CN103659024B - 用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其能有效避免激光熔覆时与叶冠锁口的干涉，并且能保证最终加工后熔覆层从背弧至进气边逐渐增厚，确保叶片进气边附近激光熔覆层厚度满足不同位置对耐水蚀性的要求。其特征在于：坡口位置沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，进气边侧面与叶片内弧型面垂直连接。

Description

用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构
技术领域
本发明涉及汽轮机叶片加工技术领域，尤其是涉及汽轮机叶片进气边激光熔覆领域，具体为用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构。
背景技术
汽轮机末级叶片在高速运转过程中容易使叶片顶部进气边产生点蚀而失效，叶片抗水蚀能力直接影响到汽轮机叶片的使用寿命及机组的安全运行，传统的汽轮机叶片采用钎焊司太立合金片贴合在进气边与一致的槽型上，来进行进气边强化，合金片厚度均匀，为0.8~1mm，然而进气边位置对耐水蚀性要求并不一致，在厚度相同的情况下进气边转接处率先严重水蚀。
激光熔覆是目前较为先进的激光表面强化技术之一，熔覆金属与母材为冶金结合，其强度高于传统钎焊。但是，在激光熔覆时叶片叶冠锁口会对熔覆产生干涉，同时叶片不同部位对耐水蚀要求也不尽相同，因此设计合理的激光熔覆坡口结构，对于提高激光熔覆质量、保证激光熔覆层厚度从而满足不同部分耐水蚀性要求尤为重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其能有效避免激光熔覆时与叶冠锁口的干涉，并且能保证最终加工后熔覆层从背弧至进气边逐渐增厚，确保叶片进气边附近激光熔覆层厚度满足不同位置对耐水蚀性的要求。
其技术方案是这样的，其特征在于：坡口位置沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，所述进气边侧面与叶片内弧型面垂直连接。
其进一步特征在于：
　　所述平滑圆弧曲面由圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC依次平滑过渡连接构成，所述圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC在叶片内弧型面的投影长度之和为坡口宽度a，所述圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度以及所述进气边侧面高度e之和为坡口高度d；
　　所述圆弧面RA的圆弧半径为4～7mm，所述圆弧面RB的圆弧半径为7.4～11mm，所述圆弧面RC的圆弧半径为2.5～4mm；
　　所述坡口宽度a为9～11mm,所述圆弧面RB在叶片内弧型面的投影长度b为5.4～6.9mm，所述圆弧面RC在叶片内弧型面的投影长度c为0.5～1mm；
　　所述坡口高度d为7～9mm，所述圆弧面RB在叶片进气边侧面的投影长度g为1.5～2.2mm，所述圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度f为0.5～1.0mm，所述进气边侧面高度e为2.4～3.5mm；
　　所述坡口长度为150～800mm；
　　所述进气边侧面位置由叶片最终尺寸的进气边位置向进气边内侧偏置1.5～2.0mm；
　　所述坡口位于叶根侧的端部与叶根侧母材采用圆弧半径为20～30mm的圆弧过渡连接。
本发明用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构的有益效果在于：其坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，因而能够有效避免叶片叶冠锁口对激光熔覆的干涉，同时保证激光熔覆处母材底面平滑，确保熔覆后熔池底部不产生未熔合及裂纹等缺陷，从而保证激光熔覆质量；同时，其坡口的平滑圆弧曲面由三段圆弧面依次平滑过渡连接而成，并通过控制坡口宽度、高度及长度来满足叶片进气边不同位置对耐水蚀性的要求，使得在进行激光熔覆时能够根据叶片进气边不同位置的要求合理分配熔覆层厚度，从而保证叶片进气边的防水蚀性能，保证叶片的使用寿命，并确保汽轮机叶片的安全运行。
附图说明
图1为本发明用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构的截面示意图；
　　图2为本发明用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构在汽轮机叶片上的位置示意图。
具体实施方式
见图1和图2，本发明用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其坡口位置沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面C和进气边侧面A平滑过渡连接构成，进气边侧面A与叶片内弧型面B垂直连接。图2中，1为叶片叶冠锁口位置，2为叶片进气边激光熔覆坡口，3为叶片进气边激光熔覆坡口位于叶根侧的端部位置示意。
平滑圆弧曲面由圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC依次平滑过渡连接构成，圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧曲面RC在叶片内弧型面的投影长度之和为坡口宽度a，圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度以及进气边侧面高度e之和为坡口高度d；
　　圆弧面RA的圆弧半径为4～7mm，圆弧面RB的圆弧半径为7.4～11mm，所述圆弧面RC的圆弧半径为2.5～4mm；
　　坡口宽度a为9～11mm，圆弧面RB在叶片内弧型面的投影长度b为5.4～6.9mm，圆弧面RC在叶片内弧型面的投影长度c为0.5～1mm；
　　坡口高度d为7～9mm，圆弧面RB在叶片进气边侧面的投影长度g为1.5～2.2mm，圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度f为0.5～1.0mm，进气边侧面高度e为2.4～3.5mm；
　　坡口长度为150～800mm；
　　进气边侧面A位置由叶片最终尺寸的进气边位置向进气边内侧偏置1.5～2.0mm；坡口位于叶根侧端部3与叶根侧母材采用圆弧半径为20～30mm的圆弧过渡连接。
下面结合具体实施例详细描述本发明坡口结构：
　　实施例一：
　　一种叶身长度为40.5英寸的汽轮机叶片，其坡口形状是这样的通过圆弧半径为7mm的圆弧面RA、圆弧半径为9.6mm的圆弧面RB、圆弧半径为3mm的圆弧面RC依次平滑过渡连接保证激光熔覆处母材底面平滑，确保熔覆后熔池底部不产生未熔合及裂纹等缺陷，防水蚀范围，宽度a为10mm，高度d为7mm，通过b=6mm、c=0.5mm、e=2.5mm、f=0.5mm、g=1.5mm确定三个圆弧面过渡位置，使得激光熔覆坡口形成一个向进气边倾斜坡度，保证最终加工后熔覆层从背弧至进气边逐渐增厚，该坡口长度为180mm，进气边侧面A较叶片最终尺寸的进气边位置向向进气边内侧偏置1.5mm，B面为叶片内弧型面，叶跟侧母材与熔覆坡口采用圆弧半径为20mm的圆弧过渡。该坡口经过激光熔覆后确保了该40.5英寸叶片进气边附近激光熔覆层厚度满足不同位置对耐水蚀性的要求。
实施例二：
　　一种叶身长度为50英寸的汽轮机叶片，其坡口形状是这样的通过圆弧半径为7mm的圆弧面RA、圆弧半径为为11mm的圆弧面RB、圆弧半径为2.5mm的圆弧面RC三个圆弧面平滑过渡连接保证激光熔覆处母材底面平滑，确保熔覆后熔池底部不产生未熔合及裂纹等缺陷，防水蚀范围，坡口宽度a为11mm，高度d为9mm，通过b=6.9mm、c=1mm、e=2.5mm、f=0.5mm、g=2.2mm确定三个圆弧面过渡位置，使得激光熔覆坡口形成一个向进气边倾斜坡度，保证最终加工后熔覆层从背弧至进气边逐渐增厚，该坡口长度为350mm，进气边侧面A较叶片最终尺寸的进气边位置向进气边内侧偏置2mm，B面为叶片内弧型面，叶跟侧母材与熔覆坡口采用圆弧半径为25mm的圆弧过渡。该坡口经过激光熔覆后确保了该50英寸叶片进气边附近激光熔覆层厚度满足不同位置对耐水蚀性的要求。

Claims (7)

1.用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：坡口位置沿汽轮机叶片进气边方向由叶片叶冠向叶根延伸，坡口截面为一由叶片背弧向叶片进气边倾斜的平滑圆弧曲面和进气边侧面平滑过渡连接构成，所述进气边侧面与叶片内弧型面垂直连接；
所述平滑圆弧曲面由圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC依次平滑过渡连接构成，所述圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC在叶片内弧型面的投影长度之和为坡口宽度a，所述圆弧面RA、圆弧面RB以及圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度以及所述进气边侧面高度e之和为坡口高度d。
2.根据权利要求1所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述圆弧面RA的圆弧半径为4～7mm,所述圆弧面RB的圆弧半径为7.4～11mm，所述圆弧面RC的圆弧半径为2.5～4mm。
3.根据权利要求2所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述坡口宽度a为9～11mm,所述圆弧面RB在叶片内弧型面的投影长度b为5.4～6.9mm，所述圆弧面RC在叶片内弧型面的投影长度c为0.5～1mm。
4.根据权利要求3所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述坡口高度d为7～9mm，所述圆弧面RB在叶片进气边侧面的投影长度g为1.5～2.2mm，所述圆弧面RC在叶片进气边侧面的投影长度f为0.5～1.0mm，所述进气边侧面高度e为2.4～3.5mm。
5.根据权利要求4所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述坡口长度为150～800mm。
6.根据权利要求5所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述进气边侧面位置由叶片最终尺寸的进气边位置向进气边内侧偏置1.5～2.0mm。
7.根据权利要求6所述的用于汽轮机叶片进气边激光熔覆的坡口结构，其特征在于：所述坡口位于叶根侧的端部与叶根侧母材采用圆弧半径为20～30mm的圆弧过渡连接。
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