一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110640339A(43)申请公布日2020.01.03(21)申请号201910983690.X(22)申请日2019.10.16(71)申请人青岛理工大学地址266520山东省青岛市西海岸新区嘉陵江路777号(72)发明人邵勇孙树峰王萍萍张丰云胡坤曹颖(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人郑平(51)Int.Cl.B23K26/382(2014.01)B23K26/60(2014.01)B23K26/70(2014.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺(57)摘要本发明涉及一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺，包括：气膜孔CAD模型的导入与切片处理；对壁保护填充与叶片装夹；叶片表面MARK点识别/匹配自动定位及基准校正；激光加工与在线监测；加工后处理；工业CT多角度探伤及检测。该项加工工艺技术可以实现复杂异形气膜孔的精密加工，并且进一步提高气膜孔加工的表面完整性，对提高涡轮发动机/燃气轮机的质量有重大意义，为新一代涡轮式航空发动机、舰船燃气轮机的研制提供技术支撑。CN110640339ACN110640339A权利要求书1/2页1.一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，包括：(1)气膜孔CAD模型的导入与切片处理；(2)对壁保护填充及叶片装夹；(3)叶片表面MARK点识别/匹配自动定位及基准校正；(4)激光加工与在线监测；(5)加工后处理；(6)工业CT多角度探伤及检测。2.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述填充采用直径≤0.2mm的黑碳化硅——代号为C——颗粒物作为对壁保护介质。3.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述装夹的夹具以榫齿和侧平面为定位基准，叶片中心线与夹具回转中心重合。4.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，步骤(3)的具体操作方式为：开始加工前，激光加工设备上的旁轴CCD开始自动匹配识别叶片上用于定位的若干MARK点，软件系统自动补偿修正当前坐标与理论坐标的偏差；优选地，设置在加工过程中每隔若干个孔或固定时间间隔，软件自动识别匹配MARK点一次，如果发现误差，则予以补偿。5.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述激光加工的工艺参数包括：激光功率、重复频率、扫描速度、扫描路径、进给量；优选地，激光加工设备采用紫外皮秒激光器，输出激光的中心波长为355nm，最高平均功率为48W，脉宽<10ps，重复频率为0～1MHz，光束质量因子M2<1.2，经过光学导光系统聚焦后的光斑直径约18um；更优选地，激光加工设备采用高速扫描振镜系统，F-θ场镜焦距F＝100mm，光学扫描系统用于扫描气膜孔的三维轮廓；更优选地，激光加工设备采用一个与工控机相连的旁轴激光测距仪来保证气膜孔加工过程中的焦距。6.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述激光加工的具体过程包括：第一阶段：钻通孔，便于后续加工残渣从下方出去；第二阶段：孔型加工，通过三维扫描的方式加工出既定孔型的气膜孔；第三阶段：修孔，通过小功率、高重复频率的方式快速扫描，修整孔型，使气膜孔满足加工精度要求。7.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述在线检测的方法为：同轴光谱仪实时采集加工区域的反射光线，通过分析加工区域反射光线的光谱特性判断当前是否穿孔。8.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述加工后处理包括超声酸洗、喷淋、烘烤；优选地，所述加工后处理超声酸洗液中添加适量缓蚀剂，缓蚀剂能吸附在叶片基体表面，有效隔绝叶片基体与介质酸的接触，实现对涡轮叶片高温合金基体的保护；优选地，所述超声波发生器功率为32kw，频率为28kHz，在温度为55℃时将工件处理2CN110640339A权利要求书2/2页3min；优选地，所述喷淋装置带有多个喷嘴，均匀分布在喷淋池的空间各个角度。9.如权利要求1所述的涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺,其特征在于，所述质量检测方式优先选用工业CT多角度探伤，也可用X射线检测或超声检测替代。10.权利要求1-9任一项所述的方法制备的具有异形气膜孔的涡轮叶片在制造涡轮式航空发动机或燃气轮机中的应用。3CN110640339A说明书1/6页一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺技术领域[0001]本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种涡轮叶片异形气膜孔的激光加工工艺。背景技术[0002]公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式