[发明专利]用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护的装置及方法

说明书

用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护的装置及方法，包括防护卡板、防护盒和涡轮工作叶片固定装置；涡轮工作叶片榫头设置在防护盒内，涡轮工作叶片榫头通过涡轮工作叶片固定装置固定在防护盒内；防护卡板固定设置在防护盒外侧，且防护卡板能够与涡轮工作叶片尾缘排气边孔配合连接。本发明采用的防护方法对涡轮工作叶片基体和粘结层无影响和损伤，仅对涡轮工作叶片尾缘局部区域的热障涂层进行防护；本发明采用的防护方法便于控制热障涂层局部防护区域尺寸，涂层区和无涂层区的热障涂层界面规则平滑，热障涂层外观质量好。

技术领域

本发明属于航空发动机涡轮工作叶片热障涂层技术领域，特别涉及用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护的装置及方法。

背景技术

目前，电子束物理气相沉积(EB-PVD)因其沉积速率快、易于控制，可得到柱状晶组织、热效率高等优点被广泛用于制备多种涡轮工作叶片的热障涂层，显著提高了涡轮工作叶片的抗高温氧化和抗腐蚀性能、隔热性能，延长了发动机工作寿命。

虽然热障涂层极大提高了涡轮工作叶片在高温、高速、高腐蚀性环境中的服役寿命，但热障涂层的涂覆也使涡轮工作叶片重量增重和冷却气膜孔缩小，涡轮工作叶片重量增重对涡轮工作叶片的使用寿命影响较大，冷却气膜孔缩小将对涡轮工作叶片的冷却效率和表面气动性能产生不利影响。因此，为降低涡轮工作叶片重量，防止冷却气膜孔缩小，提高涡轮工作叶片冷却效率和表面气动性能，延长发动机服役寿命，需对涡轮工作叶片进行热障涂层局部防护处理。然而，在进行涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护处理时，由于涡轮工作叶片尾缘部位呈扭曲的曲面结构，且热障涂层涂覆为高温加工过程，易产生防护不紧密、防护受热变形、脱落等技术风险，局部防护热障涂层的技术难度较大。

目前热障涂层局部防护的技术手段主要为防护胶带、防护泥浆和工装防护。防护胶带柔软性一般，主要为平直表面应用设计；防护泥浆主要是粘结剂与粉末搭配形成，热障涂层加工后，防护泥浆难清理，易发生粉末堵孔现象。

发明内容

本发明的目的在于提供用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护的装置及方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护的装置，包括防护卡板、防护盒和涡轮工作叶片固定装置；涡轮工作叶片设置在防护盒内，涡轮工作叶片通过涡轮工作叶片固定装置固定在防护盒内；防护卡板固定设置在防护盒外侧，且防护卡板能够与涡轮工作叶片尾缘排气边孔配合连接。

进一步的，防护卡板包括防护挡板和卡齿；若干卡齿设置在防护挡板上，防护挡板包括两段，两段连接处呈L形转角，L形转角连接处沿虚线能够向叶身方向进行弯曲和校形。

进一步的，每个卡齿两侧均设置有凹槽，卡齿能够插进涡轮工作叶片尾缘排气边孔中。

进一步的，防护挡板上还设置有螺栓孔。

进一步的，防护挡板与防护盒通过螺栓孔上的挡板螺栓连接。

进一步的，防护挡板的板材厚度为0.2mm～0.4mm，卡齿数量为2～4个，卡齿宽度为1mm～2mm、长度为5mm～7mm；凹槽宽度尺寸为0.1～0.2mm；螺栓孔直径尺寸为7mm～9mm。

进一步的，防护挡板的L形转角连接处虚线部位呈“凹槽”状结构，夹角控制为100°-120°。

进一步的，涡轮工作叶片固定装置包括拉杆、螺栓和定位销；涡轮工作叶片的榫头部位采用拉杆进行固定，防护盒外侧设置有贯穿侧壁的螺栓，内侧设置有定位销，定位销和螺栓对涡轮工作叶片的榫头端面进行夹持固定。

进一步的，拉杆与防护盒采用螺母进行紧固。

进一步的，用于涡轮工作叶片尾缘热障涂层局部防护方法，包括以下步骤：