[发明专利]一种无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及发动机叶片等高温环境下工作的工件的维护清理技术，特别提供了一种无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法。 

背景技术

高压涡轮叶片内腔异物的去除问题就一直未得到解决,因此积压了大量叶片不能装机使用。尤其是在发动机深度修理中,这个问题更加突出。采用原有的清除高压涡轮叶片沉积物的工艺合格率很低,大量叶片因沉积物不能清除而不能装机使用,严重影响了大修的进程。 

在发动机的深度修理中,如果采用原有的以表面活性剂为主要成分的水基清洗剂并结合超声波清洗高压涡轮叶片的合格率很低,进而又通过试验研制了有机溶剂与无机助剂组成的混合清洗剂对高压涡轮叶片沉积物进行清洗,效果虽有改进,但对运行周期较长深度修理的高压涡轮叶片效果也不理想。在分析过程中我们了解到发动机高压涡轮叶片长期工作在1000℃左右,在此高温和氧化作用下,燃油中的杂质以及燃烧不充分产生的油烟微粒、粉尘等沉积在基体表面形成焦碳垢并伴有少量金属氧化物,随着温度的提高和工作时间的延长,焦碳垢进一步脱氢缩聚,并逐步石墨化,从疏松的积炭,逐步转化成较硬的碳垢即所谓的沉积物（参见图1）。这种沉积物随着叶片使用时间的增长,与零件基体的附着力也随之增强。尤其是高压涡轮叶片内腔的结构特殊,空间狭窄,各种化学清洗剂在叶片内腔难以形成流动,无法发挥化学清洗的渗透、润湿、膨胀和溶解作用。 

人们期望获得一种技术效果更好的超声波清理顽固性沉积物（尤其针对于叶片内腔等复杂背景下）的方法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果更好的无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法。 

本发明在反复试验化学清洗以及传统超声波效果不明显的情况下,针对高压涡轮叶片内腔的特殊结构和内腔异物的物理化学特性,研究开发一种新的物理清洗技术-聚能超声波清理技术,它打破了常规的超声波清洗以液体为传播载体的特点,取而代之叶片内腔异物的清除完全在无液体的状态下进行,不仅除异物的效果显著,而且效率高,同时整个生产过程不产生环境污染问题。从而解决了发动机深度修理中高压涡轮叶片复杂内腔沉积物难以清除的技术瓶颈问题。 

本发明对应的重点优选举例是解决现行工艺无法解决的高压涡轮叶片内腔沉积物问题，按修理卷要求，高压涡轮叶片内腔沉积物经X光检测应符合标准件要求。 

    

本发明具体提供了一种无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法，其特征在于：所述无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法满足下述要求：将超声波作用于附着有顽固性沉积物的待清理工件上，通过超声波对待清理工件的振动作用实现对沉积物的破坏和清除操作。

  

本发明所述无液体聚能超声波清理叶片内腔沉积物的方法，还要求保护下数优选的内容：

所使用的超声波工作频率为15－30KHz，超声波功率为50－400W。进一步优选：所使用的超声波工作频率为20－25KHz，超声波功率为180－230W。

所使用的超声波清理时间为1－3个周期，每个周期为1－2分钟。进一步优选：所使用的超声波清理周期为1－2个周期，每个周期为1.5－2.5分钟。 

所使用的超声波工作时的最大振幅为5－50μm。进一步优选：所使用的超声波工作时的最大振幅为15－40μm。 

所使用的超声波工作频率为待清理工件产生疲劳的频率的4倍以上，所使用的超声波工作时的最大振幅为待清理工件产生疲劳的振幅的1／8以下。进一步优选：所使用的超声波工作频率为待清理工件产生疲劳的频率的6倍以上，所使用的超声波工作时的最大振幅为待清理工件产生疲劳的振幅的1／18以下。 

  

当待清理工件为高压涡轮叶片时，通过试验研究确定优选的要求如下：

超声波作用于附着有顽固性沉积物的待清理工件的具体位置即超声波换能器振子与待清理工件的连接位置是叶片榫头；

所使用的超声波工作频率为20－25KHz，超声波功率为200W；

所使用的超声波清理时间为1－3个周期，每个周期为2分钟；

所使用的超声波工作时的最大振幅为50μm。

  

实际上，装卡方式有持续或者间断加压两种；持续加压为400N以下，间断加压为150-450N。

  

    本发明相关的技术内容解释如下：