[发明专利]激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置及方法

说明书

本发明提供了一种激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置及方法，包括：电场驱动喷射沉积打印设备，包括用于放置发动机的平板电极和打印喷嘴，所述打印喷嘴用于将浆料打印成丝材；激光器，用于将所述丝材进行重熔，同时在叶片气膜孔待修复位置形成熔池；本发明中通过电场驱动喷射沉积打印设备生产修复所需要的丝材，然后，在激光器的作用在，将丝材进行重熔，同时在叶片气膜孔待修复位置形成微熔池的目的，可实现丝材与熔池内物质的结合；操作简单，可对已经腐蚀破损的气膜孔进行修复，重熔后的粉末可被微米级别的熔池捕获，成形质量好、成形效率高，并可实现对磨损部位的精准修复而达到理想效果。

技术领域

本发明属于叶片气膜孔修复技术领域，尤其涉及一种激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置及方法。

背景技术

航空制造业作为战略性高科技产业，其发展水平是一个国家综合国力的象征，更是国家安全和大国地位的重要保障之一。航空发动机作为飞机的“心脏”，其可靠性对飞机的正常运行至关重要。其中涡轮叶片其型面精度以及表面完整性决定了飞机的服役性能和使用寿命，被列为航空发动机制造中核心的部件之一。涡轮叶片由于长期处于离心载荷、热应力及腐蚀等恶劣环境下，叶片上的气膜孔边缘、叶片尖端等微观结构部位因冲刷腐蚀和氧化腐蚀而发生裂纹、磨损、断裂损伤和腐蚀等缺陷，若气膜孔出口表面附近沉积物高度增加会使孔下游气孔膜冷却效率大大降低，进而降低涡轮叶片的使用寿命，而修复叶片气膜孔的成本仅约为制造整体叶片的10％，因此开展航空发动机涡轮叶片气膜孔的修复技术的研究，有利于延长叶片使用寿命，降低制造成本，具有巨大经济效益。

发明人发现，为了解决修复叶片气膜孔的问题，公开号CN113249728A的中国专利公开了一种气膜孔的孔壁缺陷修复方法及装置，该发明主要是通过在气膜孔内放入一定量长度的金属磁性微针且加入抛光液，利用电动机提供动力使旋转盘带动圆柱形容器旋转清除堵塞杂质或去除孔壁缺陷，但是该发明只能针对孔壁内侧修复无法针对气膜孔口的周边进行修复，且修复效果不佳；公开号CN201711298960的中国专利公开了一种损伤涡轮叶片修复后气膜孔的修复方法，该发明是利用超快激光对待修复气膜孔进行修复采用旋切逐层扫描制孔方式，进行圆环旋切修孔，进行多余涂层的去除，进而将待修复气膜孔加工为满足要求的气膜孔，但是该发明操作过程中会出现较大的误差，且过程需要逐层去除，过程繁琐，针对气膜孔的修复效果并不明显，只是把修复叶片时堵住气膜孔的涂层去除，并未达到真正修复气膜孔的目的。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置及方法，本发明操作简单，可对已经腐蚀破损的气膜孔进行修复，粉末可被微米级别的熔池捕获，成形质量好、成形效率高，并可实现对磨损部位的精准修复而达到理想效果。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置，包括：

电场驱动喷射沉积打印设备，包括用于放置发动机的平板电极和打印喷嘴，所述打印喷嘴用于将浆料打印成丝材；

激光器，用于将所述丝材进行重熔，同时在叶片气膜孔待修复位置形成熔池；重熔后的丝材与熔池内的物质结合，对叶片气膜孔进行修复。

进一步的，所述平板电极练级有高压电源。

进一步的，所述打印喷嘴与打印喷头最下端的出料口连通，并位于所述平板电极的正上方，所述打印喷嘴垂直于平板电极。

进一步的，所述打印喷头通过连接架与XYZ三轴运动平台连接。

第二方面，本发明还提供了一种激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的方法，采用了如第一方面中所述的激光辅助电场驱动喷射沉积修复叶片气膜孔的装置，包括：

利用电场驱动喷射沉积技术，将浆料打印成丝材；