CN115519480A - 一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，属于航空发动机零部件制造领域，采用喷枪将喷射物喷射至零件的气膜孔表面，去除气膜孔口不规则的毛边，扩大气膜孔壁，从而使气膜孔孔径放大。可对零件上所有气膜孔进行同时放大，而不用担心二次机加工扩孔找正难，手工扩孔一致性差的问题。而且效率高，成本低，且本发明所述的操作方法，可采用手工操作，但采用自动化控制更佳，可使用机械臂或机器人加持喷枪，通过数控编程规划喷枪运动轨迹，使其按照预定路线对零件气膜孔进行喷射。使用自动化控制时劳动强度极低。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机零部件制造领域，具体涉及一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法。
背景技术
航空发动机高温零部件为降低工作温度，提高冷却效率，一种重要冷却手段就是在零件表面制造冷却用气膜孔。对于某些特殊结构的零件无法用激光、电火花或机加方法制造气膜孔，只能在铸造/3D打印毛料时直接形成冷却气膜孔，受工艺精度限制，这些孔口通常不规则无规律性，孔径难以满足要求，二次加工存在难以找正的问题，手工进行扩孔劳动强度较大，也难以保证一致性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，以解决现有技术中特殊结构的零件无法用激光、电火花或机加方法制造气膜孔，受工艺精度限制，形成的孔口不规则，孔径难以满足要求，二次加工难度大，且难以保证一致性的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，包括：
将工件固定在吹砂设备上；
将喷射物通过喷枪喷射至零件的气膜孔表面。
优选地，所述喷枪以压缩空气作为动力源喷射出喷射物。
优选地，压缩空气的压力为0.1～0.5Mpa。
优选地，所述喷射物包括具有侵蚀作用的微小颗粒物或具有侵蚀作用的微小颗粒物与与水混合形成的混合射流。
优选地，具有侵蚀作用的微小颗粒物为氧化铝砂、石英砂和玻璃珠。
优选地，所述具有侵蚀作用的微小颗粒物的粒径范围是100～500μm。
优选地，喷枪的喷射距离为100～300mm。
优选地，喷枪的喷射方向中心轴线位于以气膜孔轴线为中心线的±30°的扇形区域内。
优选地，喷枪喷射的喷射物射流与气膜孔表面存在相对运动，相对线速度50～300mm/s。
优选地，所述相对运动包括匀速直线运动和匀速圆周运动。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，采用喷枪将喷射物喷射至零件的气膜孔表面，去除气膜孔口不规则的毛边，扩大气膜孔壁，从而使气膜孔孔径放大。可对零件上所有气膜孔进行同时放大，而不用担心二次机加工扩孔找正难，手工扩孔一致性差的问题。而且效率高，成本低，且本发明所述的操作方法，可采用手工操作，但采用自动化控制更佳，可使用机械臂或机器人加持喷枪，通过数控编程规划喷枪运动轨迹，使其按照预定路线对零件气膜孔进行喷射。使用自动化控制时劳动强度极低。
附图说明
图1为本发明的燃气旋流器冷却气膜孔吹砂扩孔方法图。
其中：1-喷枪；2-气膜孔；3-工件。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明的目的是提供一种能减轻操作者的劳动强度，可操作性强，效率高，对基体损伤小的气膜孔孔径放大方法，通过下述技术方案实现的：
将工件3装夹固定在吹砂设备操作台上；
使用一定压力的压缩空气作为动力源将喷射物通过喷枪1以一定的角度和距离喷射至零件的气膜孔2表面，去除气膜孔2口不规则的毛边，扩大气膜孔2壁，从而使气膜孔2孔径放大。
作为优选方案，喷射物可为具有侵蚀作用的微小颗粒物单独的组分，也可为具有侵蚀作用的微小颗粒物与水混合形成的混合射流；
作为优选方案，压缩空气的压力根据设备情况可为0.1～0.5Mpa；具有侵蚀作用的微小颗粒物可为氧化铝砂、石英砂、玻璃珠等；具有侵蚀作用的微小颗粒物的粒径范围是100～500μm；喷射距离为100～300mm，喷射方向与气膜孔2轴线相关，通常喷枪1的喷射方向中心轴线应位于以气膜孔2轴线为中心线的±30°的扇形区域内，以±10°为佳；喷射的射流与气膜孔2表面存在相对运动，一般为直线或圆周匀速运动，相对线速度50～300mm/s。
本发明所述的技术方案中的操作方法，可采用手工操作，但采用自动化控制更佳，可使用机械臂或机器人加持喷枪1，通过数控编程规划喷枪1运动轨迹，使其按照预定路线对零件气膜孔2进行喷射。本发明主要是通过喷射的时间来控制气膜孔孔径的放大量，在方法实现过程中需不断监控气膜孔孔径直至其满足工艺要求。
以某型航空发动机燃烧室的燃气旋流器为例(图1)，该零件基体材料K536，毛料采用3D打印工艺制成，表面同时制备了180个气膜孔，气膜孔2轴线与零件表面呈30°角，要求气膜孔2孔径
实际由于制造精度所限，气膜孔直径实测均在0.70～0.75mm之间，无法满足设计要求。
下面对本发明的实施例作详细说明，下述实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
采用三爪卡盘将零件装夹在设备转台上，选择砂料为40目(420μm)的白刚玉砂，设定吹砂设备压缩空气压力为0.25MPa，喷射距离300mm，喷射方向与气膜孔轴线平行，零件直径
旋转速度15RPM。设置零件每旋转一周，吹砂喷枪喷射时间4s为一个循环，每循环实测零件气膜孔孔径增大约0.02mm,6个循环后实测孔径
最大可至
符合设计要求。
实施例2
本例中仅砂粒更换为60目(250μm)的棕刚玉砂，压缩空气压力0.35MPa，其余条件/参数与实施例1相同，每循环实测零件气膜孔孔径增大约0.01mm，10个循环后实测孔径
最大可至
符合设计要求。
实施例3
本例中仅砂粒更换为120目(124μm)的白刚玉砂，压缩空气压力0.50MPa，喷射距离150mm，其余条件/参数与实施例1相同，每5循环实测零件气膜孔孔径增大约0.02mm，30个循环后实测孔径
最大可至
符合设计要求。
实施例4
采用三爪卡盘将零件装夹在设备转台上，选择砂料为40目(420μm)的白刚玉砂，设定吹砂设备压缩空气压力为0.25MPa，喷射距离300mm，喷射方向与气膜孔轴线夹角为10°，零件直径
旋转速度15RPM。设置零件每旋转一周，吹砂喷枪喷射时间4s为一个循环，每循环实测零件气膜孔孔径增大约0.02mm,4个循环后实测孔径
最大可至
符合设计要求。
实施例5
采用三爪卡盘将零件装夹在设备转台上，选择砂料为40目(420μm)的白刚玉砂，设定吹砂设备压缩空气压力为0.25MPa，喷射距离300mm，喷射方向与气膜孔轴线夹角为-25°，零件直径
旋转速度15RPM。设置零件每旋转一周，吹砂喷枪喷射时间4s为一个循环，每循环实测零件气膜孔孔径增大约0.01mm,12个循环后实测孔径
最大可至
符合设计要求。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，包括：
将工件(3)固定在吹砂设备上；
将喷射物通过喷枪(1)喷射至零件的气膜孔(2)表面。
2.根据权利要求1所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，所述喷枪(1)以压缩空气作为动力源喷射出喷射物。
3.根据权利要求2所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，压缩空气的压力为0.1～0.5Mpa。
4.根据权利要求1所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，所述喷射物包括具有侵蚀作用的微小颗粒物或具有侵蚀作用的微小颗粒物与与水混合形成的混合射流。
5.根据权利要求4所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，具有侵蚀作用的微小颗粒物为氧化铝砂、石英砂和玻璃珠。
6.根据权利要求4所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，所述具有侵蚀作用的微小颗粒物的粒径范围是100～500μm。
7.根据权利要求1所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，喷枪(1)的喷射距离为100～300mm。
8.根据权利要求1所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，喷枪(1)的喷射方向中心轴线位于以气膜孔轴线为中心线的±30°的扇形区域内。
9.根据权利要求1所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，喷枪(1)喷射的喷射物射流与气膜孔表面存在相对运动，相对线速度50～300mm/s。
10.根据权利要求9所述的一种发动机零件冷却气膜孔扩孔的方法，其特征在于，所述相对运动包括匀速直线运动和匀速圆周运动。
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