[发明专利]一种脉动多孔水射流去除涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法

说明书

一种利用脉动多孔水射流去除涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法。包括水箱、输液泵、增压器、稳压器、脉动发生器、压力传感器、计算机、叶根夹具、叶顶夹具。涡轮叶片装夹在叶根夹具上，叶根夹具中的进液口与涡轮叶片叶根进气腔室一一对应，叶顶夹具对涡轮叶片叶顶气流孔进行封堵。通过控制增压器、稳压器和脉动发生器产生高压脉动水流，压力从0逐渐增加，且呈现正弦脉动。高压脉动水流通过进液口进入到涡轮叶片的冷却通道，进而进入叶盆及叶背的气膜孔中，对热障涂层堵孔材料实现通孔加工。本发明工艺简单、高效、安全环保，不会对气膜孔外的热障涂层部位产生破坏，为带有热障涂层的涡轮叶片的堵孔问题提供了解决方案。

技术领域

本发明属于航空发动机涡轮叶片热障涂层涂敷技术，尤其是一种航空发动机叶片散热孔中堵塞涂层的清除技术，具体地说是一种脉动多孔水射流去除涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法。

背景技术

提高涡轮进气口温度是增大和提高航空发动机推力和推重比的重要手段。在金属材料耐高温能力有限的前提下，涡轮叶片冷却技术成为了提高涡轮进气温度、保证涡轮在高温环境下可靠工作的可行且高效的途径。单一冷却方式的效果有限，目前应用较为广泛的是多种方式的复合冷却。热障涂层结合气膜冷却是目前涡轮叶片上普遍采用的有效冷却方式之一，叶片表面的热障涂层能有效的将叶片与高温燃气隔离，同时从气膜孔中喷出的冷却气体会在高温部件表面形成冷气膜，起到隔热、冷却和散热的效果，这种复合冷却技术大大提高了涡轮叶片耐高温能力，提升了发动机的性能。

在制造带热障涂层及气膜孔的涡轮叶片过程中，存在“先涂层再制孔”和“先制孔再涂层”两种技术方案。采用“先涂层再制孔”的技术方案时，由于热障涂层为不导电的陶瓷材料，所以电火花及电液束加工方法无法应用到制孔工序中。采用“先制孔再涂层”技术方案时，一般先采取电火花加工方法在金属零件上加工气膜孔，再在叶片表面涂覆热障涂层，这样，不可避免地有涂层材料沉积在气膜孔内表面，造成气膜孔孔口全部或者部分被热障涂层材料堵塞的现象，需要进行后续的气膜孔疏通。在现有的技术中，申请号为CN201610237705的发明专利提出了利用T型遮挡件封堵孔之后进行喷涂的方法；申请号为CN201611073601的发明专利提出了利用打磨针手工逐一疏通被堵塞的气膜孔的方法。因为气膜孔的数量庞大，利用这些方法通孔的效率很低，且不适用于批量生产。本专利利用多孔脉动水射流对涂覆了热障涂层后的涡轮叶片上的所有气膜孔同时进行通孔加工，加工工艺简单、高效、安全环保、适用于批量生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有的航空发动机涡轮叶片气膜孔的热障涂层堵塞物清除速度慢、效率低的问题，设计一种脉动多孔水射流去除涡轮叶片热障涂层堵孔的装置，同时提供一种相应的方法，通过该装置对涂敷了热障涂层的涡轮叶片进行疏通气膜孔的加工，快速、批量去除叶片气膜孔孔内的堵塞物。

本发明的技术方案之一是：

一种脉动多孔水射流去除涡轮叶片热障涂层堵孔的装置，包括输液泵、工作液箱、管路、增压器、稳压器、脉动发生器、压力传感器、计算机、叶根夹具、叶顶夹具。所述的输液泵与工作液箱连接，所述的增压器与输液泵连接，所述的稳压器连接在增压器与脉动发生器之间的管路上。所述的脉动发生器与叶根夹具连接，所述的压力传感器安装在在叶根夹具与脉动发生器之间的管道上。所述的计算机分别与增压器、脉动发生器、稳压器以及压力传感器相连。涡轮叶片叶根装夹固定在叶根夹具上，叶根夹具中设有若干进液口，每一个进液口与涡轮叶片中的进气腔室一一对应装夹并密封。涡轮叶片的叶顶通过叶顶夹具固定，涡轮叶片的叶顶的气流孔通过叶顶夹具的封堵快封堵。叶根夹具与叶顶夹具均安装在工作台上。