[实用新型]用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具及电弧离子镀设备

说明书

本实用新型提供了一种用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具及电弧离子镀设备，属航空发动机或燃气轮机的涡轮叶片的加工技术领域。转动夹具包括叶冠夹、榫头夹、底座转盘和金属拨杆。叶冠夹用于对涡轮叶片的叶冠端进行防护，榫头夹用于对涡轮叶片的榫头端进行防护和限位。榫头夹的远离叶冠夹的一侧设有定位槽，底座转盘的靠近榫头夹的一侧设置有与定位槽配合的定位卡柱。金属拨杆的一端连接于底座转盘的远离榫头夹的一侧。该转动夹具结构简单，能够在满足电弧离子镀涡轮叶片非镀膜区域防护的基础上，解决出现的涂层不均匀和镀膜效率低的问题。包括上述转动夹具的电弧离子镀设备，能够提高涡轮叶片的镀膜效率和使用寿命。

技术领域

本实用新型涉及航空发动机或燃气轮机的涡轮叶片的加工技术领域，且特别涉及一种用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具及电弧离子镀设备。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机的重要组成部分，其工作条件比较恶劣，温度可达1000℃以上，叶片在高温环境中容易氧化和腐蚀，因此需要在表面包覆一层抗氧化保护涂层。电弧离子镀是一种在真空环境中，通过弧光放电的方式使靶材粒子沉积在基体材料表面的镀膜技术。电弧离子镀技术具有沉积速率快、结合强度高、绕镀性和致密性好等优势，因此涡轮叶片的常用表面处理技术之一。

由于复杂的外形特点和精密的装配要求，对于涡轮叶片而言，采用电弧离子镀制备防护涂层时，有三个技术问题需要解决：其一是如何有效保护叶片的非镀膜区(叶冠和榫头)，保证叶片的装配精度；其二是如何满足叶身涂层的厚度均匀性，确保叶片良好的使用性能；其三是如何提高装炉量，在解决前两个技术问题的基础上保证镀膜的效率。

专利CN2016127408 U采用固定夹的方式对叶片非镀膜区域进行了有效的防护，但是该方法对于涂层厚度均匀性和装炉量无改善，故亟需设计并加工一套能同时解决以上三个技术问题的电弧离子镀工装夹具。

如前所述，电弧离子镀的沉积过程中，固定的叶片随工件架转动，叶片一面始终面对靶材，而另一面背对靶材，尤其在叶片的内型面、背型面和叶边三处的镀层厚度存在较大差异。涂层不均匀的叶片在工作时，各部分所受热应力不一致，容易导致涂层剥落，并使叶片高温氧化和腐蚀，从而导致叶片失效。这种现象大大降低了叶片的使用寿命，因此需要设计一种转动夹具，使叶片处于相同或等效的等离子体环境中，从而保证叶片各部位镀膜均匀。

电弧离子镀沉积过程中，由于其技术特点，决定了真空室内各区域的等离子体浓度不同，三维转动叶片是使其处于等效等离子体环境的有效方法。如果叶片随工件架绕真空室中心公转的同时自转，能保证镀层厚度均匀性但牺牲了镀膜效率(叶片只能装在工件架自转中心位置，装炉量大大减少)。如果叶片以工件架为中心等距装夹，能增加装炉量但在等离子体中仅做二维转动，不能确保涂层均匀性。而专利CN 204959026 U，是一种利用拨叉拨动工件自转齿轮，间歇地拨动工件转动一个角实现“准三维”运动，并没有实现镀膜过程中真正的连续性三维转动。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具，上述转动夹具结构简单，能够在满足电弧离子镀涡轮叶片非镀膜区域防护的基础上，解决出现的涂层不均匀和镀膜效率低的问题。

本实用新型的另一目的在于提供一种电弧离子镀设备，其包括上述提到的用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具，该电弧离子镀设备能够提高涡轮叶片的镀膜效率和使用寿命。

本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本实用新型实施例提出了一种用于涡轮叶片电弧离子镀的转动夹具，其包括叶冠夹、榫头夹、底座转盘和金属拨杆。

叶冠夹用于对涡轮叶片的叶冠端进行防护，榫头夹用于对涡轮叶片的榫头端进行防护和限位。

榫头夹的远离叶冠夹的一侧设有定位槽，底座转盘的靠近榫头夹的一侧设置有与定位槽配合的定位卡柱。

金属拨杆的一端连接于底座转盘的远离榫头夹的一侧。