CN114043076B - 一种涡轮叶片缺陷件制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮叶片缺陷件制备方法，采用超快皮秒微孔加工机床对涡轮叶片进行裂纹刻蚀，其步骤如下：取正常无缺陷的涡轮叶片试件，并将取用的涡轮叶片通过夹具夹装在超快皮秒微孔加工机床的转盘上；利用超快皮秒微孔加工机床上的测距探头对涡轮叶片试件的加工面进行校正，使得涡轮叶片试件的裂纹刻蚀方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉起始加工点；根据涡轮叶片试件上预刻蚀裂纹的尺寸和形状设定超快皮秒微孔加工机床的数控加工参数；启动超快皮秒微孔加工机床按照步骤3设定的加工参数对涡轮叶片试件进行裂纹刻蚀，并在刻蚀的同时对涡轮叶片试件的加工位点进行吹扫除渣，直至涡轮叶片试件上裂纹刻蚀完成，其加工工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于机械探伤技术领域，尤其涉及一种涡轮叶片缺陷件制备方法。
背景技术
电涡流探伤检查作为一项无损检查技术，应用于涡轮叶片尾缘表面或近表面层缺陷(尤其是表面微裂纹)的检测上，传统的探伤检测工艺缺少典型的带缺陷叶片进行试验，工艺不完善，需制作缺陷模拟件进行工艺分析以完善工艺，然而缺陷模拟件的制作要求精度高，缺陷模拟件的微裂纹宽度在0.13mm以内，长度为1mm，深度为0.5-1mm，使用传统加工方式如电脉冲加工难以实现，且加工困难，从而造成涡流探伤工艺得不到完善，检测评判时认知度低，叶片质量不受控，存在质量隐患。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种加工简单，且加工精度高的涡轮叶片缺陷件制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种涡轮叶片缺陷件制备方法，采用超快皮秒微孔加工机床对涡轮叶片进行裂纹刻蚀，其步骤如下：
步骤1：取正常无缺陷的涡轮叶片试件，并将取用的所述涡轮叶片通过夹具夹装在所述超快皮秒微孔加工机床的转盘上；
步骤2：利用超快皮秒微孔加工机床上的测距探头对涡轮叶片试件的加工面进行校正，使得涡轮叶片试件的裂纹刻蚀方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉起始加工点；
步骤3：根据涡轮叶片试件上预刻蚀裂纹的尺寸和形状设定超快皮秒微孔加工机床的数控加工参数；
步骤4：启动超快皮秒微孔加工机床按照步骤3设定的加工参数对涡轮叶片试件进行裂纹刻蚀，并在刻蚀的同时对涡轮叶片试件的加工位点进行吹扫除渣，直至涡轮叶片试件上裂纹刻蚀完成，即可将超快皮秒微孔加工机床停机，并将刻蚀完成后的涡轮叶片试件拆下。
上述技术方案中所述步骤2中所述超快皮秒微孔加工机床根据测距探头所测得的激光发射头至涡轮叶片试件的间距来调整转盘角度，以使得涡轮叶片试件的加工方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉记录起始加工点。
上述技术方案中所述步骤3中预刻蚀的裂纹的宽度在0.13mm以内，长度为1mm，深度为0.5-1mm，并将数控加工参数的加工起始点设置为起始加工点。
上述技术方案中所述步骤3中在加工参数设置完成后，需打开超快皮秒微孔加工机床的旋切扫描软件，结合叶片材料的损伤阈值及模拟裂纹的尺寸，调配激光头的激光加工参数与预刻蚀的裂纹的宽度相匹配。
上述技术方案中所述激光加工参数包括激光功率、激光起始角度、激光扫描圈数、扫描时间、扫描层数。
上述技术方案中所述步骤4中吹扫除渣包括同轴吹气除渣和旁轴吹气除渣。
上述技术方案的有益效果在于：其加工工艺简单，利用激光刻蚀的原理通过皮秒激光光束在涡轮叶片试件上刻蚀出微裂纹，其加工精度高，同时解决了涡流检测工艺不完善的问题，使涡轮叶片质量得以保证。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本实施例提供了一种涡轮叶片缺陷件制备方法，采用超快皮秒微孔加工机床对涡轮叶片进行裂纹刻蚀，其步骤如下：
步骤1：取正常无缺陷的涡轮叶片试件，并将取用的所述涡轮叶片通过夹具夹装在所述超快皮秒微孔加工机床的转盘上；
步骤2：利用超快皮秒微孔加工机床上的测距探头对涡轮叶片试件的加工面进行校正，使得涡轮叶片试件的裂纹刻蚀方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉起始加工点；
步骤3：根据涡轮叶片试件上预刻蚀裂纹的尺寸和形状设定超快皮秒微孔加工机床的数控加工参数；
步骤4：启动超快皮秒微孔加工机床按照步骤3设定的加工参数对涡轮叶片试件进行裂纹刻蚀，并在刻蚀的同时对涡轮叶片试件的加工位点进行吹扫除渣，直至涡轮叶片试件上裂纹刻蚀完成，即可将超快皮秒微孔加工机床停机，并将刻蚀完成后的涡轮叶片试件拆下。
其中，所述超快皮秒微孔加工机床可采用中国科学院西安光学精密机械研究所生产的mecrodrill-100超快皮秒微孔加工机床。
上述技术方案中所述步骤2中所述超快皮秒微孔加工机床根据测距探头所测得的激光发射头至涡轮叶片试件的间距来调整转盘角度，以使得涡轮叶片试件的加工方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉记录起始加工点。
上述技术方案中所述步骤3中预刻蚀的裂纹的宽度在0.13mm以内，长度为1mm，深度为0.5-1mm，并将数控加工参数的加工起始点设置为起始加工点。
上述技术方案中所述步骤3中在加工参数设置完成后，需打开超快皮秒微孔加工机床的旋切扫描软件，结合叶片材料的损伤阈值及模拟裂纹的尺寸，调配激光头的激光加工参数与预刻蚀的裂纹的宽度相匹配。
上述技术方案中所述激光加工参数包括激光功率、激光起始角度、激光扫描圈数、扫描时间和扫描层数。其中，所述超快皮秒微孔加工机床在进行微裂纹刻蚀时上位机的主要参数如下：激光功率为12w，旋切偏转角为0.1，变半径圈数为4；下位机主要参数如下：进给速度F＝10，Z轴单层进给0.09mm，吹扫除渣时辅助吹气压力为0.5Mpa。
上述技术方案中所述步骤4中吹扫除渣包括同轴吹气除渣和旁轴吹气除渣，由于微裂纹的宽度尺寸极小，在加工时排渣不便时残渣极易阻挡激光束从而影响加工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种涡轮叶片缺陷件制备方法，其特征在于，采用超快皮秒微孔加工机床对涡轮叶片进行裂纹刻蚀，其加工步骤如下：
步骤1：取正常无缺陷的涡轮叶片试件，并将取用的所述涡轮叶片通过夹具夹装在所述超快皮秒微孔加工机床的转盘上；
步骤2：利用超快皮秒微孔加工机床上的测距探头对涡轮叶片试件的加工面进行校正，使得涡轮叶片试件的裂纹刻蚀方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉起始加工点；
步骤3：根据涡轮叶片试件上预刻蚀裂纹的尺寸和形状设定超快皮秒微孔加工机床的数控加工参数；
步骤4：启动超快皮秒微孔加工机床按照步骤3设定的加工参数对涡轮叶片试件进行裂纹刻蚀，并在刻蚀的同时对涡轮叶片试件的加工位点进行吹扫除渣，直至涡轮叶片试件上裂纹刻蚀完成，即可将超快皮秒微孔加工机床停机，并将刻蚀完成后的涡轮叶片试件拆下；所述步骤2中所述超快皮秒微孔加工机床根据测距探头所测得的激光发射头至涡轮叶片试件的间距来调整转盘角度，以使得涡轮叶片试件的加工方向与超快皮秒微孔加工机床加工方向平行，并捕捉记录起始加工点；所述步骤3中预刻蚀的裂纹的宽度在0.13mm以内，长度为1mm，深度为0.5-1mm，并将数控加工参数的加工起始点设置为起始加工点；
所述超快皮秒微孔加工机床在进行微裂纹刻蚀时上位机的主要参数是：激光功率为12w，旋切偏转角为0.1，变半径圈数为4；下位机主要参数如下：进给速度F＝10，Z轴单层进给0.09mm，吹扫除渣时辅助吹气压力为0.5Mpa。
2.根据权利要求1所述的涡轮叶片缺陷件制备方法，其特征在于，所述步骤3中在加工参数设置完成后，需打开超快皮秒微孔加工机床的旋切扫描软件，结合叶片材料的损伤阈值及模拟裂纹的尺寸，调配激光头的激光加工参数与预刻蚀的裂纹的宽度相匹配。
3.根据权利要求2所述的涡轮叶片缺陷件制备方法，其特征在于，所述激光加工参数包括激光功率、激光起始角度、激光扫描圈数、扫描时间、扫描层数。
4.根据权利要求1所述的涡轮叶片缺陷件制备方法，其特征在于，所述步骤4中吹扫除渣包括同轴吹气除渣和旁轴吹气除渣。
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