一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103276391A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103276391103276391A(43)申请公布日2013.09.04(21)申请号201310222735.4(22)申请日2013.06.05(71)申请人上海电气电站设备有限公司地址200240上海市闵行区江川路333号申请人上海汽轮机厂有限公司(72)发明人刘霞杨仁杰乔尚飞王晓娟李玉艳李铸国张轲(74)专利代理机构上海光华专利事务所31219代理人许亦琳余明伟(51)Int.Cl.C23C24/10(2006.01)F01D5/28(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法(57)摘要本发明属于激光熔覆领域，涉及一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，特别是涉及一种激光熔覆技术制备大型核电汽轮机末级长叶片耐水蚀涂层的方法。本发明提供一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，包括如下步骤：将合金粉末干燥，并将叶片夹持在平台上，叶片处于水平位置；选用半导体激光器；同轴聚焦式送粉系统调节；熔池大小设定；激光熔覆耐水蚀涂层。本发明可用于大型核电汽轮机末级长叶片的耐水蚀涂层的制造方法中，熔覆层硬度分布均匀，上下偏差在10%之内，硬度约为500HV；熔覆层热冲击性能与耐水蚀性能优良；激光熔覆后长叶片变形很小，型面公差符合核电长叶片加工制造技术要求。CN103276391ACN1032769ACN103276391A权利要求书1/1页1.一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，包括如下步骤：1）将合金粉末干燥，并将叶片夹持在平台上，叶片处于水平位置；2）选用半导体激光器，设定激光扫描轨迹，并调节离焦量，使聚焦激光光斑为矩形；3）同轴聚焦式送粉系统调节：使送粉的焦点位置与激光光束的焦点位置重合；调节送粉气流量、送粉盘转速、保护气流量，使送粉均匀连续，并调节尾吹气流量；4）熔池大小设定：通过红外增强CCD摄像机，实时拍摄熔覆过程中熔池温度场图像，温度超过合金粉末熔点的区域为熔池区域，熔池区域像素点总和反应熔池大小；并在激光熔覆前，设定反映熔池大小的熔池像素点为控制变量；5）激光熔覆耐水蚀涂层：激光束按矩形光斑的短边方向移动，采用同轴聚焦式送粉系统同轴同步送粉，在叶片表面凝固形成与叶片基体为冶金结合的熔覆层；熔覆过程中，将反应熔池大小的像素点作为控制变量，实时检测熔池温度场，调整激光器输出功率，闭环控制熔池尺寸恒定在设定的熔池大小。2.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述合金粉末为钴基合金粉末。3.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述叶片表面进行预处理，所述预处理过程包括如下步骤：叶面表面进行除油、除锈，并用溶剂清洗干净。4.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述半导体激光器能量密度在慢轴上为顶帽分布、快轴上为高斯分布。5.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述步骤2中，光斑的尺寸为长×宽=（1.3～14.0）mm×（0.8～3.0）mm。6.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述步骤3中，保护气流量为10～20L/min，送粉汽流量为5～15L/min，尾吹流量为5～15L/min，送粉盘转速为6～15r/min。7.如权利要求1所述的一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，其特征在于，所述步骤5中，激光功率为350～3500W，激光扫描速度V=10～20mm/s，搭接率为40～50%，熔覆层厚度为0.8～3.5mm。8.如权利要求1-7任一权利要求所述的末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法在大型核电汽轮机末级长叶片制造领域的应用。2CN103276391A说明书1/7页一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法技术领域[0001]本发明属于激光熔覆领域，涉及一种末级长叶片耐水蚀涂层的制造方法，特别是涉及一种激光熔覆技术制备大型核电汽轮机末级长叶片耐水蚀涂层的方法。背景技术[0002]核电机组的末级及次末级长叶片在湿蒸汽条件下工作，由于低压缸的温度、压力相对较低，湿蒸汽在运行中易凝结形成小水滴，在很高的圆周速度及离心力作用下，水滴不断冲击叶片，容易造成叶片顶部进汽边的水蚀。叶片水蚀会导致叶片出现蜂窝状组织，严重时会使叶片进汽边边缘呈现锯齿状，形成很多细小的裂纹，甚至会使叶顶边缘形成缺口，造成叶片疲劳强度降低，水蚀发展到一定程度会改变叶片的振动特性，导致机组发生强烈振动，使级效率降低。核电汽轮机末级叶片的长度已经达到1710mm，叶片叶顶圆周速度达到500m/s以上，需要防水蚀区域的面积比