CN101950181A - 涡轮叶片热障涂层厚度控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于热喷涂技术，涉及对涡轮叶片表面热障涂层喷涂方法的改进。厚度控制的步骤如下：计算叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积；测量所喷涂热障涂层底层涂层的密度ρ1和面层涂层的密度ρ2；计算叶片上所喷涂的热障涂层底层涂层的重量和面层涂层的重量；喷涂热障涂层的底层涂层；喷涂热障涂层的面层涂层。本发明能够准确控制涡轮叶片表面热障涂层的厚度，解决了障涂层厚度控制的难题，提高了热障涂层的喷涂精度和叶片的一次交付合格率。
Description
技术领域
本发明属于热喷涂技术，涉及对涡轮叶片表面热障涂层喷涂方法的改进。
背景技术
现代航空发动机大都采用在涡轮叶片表面喷涂热障涂层来提高发动机整体性能，热障涂层厚度的大小直接影响发动机的安全性及使用寿命。由于涡轮叶片扭角大，几何尺寸不规整，无法用千分尺等传统量具测量涂层厚度；涡轮叶片基体采用高温合金，而热障涂层的底层涂层是含有金属物质的涂层，使得涂层厚度测试仪也无法使用。目前，国内生产厂家依靠目测观察和经验控制涂层厚度，使涂层厚度存在很大误差，严重影响热障涂层的喷涂精度和叶片的一次交付合格率。未检索到国外有关的公开文献。
发明内容
本发明的目的是：提出一种能够准确控制涡轮叶片表面热障涂层厚度的喷涂方法，以解决热障涂层厚度控制的难题，提高热障涂层的喷涂精度和叶片的一次交付合格率。
本发明的技术方案是：涡轮叶片热障涂层厚度控制方法，其特征在于，厚度控制的步骤如下：
1、计算叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积，根据设计图纸计算叶片需要喷涂热障涂层部分的面积，叶片表面的气膜孔面积不计算在内；
2、测量所喷涂热障涂层底层涂层的密度ρ1和面层涂层的密度ρ2：在两个已知面积为S的试片上分别均匀喷涂热障涂层的底层涂层和面层涂层，分别用千分尺测量试片上的底层涂层厚度δ1和面层涂层厚度δ2，用分析天平分别测量出喷涂前后试片的重量，得到底层涂层的重量Δg1和面层涂层的重量Δg2，用下式计算热障涂层的密度：
ρ1＝Δg1÷(S×δ1)........................................................[1]
ρ2＝Δg2÷(S×δ2)........................................................[2]
3、计算叶片上所喷涂的热障涂层底层涂层的重量和面层涂层的重量：
根据叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积、图纸规定的底层涂层和面层涂层的厚度以及底层涂层的密度和面层涂层的密度进行计算，得到底层涂层重量的最大值和最小值以及面层涂层的最大值和最小值；
4、喷涂热障涂层的底层涂层：
4.1、用分析天平分称量叶片喷涂前的重量；
4.2、进行底层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后底层涂层的重量，将第一次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；
4.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后底层涂层的重量，将第二次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成底层涂层的喷涂，若第二次喷涂后底层涂层的重量仍然小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；重复步骤4.3，直到底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间为止；
5、喷涂热障涂层的面层涂层：
5.1、用分析天平分称量叶片喷涂底层涂层后、喷涂面层涂层前的重量；
5.2、进行面层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后面层涂层的重量，将第一次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；
5.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后面层涂层的重量，将第二次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成面层涂层的喷涂，若第二次喷涂后面层涂层的重量仍然小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；重复步骤5.3，直到面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间为止。
本发明的优点是：能够准确控制涡轮叶片表面热障涂层的厚度，解决了障涂层厚度控制的难题，提高了热障涂层的喷涂精度和叶片的一次交付合格率。在应用本发明之前，叶片的一次交付合格率最低时不到10％；采本发明以后，叶片的一次交付合格率上升为95％以上。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。涡轮叶片热障涂层厚度控制方法，其特征在于，厚度控制的步骤如下：
1、计算叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积，根据设计图纸计算叶片需要喷涂热障涂层部分的面积，叶片表面的气膜孔面积不计算在内；
2、测量所喷涂热障涂层底层涂层的密度ρ1和面层涂层的密度ρ2：在两个已知面积为S的试片上分别均匀喷涂热障涂层的底层涂层和面层涂层，分别用千分尺测量试片上的底层涂层厚度δ1和面层涂层厚度δ2，用分析天平分别测量出喷涂前后试片的重量，得到底层涂层的重量Δg1和面层涂层的重量Δg2，用下式计算热障涂层的密度：
ρ1＝Δg1÷(S×δ1)......................................................[1]
ρ2＝Δg2÷(S×δ2)......................................................[2]
3、计算叶片上所喷涂的热障涂层底层涂层的重量和面层涂层的重量：
根据叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积、图纸规定的底层涂层和面层涂层的厚度以及底层涂层的密度和面层涂层的密度进行计算，得到底层涂层重量的最大值和最小值以及面层涂层的最大值和最小值；
4、喷涂热障涂层的底层涂层：
4.1、用分析天平分称量叶片喷涂前的重量；
4.2、进行底层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后底层涂层的重量，将第一次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；
4.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后底层涂层的重量，将第二次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成底层涂层的喷涂，若第二次喷涂后底层涂层的重量仍然小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；重复步骤4.3，直到底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间为止；
5、喷涂热障涂层的面层涂层：
5.1、用分析天平分称量叶片喷涂底层涂层后、喷涂面层涂层前的重量；
5.2、进行面层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后面层涂层的重量，将第一次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；
5.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后面层涂层的重量，将第二次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成面层涂层的喷涂，若第二次喷涂后面层涂层的重量仍然小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；重复步骤5.3，直到面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间为止。
实施例1：某机导向叶片涂层厚度控制。
1叶片需要喷涂的面积S0＝122.5CM2，
2测量所喷涂热障涂层密度的试片
试片面积S1＝61.95CM2，
试片上底层厚度：δ1＝0.196mm
试片上面层厚度：δ2＝0.136mm
试片上底层涂层的重量Δg1＝8.3g
试片上底层涂层的重量Δg2＝5.5g
3底层涂层密度ρ1＝Δg1÷(S×δ1)＝8.3÷(61.95×0.0196)＝6.83
面层涂层密度ρ2＝Δg2÷(S×δ2)＝5.5÷(61.95×0.0136)＝6.53
4设计图要求底层涂层厚度0.15-0.21
面层涂层厚度0.10-0.14
5厚度控制底层涂层重量上限＝122.5×0.021×6.83＝17.57
底层涂层重量下限＝122.5×0.015×6.83＝12.55
面层涂层重量上限＝122.5×0.014×6.53＝11.19
面层涂层重量下限＝122.5×0.010×6.53＝8.0
6编制工艺规程时厚度控制要求：
底层重量合格范围：12-17克
面层重量合格范围：8-12克
7实际零件喷涂：
| 序列号 | 吹砂后 | 底层后重量 | 底层增重 | 面层后重量 | 面层增重 |
| 1 | 610.5 | 627.6 | 17.1 | 638.7 | 11.1 |
| 2 | 621.7 | 637.5 | 15.8 | 647.8 | 10.3 |
| 3 | 610.6 | 625.6 | 15 | 637.6 | 12 |
| 4 | 593.4 | 608.7 | 15.3 | 624.7 | 16 |
| 5 | 634.9 | 649.9 | 15 | 661.4 | 11.5 |
实施例2：某机导向叶片涂层厚度控制。
1叶片需要喷涂的面积S0＝163.5CM2，
2测量所喷涂热障涂层密度的试片
试片面积S1＝46.4CM2，
试片上底层厚度：δ1＝0.23mm
试片上面层厚度：δ2＝0.21mm
试片上底层涂层的重量Δg1＝7.8g
试片上面层涂层的重量Δg2＝6.2g
3底涂层密度ρ1＝Δg1÷(S×δ1)＝7.8÷(46.4×0.023)＝7.31g/cm3
面涂层密度ρ2＝Δg2÷(S×δ2)＝6.2÷(46.4×0.021)＝6.36g/cm3
4设计图要求底层涂层厚度0.05-0.10
面层涂层厚度0.10-0.15
5厚度控制底层涂层重量上限＝163.5×0.010×7.31＝11.92
底层涂层重量下限＝163.5×0.005×7.31＝5.96
面层涂层重量上限＝163.5×0.015×6.36＝15.6
面层涂层重量下限＝163.5×0.010×6.36＝10.4
6编制工艺规程时厚度控制要求：
底层重量合格范围：5-8克
面层重量合格范围：8-12克
注：由于零件为双叶片结构，互相遮挡，遮挡区域厚度无法达到规定
要求。喷涂面层时根据实际情况适当调整，要求范围低于理论计算值7实际零件喷涂：
| 序列号 | 吹砂后 | 底层后重量 | 底层增重 | 面层后重量 | 面层增重 |
| 1 | 678.5 | 683.9 | 5.4 | 695 | 11.10 |
| 2 | 684.2 | 690.2 | 6 | 699.3 | 9.10 |
| 3 | 687.9 | 694.8 | 6.9 | 703.8 | 9.00 |
| 4 | 675 | 680 | 5 | 690.8 | 10.80 |
| 5 | 684.3 | 689.9 | 5.6 | 698 | 8.10 |
Claims (1)
1.涡轮叶片热障涂层厚度控制方法，其特征在于，厚度控制的步骤如下：
1.1、计算叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积，根据设计图纸计算叶片需要喷涂热障涂层部分的面积，叶片表面的气膜孔面积不计算在内；
1.2、测量所喷涂热障涂层底层涂层的密度ρ1和面层涂层的密度ρ2：在两个已知面积为S的试片上分别均匀喷涂热障涂层的底层涂层和面层涂层，分别用千分尺测量试片上的底层涂层厚度δ1和面层涂层厚度δ2，用分析天平分别测量出喷涂前后试片的重量，得到底层涂层的重量Δg1和面层涂层的重量Δg2，用下式计算热障涂层的密度：
ρ1＝Δg1÷(S×δ1).........................................................[1]
ρ2＝Δg2÷(S×δ2).........................................................[2]
1.3、计算叶片上所喷涂的热障涂层底层涂层的重量和面层涂层的重量：
根据叶片表面需要喷涂热障涂层部分的面积、图纸规定的底层涂层和面层涂层的厚度以及底层涂层的密度和面层涂层的密度进行计算，得到底层涂层重量的最大值和最小值以及面层涂层的最大值和最小值；
1.4、喷涂热障涂层的底层涂层：
1.4.1、用分析天平分称量叶片喷涂前的重量；
1.4.2、进行底层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后底层涂层的重量，将第一次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；
1.4.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后底层涂层的重量，将第二次喷涂后底层涂层的重量与底层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成底层涂层的喷涂，若第二次喷涂后底层涂层的重量仍然小于底层涂层重量的最小值，则需要继续进行底层涂层的喷涂；重复步骤1.4.3，直到底层涂层的重量位于底层涂层重量的最大值和最小值之间为止；
1.5、喷涂热障涂层的面层涂层：
1.5.1、用分析天平分称量叶片喷涂底层涂层后、喷涂面层涂层前的重量；
1.5.2、进行面层涂层的第一次喷涂，然后用分析天平称量叶片喷涂后的重量，得到第一次喷涂后面层涂层的重量，将第一次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；
1.5.3、进行第二次喷涂，再次称重得到第二次喷涂后面层涂层的重量，将第二次喷涂后面层涂层的重量与面层涂层重量的最小值进行比较，若第二次喷涂后面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间，则完成面层涂层的喷涂，若第二次喷涂后面层涂层的重量仍然小于面层涂层重量的最小值，则需要继续进行面层涂层的喷涂；重复步骤1.5.3，直到面层涂层的重量位于面层涂层重量的最大值和最小值之间为止。
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| CN (1) | CN101950181B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105513047A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-20 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种零件表面喷漆重量计算方法 |
| CN110686636A (zh) * | 2018-07-06 | 2020-01-14 | 深南电路股份有限公司 | 在镀层过程中测量镀层厚度的方法及镀层设备 |
| CN113721233A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种多联体涡轮导向叶片热障涂层厚度三维光学测量方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284697A (en) * | 1992-08-13 | 1994-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Composite structures having organic matrices and duplex zinc/ceramic fire barriers |
| JPH0967632A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Hitachi Ltd | 耐酸化耐食性被覆用合金、及び耐酸化耐食性被覆層を備えた耐熱部材 |
| US6803135B2 (en) * | 2003-02-24 | 2004-10-12 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Thermal barrier coating having low thermal conductivity |
| CN1626774A (zh) * | 2003-12-12 | 2005-06-15 | 通用电气公司 | 在涡轮机中获得不均匀密封间隙的喷涂的应用 |
| CN101243329A (zh) * | 2005-08-17 | 2008-08-13 | 西门子公司 | 确定涡轮机至少一个叶片的热障涂层厚度的方法、实施该方法的相应热障涂层层厚测量装置及该方法和热障涂层厚度测量装置的应用 |
-
2010
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5284697A (en) * | 1992-08-13 | 1994-02-08 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Composite structures having organic matrices and duplex zinc/ceramic fire barriers |
| JPH0967632A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Hitachi Ltd | 耐酸化耐食性被覆用合金、及び耐酸化耐食性被覆層を備えた耐熱部材 |
| US6803135B2 (en) * | 2003-02-24 | 2004-10-12 | Chromalloy Gas Turbine Corporation | Thermal barrier coating having low thermal conductivity |
| CN1626774A (zh) * | 2003-12-12 | 2005-06-15 | 通用电气公司 | 在涡轮机中获得不均匀密封间隙的喷涂的应用 |
| CN101243329A (zh) * | 2005-08-17 | 2008-08-13 | 西门子公司 | 确定涡轮机至少一个叶片的热障涂层厚度的方法、实施该方法的相应热障涂层层厚测量装置及该方法和热障涂层厚度测量装置的应用 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105513047A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-20 | 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 | 一种零件表面喷漆重量计算方法 |
| CN110686636A (zh) * | 2018-07-06 | 2020-01-14 | 深南电路股份有限公司 | 在镀层过程中测量镀层厚度的方法及镀层设备 |
| CN113721233A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-30 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种多联体涡轮导向叶片热障涂层厚度三维光学测量方法 |
| CN113721233B (zh) * | 2021-08-30 | 2023-09-19 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种多联体涡轮导向叶片热障涂层厚度三维光学测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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