[发明专利]一种热喷涂过程微孔中滴定封孔装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种表面涂层制备与喷涂过程中微孔防堵的装置及方法。

背景技术

燃气轮机燃烧筒、过渡段、喷嘴、透平叶片等部件都具有大量的微孔，通过向这些部件的微孔中通入冷却气流，从而在叶片表面形成冷却气膜，达到对重要部件本体大幅降温的目的。在实际应用过程中，由于这些部件面向极高的温度环境，最高温度接近1500摄氏度，远远超过了高温合金本身能承受的温度极限，采用气体冷却和热障涂层可将高温合金叶片表面温度降低到800-900℃。热障涂层喷涂过程中，由于边界效应，会发生微孔截面积减少、微孔封堵等现象(统称堵塞)，降低部件的冷却效率，甚至由于局部冷却不足，导致叶片局部超温烧蚀损伤，对机组安全和运行状态造成恶劣影响。在高温部件第一次制造过程中，可在燃机叶片喷涂涂层后，采用激光加工方法，对部件进行微孔加工，但由于激光加工的热效应以及涂层与基体之间热膨胀失配，在涂层与高温合金之间形成微观裂纹缺陷，导致涂层在服役过程中过早剥落。还可采用喷涂后，人工机械打磨修复的方式，对产生缩孔和封堵的部位进行修复，这种方式极易在边界处引起界面开裂，对涂层寿命造成影响，对人的经验要求极高，其成功几率低、修复效果并不明显。理想的涂层边界应该是具有渐变结构，为了获得这种理想的结构，专利CN102443752A提出了一种在叶片内部冷却通道送入惰性气体，如氩气，使叶片喷涂过程中，熔化的粒子在冷却微孔中不沉积，从而实现防止微孔在喷涂中发生堵塞。这种方法实际上并不能有效获得理想结构，在喷涂过程中，由于气流的托举效果，会在冷却孔上方形成悬臂结构涂层，涂层底部没有金属基体支撑，后续需要大量的修复工作。CN204385279U提出的燃机叶片气膜孔喷涂过程中的防堵塞装置实际上与CN102443752A类似，都是采用气体防止叶片中的冷却孔在喷涂过程中发生堵塞，其缺点也是会产生悬臂涂层结构，涂层后期的处理工作相当复杂。美国通用公司CN103388118A专利针对垂直孔结构采用了柱塞插入冷却孔中，这种方式对于垂直孔可实现完好的防护，对倾斜孔，这种柱塞不适用，且通用性差。CN101772587A提出了一种装置，通过该装置在冷却通道内通入水，并通过冷冻剂将水冷冻成冰的方法，来防止堵塞，这种方法与在通道内通气的方法类似，在喷涂过程中，热喷涂焰流的接触会使表层的冰发生融化和汽化，融化的水流造成涂层结合强度的降低、汽化产生的水蒸汽同样会使孔周围的涂层产生悬臂结构，与CN102443752A专利所述的效果类似，仍然需要大量的后期打磨处理工作。因此本发明针对以上方法的缺点，提出了一种可快速实现微孔喷涂过程防止堵塞的装置及方法，以提高方法的通用性、涂层在孔周围的完整性。

综上，为了解决热喷涂过程中叶片冷却孔的堵塞问题，有必要针对于垂直、倾斜、大小不一的微孔开发一种通用的微孔防堵塞装置和方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种热喷涂过程微孔中滴定封孔装置及方法，以防止喷涂过程中沉积材料对气膜冷却微孔的堵塞，并提高该方法的通用性以及微孔周边涂层的完整性，减少喷涂后的后处理工作量。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热喷涂过程微孔中滴定封孔装置，包括盛装滴定液2的容器1，通过钢制管路3与容器1连接的电磁阀4，通过软体管路5与电磁阀4连接的滴定管7，滴定管7夹持于支架6中，支架6安装于导轨8上，导轨8与水平电机13连接，通过水平电机13驱动，实现水平移动；带有圆形垂直冷却孔10和椭圆形的倾斜冷却孔12的工件11置于滴定管7的底部，与滴定管7出口位置相距3-100mm，工件11放置的位置，使每排冷却孔与导轨8均平行；固化装置9与脉冲发生器14连接，并安装于滴定管7的侧面，对准需要滴定封孔的部位；所述脉冲发生器14、电磁阀4、水平驱动电机13与控制器15连接。

所述滴定液2的形态为乳液状、悬凝状或胶体状，滴定液的材料为可热固化以及具有溶胀特性的水溶性甲级纤维、树脂或胶体。

所述固化装置9为辐照灯、微波加热炉、烘干箱或热气流固化装置。

所述辐照灯采用紫外辐照灯、微波辐照灯或红外辐照灯。