating chamber
120: Jig for coating
130: Mounting tool
140: Chamber cover
150: driving unit
160: Coating gun
170: Control unit
Claims (8)
상기 코팅챔버 내부에서 코팅 대상체인 회전익 부품을 지지하는 코팅용지그와, 상기 코팅용지그와 결합되는 장착툴;
코팅 작업시 상기 코팅챔버의 개구된 부분을 덮도록 위치되고, 상기 장착툴과 결합되어 회전력을 전달하는 챔버커버;
상기 챔버커버와 결합되어 구동력을 제공하는 구동부;
상기 코팅챔버의 상부에 설치되어 상기 수용공간에 위치되는 회전익 부품을 향해 코팅용 파우더를 분사하는 코팅건; 및
상기 회전익 부품에 대해 내산화코팅이 이루어지도록, 상기 구동부 및 코팅건의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 코팅용지그에 의해 지지된 상기 회전익 부품의 에어포일부 및 플랫폼부에 상기 코팅용 파우더가 균일하게 분사되도록, 상기 코팅건의 상기 코팅용 파우더 분사방향과 상기 에어포일부가 놓이는 상기 플랫폼부의 일 면이 이루는 각도를 제어하고, 상기 코팅 대상체가 상기 코팅챔버의 내부에서 과열되는 것을 방지하도록 상기 코팅챔버의 내부 온도를 제어하도록 마련되는,
LVPS 코팅 시스템.
A coating chamber forming an accommodation space where LVPS (Low Vacuum Plasma Spray System) coating work is performed;
A coating jig for supporting a rotary wing component that is to be coated inside the coating chamber, and a mounting tool coupled to the coating jig;
A chamber cover positioned to cover the open portion of the coating chamber during a coating operation and coupled to the mounting tool to transmit rotational force;
A driving unit coupled to the chamber cover to provide driving force;
A coating gun installed at the top of the coating chamber to spray coating powder toward rotary wing parts located in the receiving space; and
It includes a control unit that controls the operation of the driving unit and the coating gun so that oxidation-resistant coating is applied to the rotor blade parts,
The control unit is configured to spray the coating powder uniformly on the airfoil portion and platform portion of the rotary wing component supported by the coating jig, so that the coating powder spraying direction of the coating gun and the platform on which the airfoil portion is placed are applied. Provided to control the angle formed by one side of the unit and to control the internal temperature of the coating chamber to prevent the coating object from overheating inside the coating chamber,
LVPS coating system.
상기 제어부는, 상기 장착툴을 일정한 속도로 회전시키면서 상기 코팅건이 직선 왕복 운동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LVPS 코팅 시스템.
According to paragraph 1,
The control unit is a LVPS coating system, characterized in that it controls the coating gun to move in a straight line while rotating the mounting tool at a constant speed.
상기 코팅건은, 상기 플랫폼부에 대해 20도의 각도로 기울어지게 위치되는 것을 특징으로 하는 LVPS 코팅 시스템.
According to paragraph 1,
The coating gun is an LVPS coating system, characterized in that it is positioned inclined at an angle of 20 degrees with respect to the platform part.
상기 코팅용지그와 상기 장착툴 사이에 툴연결바가 더 설치되고, 상기 장착툴, 코팅용지그 및 툴연결바는 서로 나란한 회전축을 형성하면서 회전 가능하는 것을 특징으로 하는 LVPS 코팅 시스템.
According to paragraph 1,
A tool connection bar is further installed between the coating jig and the mounting tool, and the mounting tool, coating jig, and tool connection bar are rotatable while forming rotation axes parallel to each other.
상기 회전익 부품에 코팅용지그와 장착툴을 결합하는 단계;
상기 코팅용지그와 장착툴이 결합된 상기 회전익 부품을 코팅챔버에 위치시키는 단계; 및
제어부에 의해 상기 회전익 부품에 대해 설정된 코팅 프로세스가 수행되면서
코팅건을 통해 상기 회전익 부품을 향해 코팅 파우더가 분사되도록 제어되는 단계를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 코팅용지그에 의해 지지된 상기 회전익 부품의 에어포일부 및 플랫폼부에 상기 코팅용 파우더가 균일하게 분사되도록, 상기 코팅건의 상기 코팅용 파우더 분사방향과 상기 에어포일부가 놓이는 상기 플랫폼부의 일 면이 이루는 각도를 제어하고, 상기 코팅 대상체가 상기 코팅챔버의 내부에서 과열되는 것을 방지하도록 상기 코팅챔버의 내부 온도를 제어하도록 마련되는,
LVPS 코팅 시스템의 제어 방법.
In order to perform LVPS coating on the rotor blade parts, performing a pretreatment operation (blasting) on the rotor blade parts;
Combining a coating jig and a mounting tool to the rotary wing component;
Positioning the rotary wing component combined with the coating jig and the mounting tool in a coating chamber; and
While the coating process set for the rotor part by the control unit is performed
Comprising a step of controlling coating powder to be sprayed toward the rotary wing parts through a coating gun,
The control unit is configured to spray the coating powder uniformly on the airfoil portion and platform portion of the rotary wing component supported by the coating jig, so that the coating powder spraying direction of the coating gun and the platform on which the airfoil portion is placed are applied. Provided to control the angle formed by one side of the unit and to control the internal temperature of the coating chamber to prevent the coating object from overheating inside the coating chamber,
Control method of LVPS coating system.
상기 제어부는, 상기 코팅건이 상기 회전익 부품의 플랫폼부에 대해 20도의 각도로 기울어진 상태에서 코팅 파우더가 분사되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 LVPS 코팅 시스템의 제어 방법.
According to clause 6,
The control unit controls the coating powder to be sprayed while the coating gun is tilted at an angle of 20 degrees with respect to the platform portion of the rotor blade part.
코팅 작업이 종료된 상기 회전익 부품을 상기 코팅챔버에서 제거한 후, 상기 코팅용지그 및 장착툴을 제거하는 단계; 및
제거된 회전익 부품에 대하여 열처리 및 후처리 작업을 수행하는 단계를 더 포함하는 LVPS 코팅 시스템의 제어 방법.According to clause 6,
After removing the rotary wing parts for which the coating operation has been completed from the coating chamber, removing the coating jig and mounting tool; and
A method of controlling an LVPS coating system further comprising performing heat treatment and post-treatment operations on the removed rotor blade parts.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220187928A KR102586698B1 (en) | 2022-12-28 | 2022-12-28 | LVPS(Low Vacuum Plasma Spray System) COATING SYSTEM OF GAS TURBINE HIGH-TEMPERATURE COMPONENTS AND METHOD FOR CONTOLLING THE SAME |
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|---|---|
| KR102586698B1 true KR102586698B1 (en) | 2023-10-11 |
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| KR (1) | KR102586698B1 (en) |
Citations (4)
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| JP2001269784A (en) * | 2000-03-28 | 2001-10-02 | Toshiba Corp | REPAIRING METHOD FOR GAS TURBINE BLADE MADE OF Ni-BASED SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY AND DEVICE THEREFOR |
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2022
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