[发明专利]一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法

说明书

本发明涉及一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法。该方法包括：基于双层壁结构叶片的结构设计，采用超声检测，测量叶片每个截面点的壁厚值，得到叶片各个截面处的双层壁内腔间隙值；选用半熔融状态下的相对熔点较高的烃类化合物作为填充材料，根据双层壁结构特点，对叶片内腔两端开放区域处进行填充，形成类似于围墙的防护作用；待烃类化合物固化后，选用全熔状态下的石蜡作为填充材料，对双层壁内腔间隙进行完全填充，填充的石蜡向填充区域流动，使其能在待填充区域充分扩散后完成固化填充；基于叶片各个截面处的实际检测的壁厚值和双层壁内腔间隙值，在冷却孔加工时，设置与检测数据相匹配的加工参数，加工出符合设计要求的气膜冷却孔。

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法。

背景技术

为提高航空发动机涡轮叶片工作温度高，叶片冷却结构发生了很大变化，从最早采用的对流冷却发展到现在的气膜冷却，即通过许多小孔或窄槽让冷却气流从叶片的内腔流到叶片的外表面，在叶片表面形成一道温度较低的气膜，可大幅度提高冷却效率。而在叶片的内腔结构上，为了使冷却气流的分布更加合理，在推比12及以上发动机的高压涡轮叶片设计中，采用双层壁结构，如下图1。其内外两层壁之间的间隙仅为0.6-0.8mm。相比单层壁结构，双层壁结构叶片狭小内腔中分布有很多由密集扰流柱组成的冷却通道，形状复杂，可进一步提高冷却效率。但是，新结构给气膜孔的加工带来了新问题。

以现有的电液束、电火花制孔工艺为例，主要的问题在于加工进给控制上难道很大，加工小孔穿透后，因对壁的间隙极小，会出现击伤现象，甚至会加工贯通。为了完全消除这种对壁击伤，确保狭小内腔对壁无加工损伤，最有效的办法就是物理防护，阻断电火花、电液束以及激光加工的作用。

因此，针对双层壁狭小内腔结构叶片，发明人提供了一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法。

发明内容

针对现有加工双层壁结构叶片的技术方法存在的不足，损伤到内腔对壁的问题，发明实施例提供了一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法，解决了内腔对壁因间隙小而出现击伤的问题。

本发明的实施例提出了一种叶片气膜冷却孔加工的内腔防护方法，该方法包括：

检测叶片壁厚，基于双层壁结构叶片的结构设计，采用超声检测，测量叶片每个截面点的壁厚值，得到叶片各个截面处的双层壁内腔间隙值；

预填充烃类化合物，选用半熔融状态下的比石蜡熔点高的烃类化合物作为填充材料，根据双层壁结构特点，对叶片内腔两端开放区域处进行填充，形成类似于围墙的防护作用；

二次填充石蜡，待预填充的烃类化合物固化后，选用全熔状态下的石蜡作为填充材料，对双层壁内腔间隙进行完全填充，由于前述预填充的烃类化合物阻碍作用，此时填充的石蜡向填充区域流动，使其能在待填充区域充分扩散后完成固化填充；

设置加工参数，基于叶片各个截面处的实际检测的壁厚值和双层壁内腔间隙值，在冷却孔加工时，设置与检测数据相匹配的加工参数，加工出符合设计要求的气膜冷却孔。

进一步地，所述预填充烃类化合物的方法中，在填充过程中，该烃类化合物呈半熔融、半固体状态，对叶片内腔进行选择性填充，待其完全固化后，在非填充区域形成类似于围墙的防护作用，以阻挡二次填充石蜡的流向。

进一步地，所述二次填充石蜡的方法中，将待填充的叶片放置在熔融状态下的石蜡中，使液态的石蜡完全充满叶片内腔，在烃类化合物的阻挡作用下，液态的石蜡封闭在双层壁内腔间隙中而不会溢出，然后降温，使石蜡固化而充满整个内腔间隙。

进一步地，所述设置加工参数中，需根据实际检测的壁厚值和双层壁内腔间隙值，将不同壁厚处对应的冷却孔加工进给行程参数设置到加工程序中。