一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115595576A(43)申请公布日2023.01.13(21)申请号202211278585.4(22)申请日2022.10.19(71)申请人中国航发北京航空材料研究院地址100095北京市海淀区温泉镇环山村(72)发明人黄帅周标张国会(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227专利代理师豆贝贝(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法(57)摘要本发明公开了一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法。该叶片耐磨层激光熔覆装置包括激光器；送粉器，用于储存并输送熔覆粉末；熔覆头，与激光器通过光纤连接，且与送粉器通过管路连通；以及定位机构，用于对待熔覆叶片进行定位。该叶片耐磨层激光熔覆装置采用激光熔覆代替手工氩弧焊进行耐磨层堆焊，使得耐磨层组织均匀、焊缝结合强度高，较传统的通过手工氩弧焊对叶片进行耐磨层熔覆的方法，减少了因焊工操作熟练度的不同所造成的耐磨层组织均匀性和焊缝结合强度差别大这一现象，提升了叶片耐磨层的一致性，使得低压涡轮工作叶片的一致性得到提升。CN115595576ACN115595576A权利要求书1/1页1.一种叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，包括：激光器；送粉器，用于储存并输送熔覆粉末；熔覆头，与所述激光器通过光纤连接，且与所述送粉器通过管路连通；以及定位机构，用于对待熔覆叶片进行定位。2.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，还包括机械臂和控制器，所述熔覆头设置于所述机械臂上，所述激光器、所述送粉器和所述机械臂均所述控制器电连接。3.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，还包括与所述控制器电连接的光谱仪和与所述光谱仪电连接的LIBS设备。4.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述定位机构包括：夹具组件，用于对所述待熔覆叶片进行夹紧定位；位置调节件，用于支撑所述夹具组件，且所述位置调节件上设有调节滑槽；夹紧件，用于将所述夹具组件夹紧固定在所述位置调节件上，且所述夹紧件与所述调节滑槽滑动连接。5.根据权利要求1所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述夹具组件包括：第一定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶根相匹配的第一定位槽；第二定位块，设有与所述待熔覆叶片的叶冠相匹配的第二定位槽；辅助定位板，设置于所述第二定位块上，用于与所述待熔覆叶片的叶冠抵接，限制所述待熔覆叶片的叶冠在所述第二定位槽中的相对位置。6.根据权利要求5所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述辅助定位板转动设置于所述第二定位块，且所述辅助定位板与所述第二定位块之间设置有弹性复位元件。7.根据权利要求5所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，其特征在于，所述第二定位块上还设有用于避让所述熔覆头的操作空间的让位槽。8.一种叶片耐磨层激光熔覆方法，其特征在于，应用如权利要求1至7任意一项所述的叶片耐磨层激光熔覆装置，包括步骤：S1：通过定位机构将待熔覆叶片定位；S2：通过熔覆头对待熔覆叶片的待熔覆部位进行预热；S3：送粉器向熔覆头传输熔覆粉末，激光器通过光纤将激光传输至熔覆头，所述熔覆头对所述叶片的待熔覆部位进行激光熔覆。9.根据权利要求8所述的叶片耐磨层激光熔覆方法，其特征在于，所述步骤S3中，激光熔覆的工艺参数为：激光功率为1000W～2000W，激光扫描速度为300～1000mm/min，成形线能量为1.2～2.4KJ/cm，送粉方式为同轴的高纯度氩气送粉，送粉速度为3～12g/min，道次间的搭接率为35～70％，氩气送粉保护方式为同轴双通道的高纯度氩气保护：内保护氩气流量为15～35L/min，外保护氩气流量为0～40L/min。10.根据权利要求8所述的叶片耐磨层激光熔覆方法，其特征在于，所述步骤S3中，熔覆粉末是颗粒尺寸为φ15～φ300μm的钴基合金粉末，钴基合金粉末的化学成分及质量百分比是C≤0.08％，Si:3.0％～3.8％，Cr:16.5％～18.5％，Mo:27.0％～30.0％，其余为Co。2CN115595576A说明书1/6页一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法技术领域[0001]本发明涉及叶片耐磨层激光熔覆技术领域，尤其涉及一种叶片耐磨层激光熔覆装置和方法。背景技术[0002]现有技术中，发动机低压涡轮一级工作叶片通常采用DD6单晶材料精密铸造成形，叶冠为Z型齿结构(如附图1所示)。发动机涡轮叶片在高温燃气环境和疲劳振动状态下工作，每个叶片都以榫齿方式插入涡轮盘榫槽，锯齿冠相互啮合形成一个轮缘外环。飞行过程中，叶冠相互撞击，阻尼面受到磨损，在高温环境和高压燃气的作用下，使叶片的叶根弯矩增加，引起叶片