CN111763809B - 一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于零件表面处理技术领域，涉及一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置及装配方法；该装置由夹具(2)、垫片(3)、三通阀(4)、水浴箱(5)、超声源(6)、填充剂注入泵(7)、高压水泵(8)和压缩空气泵(9)组成；该装置和装配方法可实现将填充剂完全填满叶片内部空腔和微小管道的效果，防止弹丸通过进气孔和排气孔进入叶片内部；采用三通阀的设计，可有效将填充剂、高压水和压缩空气分别注入叶片内腔，从而实现内腔被保护与高效清理的双重要求；采用水浴加热，可提高填充剂的流动性，另外，采用辅助超声源，可以有效地促进填充剂与内腔壁的脱落，提高清理效率。

Description

一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置及装配方法
技术领域
本发明属于零件表面处理技术领域，涉及一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置及装配方法。
背景技术
随着航空发动机性能的提高，涡轮叶片逐渐采用空心结构的方式来冷却，叶片内部存在空腔(尺寸≤10mm)和大量微小尺寸的冷却通道(直径100μm～5000μm)，冷却气体从叶片榫头顶部的进气孔进入叶片内部，从叶身表面的排气孔排出，从而降低叶片内部温度，确保叶片的服役安全。
喷丸强化是一种提高涡轮叶片榫头服役寿命的有效方式。但是，在喷丸过程中，细小的弹丸极易进入叶片内部的空腔和冷却通道，从而造成堵塞，导致叶片冷却失效而报废。因此，亟需改进空心叶片内腔禁喷区的保护方法，防止弹丸的进入。目前，传统的保护方法仅采用胶带遮蔽进气孔和排气孔的方式，具有以下不足：1)在喷丸过程中，叶片的内腔并未被保护，一旦胶带粘贴不牢靠而被吹开，大量弹丸将进入内腔造成堵塞；2)喷丸后的拆卸清理过程中，由于叶片内腔未填充材料，弹丸极易通过进气孔和排气孔进入内腔造成堵塞。
发明内容
本发明的目的是：提出一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置及装配方法，可解决喷丸过程中微小弹丸进入叶片内腔造成堵塞报废的难题，降低叶片报废率，满足大规模生产需求。
本发明的技术方案是：
一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：该装置由夹具2、垫片3、三通阀4、水浴箱5、超声源6、填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9组成；夹具2分为右夹具201和左夹具202，其中右夹具201设有单个榫槽，尺寸与叶片1的榫头101呈间隙配合；而左夹具202与三通阀4相连，左夹具202的内部有管道，左夹具202和右夹具201之间有垫片3，垫片3与叶片1的榫头顶部相连，垫片3的内部有管道；组装后，叶片1的排气孔103、榫头101的顶部进气口、垫片3的内部管道、左夹具202的内部管道和三通阀4组成一个通路；装有叶片1的夹具2可放置在水浴箱5中，水浴箱5的下部有超声源6；三通阀4通过三通分别与填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9相连。垫片3采用橡胶或海绵材质。
左夹具202与三通阀4以螺纹方式连接。右夹具201和左夹具202通过螺栓连接。左夹具202的内部管道与垫片3的内部管道直径相同，比排气孔103的管道直径大1-10倍。
一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置的装配方法，其特征在于：
1将叶片1的榫头101放入右夹具201的榫槽中，将垫片3放在右夹具201和左夹具202之间，拧紧螺栓；
2将装有叶片1的夹具2放入水浴箱5中保温1～60min，打开三通阀4和填充剂注入泵7，将填充剂注入空心叶片的内部空腔和管道中，目视可见填充剂从叶片表面的排气孔排出，关闭三通阀4和填充剂注入泵7，取出装有叶片1的夹具2冷却至常温；
3将装有叶片1的夹具2放入水浴箱5中保温，打开超声源6超声后，打开三通阀和高压水泵8，将高压水注入空心叶片的内部空腔和管道，目视可见叶片表面的排气孔先排出填充剂，后排出稳定的水射流，关闭三通阀和高压水泵8；
4将装有叶片1的夹具2取出，打开三通阀4和压缩空气泵9，将压缩空气注入空心叶片的内部空腔和管道，直至叶片表面的排气孔无水流或水滴排出。
所述水浴箱5中保温时间为1～60min。所述超声源6中超声时间为1～60min。
所述填充剂为石蜡、松香、POE、EVA或EPDM中的一种。所述水浴炉水温范围为95℃～100℃。
本发明的优点是：
其一，该装置和方法可实现将填充剂完全填满叶片内部空腔和微小管道的效果，防止弹丸通过进气孔和排气孔进入叶片内部；
其二，该装置采用三通阀的设计，可有效将填充剂、高压水和压缩空气分别注入叶片内腔，从而实现内腔被保护与高效清理的双重要求；
其三，该装置采用水浴加热，可提高填充剂的流动性，另外，采用辅助超声源，可以有效地促进填充剂与内腔壁的脱落，提高清理效率。
附图说明
图1为本发明叶片1装入保护装置后结构示意图
图2为叶片1装入夹具2后结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明：
一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：该装置由夹具2、垫片3、三通阀4、水浴箱5、超声源6、填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9组成；夹具2分为右夹具201和左夹具202，其中右夹具201设有单个榫槽，尺寸与叶片1的榫头101呈间隙配合；而左夹具202与三通阀4相连，左夹具202的内部有管道，左夹具202和右夹具201之间有垫片3，垫片3与叶片1的榫头顶部相连，垫片3的内部有管道；组装后，叶片1的排气孔103、榫头101的顶部进气口、垫片3的内部管道、左夹具202的内部管道和三通阀4组成一个通路；装有叶片1的夹具2可放置在水浴箱5中，水浴箱5的下部有超声源6；三通阀4通过三通分别与填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9相连。所述垫片3采用橡胶或海绵材质。
左夹具202与三通阀4以螺纹方式连接。右夹具201和左夹具202通过螺栓连接。左夹具202的内部管道与垫片3的内部管道直径相同，比排气孔103的管道直径大1-10倍。
一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置的装配方法，其特征在于：
1将叶片1的榫头101放入右夹具201的榫槽中，将垫片3放在右夹具201和左夹具202之间，拧紧螺栓；
2将装有叶片1的夹具2放入水浴箱5中保温1～60min，打开三通阀4和填充剂注入泵7，将填充剂注入空心叶片的内部空腔和管道中，目视可见填充剂从叶片表面的排气孔排出，关闭三通阀4和填充剂注入泵7，取出装有叶片1的夹具2冷却至常温；
3将装有叶片1的夹具2放入水浴箱5中保温，打开超声源6超声后，打开三通阀和高压水泵8，将高压水注入空心叶片的内部空腔和管道，目视可见叶片表面的排气孔先排出填充剂，后排出稳定的水射流，关闭三通阀和高压水泵8；
4将装有叶片1的夹具2取出，打开三通阀4和压缩空气泵9，将压缩空气注入空心叶片的内部空腔和管道，直至叶片表面的排气孔无水流或水滴排出。
所述水浴箱5中保温时间为1～60min。所述超声源6中超声时间为1～60min。
所述填充剂为石蜡、松香、POE、EVA或EPDM中的一种。所述水浴炉水温范围为95℃～100℃。
本发明的工作原理是：
该专利设计了与叶片榫头相配套的夹具，可有效固定叶片，并且夹具内部存在连通管道，确保叶片榫头顶部的进气孔通过夹具与三通阀相连接；而垫片可确保密封良好；整个夹具、叶片和三通阀可放置在水浴池中加热保温，实现填充剂被充分均匀地加热，确保填充剂均匀流动至叶片内部空腔和微小管道内，从而保障叶片内腔填充均匀性。当喷丸结束后，需要清理掉填充剂，采用高压水清理受热后的填充剂，并辅助超声振动加速填充剂的剥离，从而提高工作效率；最后采用压缩空气清理叶片内腔残留的水，确保叶片内部干燥。
实施例1一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，由夹具2、垫片3、三通阀4、水浴箱5、超声源6、填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9组成；夹具2分为右夹具201和左夹具202，其中右夹具201设有单个榫槽，尺寸与叶片1的榫头101呈间隙配合；而左夹具202与三通阀4以螺纹方式相连，左夹具202的内部有管道，左夹具202和右夹具201之间有垫片3，垫片3与叶片1的榫头顶部相连，垫片3的内部有管道，右夹具201和左夹具202通过螺栓连接；组装后，叶片1的排气孔103、榫头101的顶部进气口、垫片3的内部管道、左夹具202的内部管道和三通阀4组成一个通路，左夹具202的内部管道与垫片3的内部管道直径相同，比排气孔103的管道直径大5倍；装有叶片1的夹具2可放置在水浴箱5中，水浴箱5的下部有超声源6；三通阀4通过三通分别与填充剂注入泵7、高压水泵8和压缩空气泵9相连。垫片3采用橡胶材质。
本实施例采用的填充剂为石蜡。
一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置的装配方法如下：
1将叶片1的榫头101放入右夹具201的榫槽中，将垫片3放在右夹具201和左夹具202之间，拧紧螺栓；
2将装有叶片1的夹具2放入95℃水温的水浴箱5中保温1min，打开三通阀4和填充剂注入泵7，将填充剂注入空心叶片的内部空腔和管道中，目视可见填充剂从叶片表面的排气孔排出后，关闭三通阀4和填充剂注入泵7，取出装有叶片1的夹具2冷却至常温；
3将装有叶片1的夹具2放入水浴箱5中保温1min，打开超声源6超声1min后，打开三通阀和高压水泵8，将高压水注入空心叶片的内部空腔和管道，目视可见叶片表面的排气孔先排出填充剂，后排出稳定的水射流，关闭三通阀和高压水泵8；
4将装有叶片1的夹具2取出，打开三通阀4和压缩空气泵9，将压缩空气注入空心叶片的内部空腔和管道，直至叶片表面的排气孔无水流或水滴排出。
所述填充剂为石蜡、松香、POE、EVA或EPDM中的一种。所述水浴炉水温范围为95℃～100℃。
实施例2
水浴保温时间为60min，超声时间为60min，垫片采用海绵材质，填充剂采用松香。

Claims (10)

1.一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：该装置由夹具(2)、垫片(3)、三通阀(4)、水浴箱(5)、超声源(6)、填充剂注入泵(7)、高压水泵(8)和压缩空气泵(9)组成；夹具(2)分为右夹具(201)和左夹具(202)，其中右夹具(201)设有单个榫槽，尺寸与叶片(1)的榫头(101)呈间隙配合；而左夹具(202)与三通阀(4)相连，左夹具(202)的内部有管道，左夹具(202)和右夹具(201)之间有垫片(3)，垫片(3)与叶片(1)的榫头顶部相连，垫片(3)的内部有管道；组装后，叶片(1)的排气孔(103)、榫头(101)的顶部进气口、垫片(3)的内部管道、左夹具(202)的内部管道和三通阀(4)组成一个通路；装有叶片(1)的夹具(2)可放置在水浴箱(5)中，水浴箱(5)的下部有超声源(6)；三通阀(4)通过三通分别与填充剂注入泵(7)、高压水泵(8)和压缩空气泵(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：所述垫片(3)采用橡胶或海绵材质。
3.根据权利要求1所述的一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：所述左夹具(202)与三通阀(4)以螺纹方式连接。
4.根据权利要求1所述的一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：所述右夹具(201)和左夹具(202)通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置，其特征在于：所述左夹具(202)的内部管道与垫片(3)的内部管道直径相同，比排气孔(103)的管道直径大1-10倍。
6.根据权利要求1所述的一种空心叶片内腔禁喷区的保护装置的装配方法，其特征在于：
1)将叶片(1)的榫头(101)放入右夹具(201)的榫槽中，将垫片(3)放在右夹具(201)和左夹具(202)之间，拧紧螺栓；
2)将装有叶片(1)的夹具(2)放入水浴箱(5)中保温1～60min，打开三通阀(4)和填充剂注入泵(7)，将填充剂注入空心叶片的内部空腔和管道中，目视可见填充剂从叶片表面的排气孔排出，关闭三通阀(4)和填充剂注入泵(7)，取出装有叶片(1)的夹具(2)冷却至常温；
3)将装有叶片(1)的夹具(2)放入水浴箱(5)中保温，打开超声源(6)超声后，打开三通阀和高压水泵(8)，将高压水注入空心叶片的内部空腔和管道，目视可见叶片表面的排气孔先排出填充剂，后排出稳定的水射流，关闭三通阀和高压水泵8；
4)将装有叶片( 1) 的夹具( 2) 取出，打开三通阀(4)和压缩空气泵(9)，将压缩空气注入空心叶片的内部空腔和管道，直至叶片表面的排气孔无水流或水滴排出。
7.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于：所述水浴箱(5)中保温时间为1～60min。
8.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于：所述超声源(6)中超声时间为1～60min。
9.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于：所述填充剂为石蜡、松香、POE、EVA或EPDM中的一种。
10.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于：所述水浴炉水温范围为95℃～100℃。
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