CN115301512A - 一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，涡轮叶片为单联叶片，其上具有下橼板，涡轮叶片包括叶身及连接在叶身一端的叶座，叶身为凹弧状的薄片结构，其上形成凹面及与凹面相对应的凸面，叶座上形成连接叶身的叶片底面，该自动喷涂方法包括：将涡轮叶片的喷涂程序进行区域划分，分为叶片凸面、叶片凹面和叶片底面，其中，将叶片底面划分为底面A区、底面B区、底面C区、底面D区；将涡轮叶片固定安装在转台上，将喷枪安装在机械手上，通过机器人控制器将喷涂程序设置为顺序调用喷涂程序，分区对叶片进行表面喷涂。本申请提供的自动喷涂方法通过程序控制机器人，提高了喷涂效率，且喷涂距离的控制精度更高，保证了厚度的均匀性。

Description

一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法
技术领域
本申请涉及燃气轮机技术领域，尤其涉及一种适用于重型燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法。
背景技术
燃气轮机是以连续流动的气体为冷却气带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。研究表明，燃气轮机的涡轮进口温度每提升55℃，燃气轮机的功率和效率可提高10％。因此，不断提高进气温度成为燃气轮机发展的必然要求。
燃气轮机主要分为三个部分，即压气机、燃烧室、透平。压气机将吸入的空气压缩，并将压缩后的空气送入燃烧室内，与喷入的燃料混合后燃烧，形成高温燃气，高温燃气流入透平推动透平叶轮带着压气机旋转。当燃烧室部分的高温燃气进入透平时，会对透平叶片产生热腐蚀。
为了抵挡燃气轮机燃烧室产生的高温高压排放气体对燃气轮机的透平室的冲击，燃气轮机透平组件采用高温合金作为制作材料。但是随着燃气轮机热效率的提高，燃烧室产生的温度提高，超高温流体经过透平室，产生的热量不能通过冷却携带的方式消耗，透平室的部件疲劳度增加，易损率加剧。因此，除了叶片冷却方案，还要增加新的方案来降低透平室内部件的温度。
为此，发明人发现，除了突破高温合金的可耐受温度，还可研究使用透平叶片热障涂层，以降低透平室内的热量向透平叶片的热传导率，以此来延长透平叶片的使用寿命。具体对燃气轮机的透平叶片热障涂层进行喷涂时，需选用良好的陶瓷粉末材料喷涂到叶片表面，用以阻挡热量传导，增加一种或多种金属材料用来增强高温合金基材和陶瓷粉末的粘结；再把隔热材料喷涂到燃气轮机叶片表面，形成厚度均匀的涂层，可有效的将热空气和高温合金隔绝开。但若涂层不均匀，那么透过涂层的传导热量也将不均匀，叶片表面的温度梯度将对叶片造成损害。
现有喷涂方法包括手工喷涂和机器自动喷涂。手工喷涂受到操作经验和主观能动性的影响，喷枪移动速度和喷涂距离等参数变化不一，无法保证每件叶片涂层质量和其一致性；自动化喷涂方法虽然快捷，但由于重型燃机叶片的形状独特，现有喷涂方法无法直接迁移后用来喷涂燃机叶片。因此，如何高效的喷涂出厚度均匀的叶片涂层就成了本领域亟需攻克的技术难题。
故而，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本申请提供一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，用以解决现有技术中手工喷涂重型燃机叶片涂层存在喷涂效率低且喷涂不均匀的问题。
为了实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
本申请提供一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，所述涡轮叶片为单联叶片，其上具有下橼板，所述涡轮叶片包括叶身及连接在叶身一端的叶座，所述叶身为凹弧状的薄片结构，其上形成凹面及与所述凹面相对应的凸面，所述叶座上形成连接叶身的叶片底面；
所述适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法包括以下步骤：
S1：将涡轮叶片的喷涂程序进行区域划分，分为叶片凸面、叶片凹面和叶片底面，其中，将叶片底面划分为底面A区、底面B区、底面C区、底面D区；
S2：将涡轮叶片固定安装在转台上，转台位于初始位置；将喷枪安装在机械手上，调整喷枪的喷涂参数；对涡轮叶片上不需喷涂的叶片顶端及叶片底面以下部位进行遮蔽；当喷枪口移动时，所述转台带动涡轮叶片转动，所述喷枪口与所述涡轮叶片的相对位移与喷枪的喷涂步距基本相等；
S3：启动喷涂程序，执行叶片凸面喷涂程序；
S4：执行叶片凹面喷涂程序；
S5：执行底面A区喷涂程序；
S6：执行底面B区喷涂程序；
S7：执行底面C区喷涂程序；
S8：执行底面D区喷涂程序；
S9：底面D区喷涂程序执行完成后，转台和喷枪复位，去除对涡轮叶片的遮蔽，对喷涂完成的涡轮叶片进行打磨修理。
上述技术方案进一步的，步骤S3中，执行叶片凸面喷涂程序具体包括如下步骤：
S310：建立三维坐标系，将转台的圆面平面和与该圆面中心垂直的直线相交的点记作原点O，与该圆面中心垂直的直线记为Z轴，以喷枪的步进方向为X轴，Y轴分别与X轴及Z轴垂直，将所述转台转角调整为0°，安装在所述转台上的涡轮叶片处于初始位置，喷枪的枪口位于D1点；
S320：X轴方向设置喷涂步距，喷枪沿Z轴往复运动，喷涂过程中，喷枪口正对喷涂面，喷枪与喷涂面的距离保持一致；
S330：喷枪在X轴方向迭代目标步数后，喷枪口到达顶过喷点D2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D2点调整到D3点准备。
进一步的，步骤S4中，执行叶片凹面喷涂程序具体包括如下步骤：
S410：转台顺时针旋转到-185°，喷枪口到达DT1点，X轴方向设置喷涂步距，喷枪沿Z轴往复运动，喷涂过程中，喷枪口正对喷涂面，喷枪与喷涂面的距离保持一致；
S420：喷枪在X轴方向迭代目标步数后，喷枪口到达顶过喷点DT2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口从DT2点调整到DT3点准备。
进一步的，步骤S5中，执行底面A区喷涂程序具体包括如下步骤：
S510：建立三维直角坐标系，以叶片底面平面建立xoy平面，其中x轴与叶片底面一条边重合，y轴垂直于x轴，z轴垂直于xoy平面；
S520：转台旋转到-12°，且转台翻转到-20°，喷枪口移动到PT1点准备；
S530：叶身与叶片底面通过叶根相连，所述叶根为曲面结构，采用坐标纸，在叶根曲线上选取若干个喷涂点；
S540：若干个喷涂点在-y方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面A区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB2点。
进一步的，步骤S6中，执行底面B区喷涂程序具体包括如下步骤：
S610：转台旋转40°，且转台翻转30°，喷枪口到达PB3点；
S620：采用坐标纸，在底面B区上选取若干个喷涂点；
S630：若干个喷涂点在-x方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面B区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB4点。
进一步的，步骤S7中，执行底面C区喷涂程序具体包括如下步骤：
S710：保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB5点；
S720：采用坐标纸，在叶根曲线上选取若干个喷涂点；
S730：若干个喷涂点在y轴方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面C区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB6点。
进一步的，步骤S8中，执行底面D区喷涂程序具体包括如下步骤：
S810：保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB7点；
S820：采用坐标纸，在底面D区选取若干个喷涂点；
S830：喷枪依次在若干个喷涂点上移动，完成对底面D区的喷涂后，喷枪口移动至P0点，转台翻转、旋转复位。
进一步的，步骤S2中所述的转台为两轴转台，所述两轴转台能够同步旋转和翻转，所述旋转的角度范围为-360°～360°，翻转的角度范围为-90°～90°。
进一步的，所述机械手为六轴机械手。
进一步的，所述涡轮叶片通过固定装置实现与两轴转台的紧固连接，当所述涡轮叶片安装在所述转台上时，所述涡轮叶片的下橼板与水平面平行，叶身朝上方延伸。
进一步的，步骤S2中，喷枪的喷涂参数包括喷涂角度、喷涂距离、喷枪移动速度和喷涂厚度；所述喷枪在一个喷涂区域内的喷涂角度一致；所述喷枪口与喷涂面垂直；相邻两个喷涂区域的交界处涂层平滑转接。
进一步的，通过机器人控制器将喷涂程序设置为顺序调用，其中叶片凸面喷涂程序、叶片凹面喷涂程序、底面A区喷涂程序、底面B区喷涂程序、底面C区喷涂程序、底面D区喷涂程序作为独立的子程序被调用，各个子程序的调用顺序自由组合。
进一步的，执行下一个喷涂程序之前，涡轮叶片在转台的带动下旋转到位，所述喷枪在机械手的动作下实现位姿状态调整，使得喷枪口正对喷涂面。
进一步的，一个喷涂程序的执行过程中，喷枪设置有过喷距离，以过喷点为喷涂起始点，喷枪在同一路径上往复一次后，执行步进，在下一路径上往复一次，执行步进，直至该喷涂程序完成。
进一步的，所述适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法还包括：通过喷枪的喷涂角度和转台的角度的配合，使得喷枪直接自叶身的一端移动至叶片底面外，喷涂过程中，喷枪的移动轨迹为J形轨迹。
相比现有技术，本申请具有以下有益效果：
本申请提供的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，通过程序控制机器人，代替了人工喷涂，实现了叶片表面涂层的喷涂自动化，避免了喷涂过程中高粉尘、高噪音对人体的伤害；进一步的，本申请提供的自动喷涂方法中将单联叶片进行分区域喷涂，叶片叶身分为凸面和凹面，叶片底面分为A、B、C、D四个区域，整个叶片分为六个区域，相应的喷涂程序也分为六个部分，每个部分作为一个独立的子程序，可以被主程序按需要顺序调用，实现了标准化自动喷涂，保证了喷涂工序的整体一致性，分区域喷涂后，交叉区域处于平面衔接位置，保证了一个平面内涂层厚度的一致性；进一步的，自动化喷涂过程中通过转台和机械手的程序控制转动，相较人为操作喷涂精度更高，喷涂距离的控制精度更高，距离的一致性保证了厚度的均匀性，因此，喷涂厚度更均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。应当理解，附图中所示的具体形状、构造，通常不应视为实现本申请时的限定条件；例如，本领域技术人员基于本申请揭示的技术构思和示例性的附图，有能力对某些单元(部件)的增/减/归属划分、具体形状、位置关系、连接方式、尺寸比例关系等容易作出常规的调整或进一步的优化。
图1为一种实施例中本申请提供的叶片凸面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图1中(a)为俯视图，(b)为正视图；
图2为本申请实施例二中提供的叶片凸面自动喷涂方法中喷枪在XOZ平面内的位置移动示意图，该图仅用于辅助说明喷枪的移动过程，不限定喷枪的具体移动位置；
图3为一种实施例中本申请提供的叶片凹面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图1中(a)为俯视图，(b)为正视图；
图4为本申请实施例三中提供的叶片凹面自动喷涂方法中喷枪在XOZ平面内的位置移动示意图，该图仅用于辅助说明喷枪的移动过程，不限定喷枪的具体移动位置；
图5为一种实施例中本申请提供的叶片底面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图5中(a)示出了叶片底面A区的轮廓；(b)示出了叶片底面B区的轮廓；(c)示出了底面C区的轮廓；(d)示出了叶片底面D区的轮廓；
图6为一种实施例中本申请提供的自动喷涂方法中J字形喷涂方案的方案示意图；
图7为一种实施例中本申请提供的涡轮叶片在一种视角下的结构示意图；
图8为一种实施例中本申请提供的自动喷涂方法中将叶片底面分为A、B、C、D四个区域的区域划分示意图；
图9为一种实施例中利用本申请提供的自动喷涂方法对涡轮叶片进行喷涂后，在距离叶身顶部约50mm的位置对叶片进行横向切割后，展示了局部叶片凹面和叶片凸面的金相组织观察图。
附图标记说明：
1、涡轮叶片；2、下橼板；3、叶身；4、叶根；5、叶座；6、叶片底面；7、喷枪。
具体实施方式
以下结合附图，通过具体实施例对本申请作进一步详述。
在本申请的描述中：除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”等旨在区别指代的对象，而不具有技术内涵方面的特别意义(例如，不应理解为对重要程度或次序等的强调)。“包括”、“包含”、“具有”等表述方式，同时还意味着“不限于”(某些单元、部件、材料、步骤等)。
本申请中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，通常是为了便于对照附图直观理解，而并非对实际产品中位置关系的绝对限定。在未脱离本申请揭示的技术构思的情况下，这些相对位置关系的改变，当亦视为本申请表述的范畴。
实施例一
为了解决现有技术中存在的问题，本申请实施例提供一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，该自动喷涂方法大体上可分为五个步骤：
1、将涡轮叶片1附带工装固定安装到转台，转台调整到初始位置(0度)；
2、在机械手上安装喷枪7，调整好喷涂参数；
3、涡轮叶片尖端的顶平面、叶片底面以下进行遮蔽；
4、使用机器人控制器调用执行喷涂程序。
5、得到预设厚度的涂层后，去除遮蔽，打磨修理叶片。
上述五个步骤中，前三步都是准备程序，第三步中的遮挡的具体位置可根据喷涂实际，根据实际需要对不用喷涂的区域进行遮挡，第四步是最主要的喷涂步骤，该步骤由制定好的喷涂程序自动完成，不需人工干预，因此，减少了喷涂工序中对人工的依赖，通过自动化喷涂程序实现了整体喷涂精度的提升。
在一种实施例中，上述第4步可扩展为如下几个小步骤：
①执行叶片凸面喷涂程序，转台从0度开始逆时针旋转，喷枪从右到左步进，转台旋转和喷枪步进配合，喷涂面正对喷枪口，直到喷涂完整个凸面；在该过程中，喷枪从叶片尖端向上设置一定量的过喷距离，以过喷点为喷涂起始点，在同一路径上往复一次，执行步进，在下一个路径上往复一次，依此方案喷涂整个凸面，如图1(b)中叶片表面的路径线所示。
②执行叶片凹面喷涂程序，转台从-185度开始顺时针旋转，喷枪从左到右步进，转台旋转和喷枪步进配合，喷涂面正对喷枪口，直到喷涂完整个凹面；在该过程中，喷枪从叶片尖端向上设置一定量的过喷距离，以过喷点为喷涂起始点，在同一路径上往复一次，执行步进，在下一个路径上往复一次，依此方案喷涂整个凹面。
③转台旋转并翻转，喷枪调整姿态，正对叶片底面A区，执行底面A区喷涂程序。
④转台旋转并翻转，喷枪调整姿态，正对叶片底面B区，执行底面B区喷涂程序。
⑤转台旋转并翻转，喷枪调整姿态，正对叶片底面C区，执行底面C区喷涂程序。
⑥转台旋转并翻转，喷枪调整姿态，正对叶片底面D区，执行底面D区喷涂程序。
在一种实施例中，上述的转台为两轴转台，两轴转台能够同步旋转和翻转，旋转的角度范围为-360°～360°，翻转的角度范围为-90°～90°，精度小于±1rpm。机械手为六轴机械手；涡轮叶片通过固定装置实现与两轴转台的紧固连接，当涡轮叶片安装在转台上时，涡轮叶片的下橼板与水平面平行，叶身朝上方延伸。喷涂工作使用两轴转台和六轴机械手共同完成，用机械手夹持喷枪，喷枪型号由喷涂工艺决定。
在一种实施例中，喷枪的喷涂参数包括喷涂角度、喷涂距离、喷枪移动速度和喷涂厚度。由于喷枪口移动的同时转台携带叶片旋转，喷枪口与涡轮叶片的相对位移与喷枪的喷涂步距基本相等，表现到喷枪移动距离上会有差异，可根据实际的应用案例应进行具体调整。如下表1所示，喷涂角度设置有两个原则，其一是喷枪口和喷涂的平面尽量保持90°，其二是即使不能全部程序都保持90度，在每个分块区域内，喷涂角度尽量保持一致。
表1喷枪喷涂参数对照表
Figure BDA0003832747370000091
本申请提供的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法中，涂层应完全覆盖规定的区域，采用多区域喷涂，过渡区的涂层平滑转接，不允许有涂层的部分，要做好遮蔽保护。
在一种实施例中，本申请提供的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法的喷涂程序编写时，应确保所有喷涂点的喷涂距离一致。程序调试好后，喷枪供给燃料，粉斗装粉，调用程序，开始喷涂工作。
本申请实施例提供的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法可对单联叶片的涡轮叶片1进行自动化喷涂，相比双联叶片，该单联叶片具有下橼板2，没有上橼板。该涡轮叶片1包括叶身3及连接在叶身3一端的叶座5，叶身3为凹弧状的薄片结构，其上形成凹面及与凹面相对应的凸面，叶座5上形成连接叶身的叶片底面6，叶身3与叶片底面6通过叶根4相连，叶根4为曲面结构。参见图7，为一种视角下，本申请提供的涡轮叶片的结构示意图。
本申请提供的自动喷涂方法中将单联叶片进行分区域喷涂，叶片叶身分为凸面和凹面，叶片底面分为A、B、C、D四个区域，整个叶片分为六个区域，相应的喷涂程序也分为六个部分，每个部分作为一个独立的子程序，可以被主程序按需要顺序调用，实现了标准化自动喷涂，保证了喷涂工序的整体一致性，分区域喷涂后，交叉区域处于平面衔接位置，保证了一个平面内涂层厚度的一致性。参见图8，为本申请提供的自动喷涂方法中将叶片底面分为A、B、C、D四个区域的区域划分示意图，A区和D区相对设置，B区和C区呈对角线状相对设置，A、B、C、D四个区域分别围绕在叶身周围，共同组成叶片底面。A区和D区均与叶根位置相连，B区和C区为平面边角区域。
与现有技术相比，本申请提供的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，通过程序控制机器人，代替了人工喷涂，实现了叶片表面涂层的喷涂自动化，避免了喷涂过程中高粉尘、高噪音对人体的伤害。
进一步的，本申请提供的自动喷涂方法中将单联叶片进行分区域喷涂，叶片叶身分为凸面和凹面，叶片底面分为A、B、C、D四个区域，整个叶片分为六个区域，相应的喷涂程序也分为六个部分，每个部分作为一个独立的子程序，可以被主程序按需要顺序调用，实现了标准化自动喷涂，保证了喷涂工序的整体一致性，分区域喷涂后，交叉区域处于平面衔接位置，保证了一个平面内涂层厚度的一致性。
进一步的，自动化喷涂过程中通过转台和机械手的程序控制转动，相较人为操作喷涂精度更高，喷涂距离的控制精度更高，距离的一致性保证了厚度的均匀性，因此，喷涂厚度更均匀。
参见图9，为一种实施例中利用本申请提供的自动喷涂方法对涡轮叶片进行喷涂后，在距离叶身顶部约50mm的位置对叶片进行横向切割后，叶片凹面和凸面局部的金相组织观察图，其中图9中上半部分为叶片凸面的金相组织，下半部分为叶片凹面的金相组织。发明人经过金相观察后发现，喷涂的涂层中，粘结层厚度250±10μm，陶瓷层厚度450±10μm，符合喷涂前对涂层厚度值的期望，且厚度一致性很好。
实施例二
本实施例提供一种对涡轮叶片的叶片凸面进行自动喷涂的方法。参见图1，图1展示了叶片凸面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图1中(a)为俯视图，(b)为正视图。参见图2，图2为本实施例提供的叶片凸面自动喷涂方法中喷枪在XOZ平面内的位置移动示意图，仅用于辅助说明喷枪的移动过程，不限定喷枪的具体移动位置。
在一种实施例中，喷枪在图示坐标内运动，移动到D0点准备，调整叶片，置于初始位置，此时转台转角位于0°的位置，喷枪口位于D1点位置。
进一步的，X轴负方向设置喷涂步距3mm，喷枪沿Z轴往复运动，单趟行程242mm。为保证喷枪距离一致，当喷涂沿Z轴方向移动时，Y轴方向在叶根部位比叶尖部位向外移一定距离(叶根为曲面结构)。
进一步的，喷枪在X轴负方向迭代26步，喷枪口到达顶过喷点D2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D2点调整到D3点准备。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴负方向设置喷涂步距1.5mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷枪在X轴负方向迭代6步，喷枪口到达顶过喷点D4点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D4点调整到D5点准备。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴负方向设置喷涂步距1.5mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷枪在X轴负方向迭代5步，喷枪口到达顶过喷点D6点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D6点调整到D7点准备。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴负方向设置喷涂步距1.08mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷枪在X轴负方向迭代6步，喷枪口到达顶过喷点D8点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D8点调整到D9点准备。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴负方向设置喷涂步距1.5mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷枪在X轴负方向迭代6步，喷枪口到达顶过喷点D10点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D10点调整到D11点准备。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，喷枪口从D11沿Z轴方向运动到D12，再返回D11，Z方向单趟行程242mm。喷枪口从D13沿Z轴方向运动到D14，再返回D13，Z方向单趟行程242mm。喷枪口从D15沿Z轴方向运动到D16，再返回D15，Z方向单趟行程242mm。喷枪口在X轴正方向移动2.5mm，喷枪口从D17沿Z轴方向运动到D18，再返回D17，Z方向单趟行程242mm。喷枪口位置D19，喷枪口在X轴负方向移动6.2mm。
在一种实施例中，转台转动，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴正方向设置喷涂步距3mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷枪在X轴正方向迭代10步，喷枪口到达顶过喷点D20点，X轴坐标正向移动33mm。
在一种实施例中，喷枪口从D20点调整为D21(顶过喷点)点。喷枪口从D21沿Z轴负方向运动到D22，从D22沿Z轴正向运动到D23，再返回D22到D21，Z方向单趟行程242mm。
实施例三
本实施例提供一种对涡轮叶片的叶片凹面进行自动喷涂的方法。参见图3，图3展示了叶片凹面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图3中(a)为俯视图，(b)为正视图。参见图4，图4为本实施例提供的叶片凹面自动喷涂方法中喷枪在XOZ平面内的位置移动示意图，仅用于辅助说明喷枪的移动过程，不限定喷枪的具体移动位置。
在一种实施例中，转台顺时针旋转到-180°左右，比如-185°，喷枪口到达DT1点，X轴正方向设置喷涂步距3mm，喷枪沿Z轴往复运动，单趟行程242mm，喷涂过程中，喷枪口正对喷涂面，喷枪与喷涂面的距离保持一致，为保证喷枪距离一致，当喷涂沿着Z轴方向移动时，Y轴方向在叶根部位比叶尖部位向外移一定距离。喷枪在X轴正方向迭代25步后，喷枪口到达顶过喷点DT2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口从DT2点调整到DT3点准备。
在一种实施例中，喷枪口从DT2点到DT3点，转台顺时针旋转，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴正方向设置喷涂步距3mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm。喷枪在X轴正方向迭代8步后，喷枪口到达顶过喷点DT4点。
在一种实施例中，喷枪口从DT4点到DT5点，转台顺时针旋转，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴正方向设置喷涂步距3mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm。喷枪在X轴正方向迭代6步后，喷枪口到达顶过喷点DT6点。
在一种实施例中，喷枪口从DT6点到DT7点，转台顺时针旋转，喷枪口正对叶片待喷涂路径，X轴正方向设置喷涂步距3mm，沿Z轴往复运动，单趟行程242mm。喷枪在X轴正方向迭代11步后，喷枪口到达顶过喷点DT8点。喷枪口到从DT8点到DT9点，转台旋转到一定角度等待。
实施例四
本实施例提供一种对涡轮叶片的叶片底面进行自动喷涂的方法。参见图5，图5展示了叶片底面初始喷涂位置，其上示出了工具坐标系，图5中(a)示出了叶片底面A区的轮廓；(b)示出了叶片底面B区的轮廓；(c)示出了底面C区的轮廓；(d)示出了叶片底面D区的轮廓。
在一种实施例中，对叶片底面A区进行自动喷涂包括如下步骤：
建立三维直角坐标系，以叶片底面平面建立xoy平面，其中x轴与叶片底面一条边重合，y轴垂直于x轴，z轴垂直于xoy平面；
转台旋转到-12°，且转台翻转到-20°，喷枪口移动到PT1点准备；
采用坐标纸，在叶根曲线上选取18个喷涂点；
18个喷涂点在-y方向以偏移量8mm偏移，偏移11次后，覆盖叶片底面A区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB2点。
在一种实施例中，对叶片底面B区进行自动喷涂包括如下步骤：
转台旋转40°，且转台翻转30°，喷枪口到达PB3点；
采用坐标纸，在底面B区上选取3个喷涂点；
3个喷涂点在-x方向以偏移量5mm偏移，偏移8次后，覆盖叶片底面B区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB4点。
在一种实施例中，对叶片底面C区进行自动喷涂包括如下步骤：
保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB5点；
采用网格坐标纸，在叶根曲线上选取5个喷涂点；
5个喷涂点在y轴方向以偏移量5mm偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面C区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB6点。
在一种实施例中，对叶片底面D区进行自动喷涂包括如下步骤：
保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB7点；
采用坐标纸对点方式，在底面D区选取13个喷涂点；
喷枪依次在13个喷涂点上移动，完成对底面D区的喷涂后，喷枪口移动至P0点，转台翻转到0°、转台旋转到0°，转台完成复位。
实施例五
本实施例提供一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法。对于没有上橼板的单联叶片，除了采用将叶片和叶身分区喷涂的方案，还可以采用J字形喷涂方案，如图6所示，即：通过喷涂角度和转台角度配合，喷枪直接从叶身尖端移动到叶片底面外，喷枪的移动轨迹为J形轨迹。这种喷涂方式的优势在于喷枪连续动作，喷涂的涂层更均匀。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合(只要这些技术特征的组合不存在矛盾)，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述；这些未明确写出的实施例，也都应当认为是本说明书记载的范围。
上文中通过一般性说明及具体实施例对本申请作了较为具体和详细的描述。应当理解，基于本申请的技术构思，还可以对这些具体实施例作出若干常规的调整或进一步的创新；但只要未脱离本申请的技术构思，这些常规的调整或进一步的创新得到的技术方案也同样落入本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，所述涡轮叶片为单联叶片，其上具有下橼板，所述涡轮叶片包括叶身及连接在叶身一端的叶座，所述叶身为凹弧状的薄片结构，其上形成凹面及与所述凹面相对应的凸面，所述叶座上形成连接叶身的叶片底面；
所述适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法包括以下步骤：
S1：将涡轮叶片的喷涂程序进行区域划分，分为叶片凸面、叶片凹面和叶片底面，其中，将叶片底面划分为底面A区、底面B区、底面C区、底面D区；
S2：将涡轮叶片固定安装在转台上，转台位于初始位置；将喷枪安装在机械手上，调整喷枪的喷涂参数；对涡轮叶片上不需喷涂的叶片顶端及叶片底面以下部位进行遮蔽；当喷枪口移动时，所述转台带动涡轮叶片转动，所述喷枪口与所述涡轮叶片的相对位移与喷枪的喷涂步距基本相等；
S3：启动喷涂程序，执行叶片凸面喷涂程序；
S4：执行叶片凹面喷涂程序；
S5：执行底面A区喷涂程序；
S6：执行底面B区喷涂程序；
S7：执行底面C区喷涂程序；
S8：执行底面D区喷涂程序；
S9：底面D区喷涂程序执行完成后，转台和喷枪复位，去除对涡轮叶片的遮蔽，对喷涂完成的涡轮叶片进行打磨修理。
2.根据权利要求1所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S3中，执行叶片凸面喷涂程序具体包括如下步骤：
S310：建立三维坐标系，将转台的圆面平面和与该圆面中心垂直的直线相交的点记作原点O，与该圆面中心垂直的直线记为Z轴，以喷枪的步进方向为X轴，Y轴分别与X轴及Z轴垂直，将所述转台转角调整为0°，安装在所述转台上的涡轮叶片处于初始位置，喷枪的枪口位于D1点；
S320：X轴方向设置喷涂步距，喷枪沿Z轴往复运动，喷涂过程中，喷枪口正对喷涂面，喷枪与喷涂面的距离保持一致；
S330：喷枪在X轴方向迭代目标步数后，喷枪口到达顶过喷点D2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口在叶片顶端外从D2点调整到D3点准备。
3.根据权利要求2所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S4中，执行叶片凹面喷涂程序具体包括如下步骤：
S410：转台顺时针旋转到-185°，喷枪口到达DT1点，X轴方向设置喷涂步距，喷枪沿Z轴往复运动，喷涂过程中，喷枪口正对喷涂面，喷枪与喷涂面的距离保持一致；
S420：喷枪在X轴方向迭代目标步数后，喷枪口到达顶过喷点DT2点，转台带动涡轮叶片转动，喷枪口从DT2点调整到DT3点准备。
4.根据权利要求1所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S5中，执行底面A区喷涂程序具体包括如下步骤：
S510：建立三维直角坐标系，以叶片底面平面建立xoy平面，其中x轴与叶片底面一条边重合，y轴垂直于x轴，z轴垂直于xoy平面；
S520：转台旋转到-12°，且转台翻转到-20°，喷枪口移动到PT1点准备；
S530：叶身与叶片底面通过叶根相连，所述叶根为曲面结构，采用坐标纸，在叶根曲线上选取若干个喷涂点；
S540：若干个喷涂点在-y方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面A区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB2点。
5.根据权利要求4所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S6中，执行底面B区喷涂程序具体包括如下步骤：
S610：转台旋转40°，且转台翻转30°，喷枪口到达PB3点；
S620：采用坐标纸，在底面B区上选取若干个喷涂点；
S630：若干个喷涂点在-x方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面B区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB4点。
6.根据权利要求5所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S7中，执行底面C区喷涂程序具体包括如下步骤：
S710：保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB5点；
S720：采用坐标纸，在叶根曲线上选取若干个喷涂点；
S730：若干个喷涂点在y轴方向以目标偏移量偏移，偏移若干次后，覆盖叶片底面C区，喷涂完毕后，喷枪口移动至PB6点。
7.根据权利要求6所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S8中，执行底面D区喷涂程序具体包括如下步骤：
S810：保持转台翻转30°，转台顺时针旋转到-140°，喷枪口到达PB7点；
S820：采用坐标纸，在底面D区选取若干个喷涂点；
S830：喷枪依次在若干个喷涂点上移动，完成对底面D区的喷涂后，喷枪口移动至P0点，转台翻转、旋转复位。
8.根据权利要求1所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，步骤S2中所述的转台为两轴转台，所述两轴转台能够同步旋转和翻转，所述旋转的角度范围为-360°～360°，翻转的角度范围为-90°～90°；
所述机械手为六轴机械手；
所述涡轮叶片通过固定装置实现与两轴转台的紧固连接，当所述涡轮叶片安装在所述转台上时，所述涡轮叶片的下橼板与水平面平行，叶身朝上方延伸；
步骤S2中，喷枪的喷涂参数包括喷涂角度、喷涂距离、喷枪移动速度和喷涂厚度；
所述喷枪在一个喷涂区域内的喷涂角度一致；
所述喷枪口与喷涂面垂直；
相邻两个喷涂区域的交界处涂层平滑转接。
9.根据权利要求1所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，通过机器人控制器将喷涂程序设置为顺序调用，其中叶片凸面喷涂程序、叶片凹面喷涂程序、底面A区喷涂程序、底面B区喷涂程序、底面C区喷涂程序、底面D区喷涂程序作为独立的子程序被调用，各个子程序的调用顺序自由组合；
执行下一个喷涂程序之前，涡轮叶片在转台的带动下旋转到位，所述喷枪在机械手的动作下实现位姿状态调整，使得喷枪口正对喷涂面；
一个喷涂程序的执行过程中，喷枪设置有过喷距离，以过喷点为喷涂起始点，喷枪在同一路径上往复一次后，执行步进，在下一路径上往复一次，执行步进，直至该喷涂程序完成。
10.根据权利要求1所述的适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法，其特征在于，所述适用于燃气轮机涡轮叶片的自动喷涂方法还包括：通过喷枪的喷涂角度和转台的角度的配合，使得喷枪直接自叶身的一端移动至叶片底面外，喷涂过程中，喷枪的移动轨迹为J形轨迹。
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