CN1740350A - 汽轮叶片进气边的激光强化工艺 - Google Patents
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Abstract
一种汽轮叶片进气边的激光强化工艺，所述叶片材质为不锈类沉淀硬化超高强度钢，所述激光强化工艺包括如下工艺步骤：(1)清洁叶片进气边需处理区表面；(2)在清洁后的表面涂覆合金吸光材料；(3)在合金吸光涂层干燥后，根据涂层面积选择对应光斑的光束进行激光固溶处理，所述的激光固溶处理参数为，激光功率密度500－1200w/cm2：激光移动速度50－300mm/min：固溶处理温度 1150℃－1600℃；(4)激光固溶处理时进行冷却处理；(5)最后进行时效处理，时效处理温度400℃－570℃，时效处理时间2.0－5.0h。
Description
(一)技术领域
本发明属机械工程领域，涉及汽轮叶片防水气腐蚀激光强化技术，适用于飞机涡轮叶片特别是300MW以上的汽轮机叶片进气边的局部强化处理。
(二)背景技术
亚临界(300MW)、超临界(600MW)乃至超超临界汽轮机的安全要求甚高，因而其叶片也必需具有高的寿命与可靠性。由于此类汽轮机叶片的半径较大且工作在较高的温度与转速下，叶片不可避免地承受着疲劳损伤与水气腐蚀。这就要求叶片具有抗水气蚀性能与更可靠的综合机械性能。通常较小容量汽轮机的叶片由此2Cr13制造，并施以高频淬火等方法来提高叶片的抗水气蚀性能。如专利号99114809.6；9923146.3；03151416.2等。前二个专利涉及高频淬火，其缺点是感应圈制作困难、变形大而难以使用；后者效果不错，但也仅适用于由2Cr13制造的叶片。也有的通过热喷涂、电镀硬铬或涂覆特殊陶士并在窑炉内烧制的方法如200410081560.0专利。前者因结合力差，后者因高温烧制对整体性能有影响而均难以应用；也有在超高强度钢制叶片上镶嵌钎焊硬质合金片用于大容量汽轮机叶片的，其机械性能因镶嵌而损失、可靠性也有问题。
(三)发明内容
本发明的目的是解决现有叶片激光强化技术中操作困难、不稳定、可靠性差等缺点，提供一种操作方便、机械性能强、使用效果好的叶片激光强化工艺。
本发明所述的汽轮叶片进气边的激光强化工艺，所述叶片材质为不锈类沉淀硬化超高强度钢，所述激光强化工艺包括如下工艺步骤：
(1)清洁叶片进气边需处理区表面；
(2)在清洁后的表面涂覆合金吸光材料；
(3)在合金吸光涂层干燥后，根据涂层面积选择对应光斑的光束进行激光固溶处理，所述的激光固溶处理参数为，激光功率密度500-1200w/cm2：激光移动速度50-300mm/min：固溶处理温度1150℃-1600℃；
(4)激光固溶处理时进行冷却处理；
(5)最后进行时效处理，时效处理温度400℃-570℃，时效处理时间2.0-5.0h。
所述不锈类沉淀硬化超高强度钢的钢号为下列之一：①0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH) ②00Cr14Ni6Mo2AlNb ③0Cr17Ni7Al(17-7PH) ④0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)。
所述光斑的尺寸范围为(6-12)mm×(8-20)mm。
所述冷却处理为喷雾冷却，所述冷却介质为下列之一或两者的混合物：①水②气。
所述的激光器为CO2激光器或连续YAG激光器。
采用本发明具有以下优点：由不锈类沉淀硬化超高强度钢制造的叶片，经激光处理后，除热处理范畴的固溶外，尚有涂覆吸光材料中混合有的WC，CO，TiC，VC等超细合金元素的固溶，使其表层的硬度达到HV800以上；时效处理后次表层(深度为0.3-3.0毫米)的硬度为HRC40-45，因而具有极佳的机械性能与抗水气蚀性能，实现一体化制造；操作简单、方便。
(四)附图说明
图1为激光强化示意图
1、汽轮机叶片2、激光光斑3、喷雾冷却装置4、红外测温仪
5、吸光材料
(五)具体实施方式
实施例一：在材质为0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的试样上涂覆一宽度为20毫米的吸光材料，采用光斑尺寸为18×12(mm)；扫描速度120mm/min，功率密度为800W/cm2的激光束作固溶处理，冷却介质为水。时效温度为460℃，保温时间为3.5小时。最后获得硬度为HRC：47、47、47、48、46；深度为2mm的硬化层。
实施例二：在材质为0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的叶片的进气边背弧侧涂覆一宽度为20毫米的吸光材料，采用光斑尺寸为18×12(mm)；扫描速度为80mm/min，功率密度为755W/cm2的激光束作固溶处理，冷却介质为水。时效温度为480℃，保温时间为3.0小时。最后获得硬度为HRC：43、40、40、44、45；深度为3mm的硬化层。
实施例三：在材质为0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)的叶片的进气边背弧侧涂覆一宽度约为16毫米的吸光材料，采用光斑尺寸为14×12(mm)；扫描速度为180mm/min，功率密度为1100W/cm2的激光束作固溶处理，冷却介质为氩气。时效温度为460℃，保温时间为2.0小时。最后获得硬度为HRC：48、48、47、46、46；深度为1.5mm的硬化层。
Claims (5)
1、一种汽轮叶片进气边的激光强化工艺，所述叶片材质为不锈类沉淀硬化超高强度钢，其特征在于，所述激光强化工艺包括如下工艺步骤，
(1)、清洁叶片进气边需处理区表面；
(2)、在清洁后的表面涂覆合金吸光材料；
(3)、在合金吸光涂层干燥后，根据涂层面积选择对应光斑的光束进行激光固溶处理，所述的激光固溶处理参数为，激光功率密度500-1200w/cm2：激光移动速度50-300mm/min：固溶处理温度1150℃-1600℃；
(4)、激光固溶处理时进行冷却处理；
(5)、最后进行时效处理，时效处理温度400℃-570℃，时效处理时间2.0-5.0h。
2、如权利要求2所述的汽轮叶片进气边的激光强化工艺，其特征在于：所述不锈类沉淀硬化超高强度钢的钢号为下列之一：①0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH) ②00Cr14Ni6Mo2AlNb ③0Cr17Ni7Al(17-7PH) ④0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)。
3、如权利要求3所述的汽轮叶片进气边的激光强化工艺，其特征在于：所述光斑的尺寸范围为(6-12)mm×(8-20)mm。
4、如权利要求3所述的汽轮叶片进气边的激光强化工艺，其特征在于：所述冷却处理为喷雾冷却，所述冷却介质为下列之一或两者的混合物：①水 ②气。
5、如权利要求3-5之一所述的汽轮叶片进气边的激光强化工艺，其特征在于：所述的激光器为CO2激光器或连续YAG激光器。
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101284334B (zh) * | 2008-06-06 | 2011-04-06 | 贵州大学 | 激光焊接在超高强度钢焊接中的应用及焊接方法 |
| CN105287030A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-02-03 | 杭州博华激光技术有限公司 | 一种医用口腔畸正钳及医用口腔畸正钳刀口的加工方法 |
| CN108977626A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-11 | 哈尔滨工程大学 | 蒸汽轮机叶片表面的激光淬火与时效处理复合强化方法 |
| CN109750138A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-05-14 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法 |
| CN111315905A (zh) * | 2017-09-07 | 2020-06-19 | 铃木加菲顿有限公司 | 生产冷拔线材的方法 |
| CN113008997A (zh) * | 2021-02-21 | 2021-06-22 | 扬州升飞检测技术有限公司 | 金属激光强化表面无损检测方法 |
| CN114790507A (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 汽轮机叶片及其强化方法 |
| RU2784901C1 (ru) * | 2022-05-24 | 2022-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6 |
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2005
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101284334B (zh) * | 2008-06-06 | 2011-04-06 | 贵州大学 | 激光焊接在超高强度钢焊接中的应用及焊接方法 |
| CN105287030A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-02-03 | 杭州博华激光技术有限公司 | 一种医用口腔畸正钳及医用口腔畸正钳刀口的加工方法 |
| CN105287030B (zh) * | 2015-09-22 | 2019-04-05 | 杭州博华激光技术有限公司 | 一种医用口腔畸正钳及医用口腔畸正钳刀口的加工方法 |
| CN111315905A (zh) * | 2017-09-07 | 2020-06-19 | 铃木加菲顿有限公司 | 生产冷拔线材的方法 |
| CN108977626A (zh) * | 2018-08-22 | 2018-12-11 | 哈尔滨工程大学 | 蒸汽轮机叶片表面的激光淬火与时效处理复合强化方法 |
| CN109750138A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-05-14 | 无锡透平叶片有限公司 | 一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法 |
| CN114790507A (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-26 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 汽轮机叶片及其强化方法 |
| CN113008997A (zh) * | 2021-02-21 | 2021-06-22 | 扬州升飞检测技术有限公司 | 金属激光强化表面无损检测方法 |
| RU2784901C1 (ru) * | 2022-05-24 | 2022-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" | Способ обработки режущих пластин из твердого сплава Т15К6 |
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