一种基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法.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CN106768441A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611191440.5(22)申请日2016.12.21(71)申请人中国燃气涡轮研究院地址621703四川省绵阳市305信箱(72)发明人徐毅熊庆荣陈洪敏程新琦刘先富(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人杜永保(51)Int.Cl.G01K7/02(2006.01)C23C4/134(2016.01)C23C4/11(2016.01)C23C4/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法(57)摘要本发明属于航空测试技术领域，具体涉及一种在金属表面用高温绝缘涂层固定微细热电偶，是热电偶测试技术的拓展。本发明通过对涡轮叶片表面处理、等离子喷涂将耐高温绝缘材料Al2O3粉末熔融后喷射到涡轮叶片基体上，使涂层与涡轮叶片基体之间形成牢固的冶金结合，然后将微细热电偶固定在绝缘涂层上。微细热电偶测量端采用平行焊或球形焊固定在基体表面，再通过柔性引线技术，完成信号的传输与获取。本发明基于高温绝缘涂层固定微细热电偶，用微细热电偶精确的测量出了涡轮转子叶片的表面温度。CN106768441ACN106768441A权利要求书1/1页1.一种基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：涡轮叶片表面预处理：首先将涡轮叶片榫槽用遮蔽胶带或机械遮蔽方法进行保护，其后对预安装固定微细热电偶位置进行喷砂；喷砂处理完成后，用清洁干燥的压缩空气吹净残留砂粒；使用无水乙醇对涡轮叶片表面进行超声清洗；最后使用热风枪或电吹风吹干试片表面；步骤2：绝缘层制备：对不需喷涂绝缘层的部位用高温绝缘胶带保护后，用等离子喷枪喷涂绝缘层，喷嘴垂直于涡轮叶片表面，使涂层与涡轮叶片基体之间形成牢固的冶金结合，形成绝缘层；步骤3：功能层制备：首先将微细热电偶测量端采用平行焊焊接在涡轮叶片表面测温点位置，其后用宽度约为1mm～2mm的高温胶带，间隔2mm～5mm将微细热电偶引线端粘贴于所述喷涂绝缘层的涡轮叶片表面上，再用等离子喷涂固定微细热电偶。喷涂时，沿微细热电偶测量端向引线端方向移动喷涂，喷涂厚度以刚刚覆盖微细热电偶为宜；步骤4：保护层制备：首先除去覆盖在微细热电偶上的高温绝缘胶带，并对已喷涂高温绝缘涂层的部位采用所述的高温胶带进行保护。其后对半固定状态的微细热电偶再次等离子喷涂，使微细热电偶全部被涂层覆盖保护；步骤5：测试线引出将微细热电偶引线用高温合金薄片沿涡轮叶片缘板、榫头方向全程采用点焊引出，点焊高温合金薄片时，在受力部位的高温合金薄片应翻边，防止高温合金薄片损伤微细热电偶的绝缘；所述微细热电偶引线通过滑环引电器或遥测系统接入温度采集系统进行信号采集，进行所述涡轮叶片表面温度测量。2.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于，步骤1中涡轮叶片表面喷砂处理，砂粒采用18～24目700～1000μm的氧化铝砂子，喷砂压力为0.4～0.5MPa；使用无水乙醇进行超声清洗时间不少于10min。3.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于，步骤2中所述等离子喷涂绝缘涂层是以等离子射流为热源，将Al2O3粉末瞬间加热、加速，熔融或半熔融状态的粒子以一定速度喷射至涡轮叶片表面，喷枪电流480A、电压70V、主气流量约50L/min，喷嘴垂直于涡轮叶片表面并距离约90mm左右，形成绝缘层，涂层厚度约30μm左右。4.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于，步骤3中所述微细热电偶直径是0.1mm的K型(或S型)热电偶裸丝，所述功能层厚度为0.13mm～0.22mm。5.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于，步骤4中所述保护层厚度为0.13mm～0.22mm。6.根据权利要求1所述的基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法，其特征在于，步骤5中所述高温合金薄片厚度为0.05mm～0.08mm。2CN106768441A说明书1/4页一种基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法技术领域[0001]本发明属于航空测试技术领域，具体涉及一种基于等离子喷涂的涡轮叶片温度测量方法。背景技术[0002]涡轮是航空发动机三大关键部件之一。为了提高推重比，一个重要技术途径是提高涡轮前温度。通常燃烧室出口燃气温度分布不均匀,表现为具有高温核心的燃气流，这将导致涡轮进口处温度的非均匀性进一步增强。承受着巨大热负荷的涡轮转子叶片还在炽热的高温高压燃气流中高速旋转，非常大的热梯度将使涡轮叶片经受严重的热应力和应变，涡轮叶片的蠕变寿命将会大幅度下降。