[发明专利]一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法

权利要求书

1.一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，包括工业机器人、熔积能量源、沉积材料、特种变频送丝系统和柔性卡具，其特征在于：所述特种变频送丝系统通过所述柔性卡具与熔积能量源同步移动，利用工业机器人通过激光熔化丝材的方式在涡轮叶片叶冠表面上熔覆高温耐磨层，避免凹R处出现未熔合及尾部尖端塌陷的情况。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，所述溶剂能量源选用激光，激光光斑直径：Φ3.47mm～Φ6.00mm，激光功率：800～3600W，所述方法所用到的丝材选用PMET980焊丝，焊丝直径：Φ1.2mm～Φ2.0mm，保护气体流量：10L/min～20L/min，熔覆速度：0.003m/s～0.010m/s，主要沉积材料选用丝材进行激光熔积成形，在所述丝材熔化过程中通过控制单位时间内的送丝量及工业机器人的移动速度来控制高温耐磨层的沉积层层高，根据涡轮叶片叶冠宽度，通过调熔积能量源的激光光斑直径或工业机器人的加工路径保证涡轮叶片叶冠表面沉积层的宽度。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，所述工业机器人控制激光熔丝沉积工艺的加工轨迹；针对不同涡轮叶片叶冠宽度，其熔覆轨迹包括了：(1)工业机器人匀速运动，(2)工业机器人变速运动，(3)工业机器人摆动运动。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，所述方法利用工业机器人通过激光熔化丝材的方法实现涡轮叶片叶冠表面高温耐磨层的自动化激光熔覆，操作步骤如下：

步骤(1)、首先将涡轮叶片装夹在专用紫铜卡具上，保证叶冠侧平面于水平面的夹角：-2°＜α＜+2°；

步骤(2)、然后根据高温耐磨层层高要求，选用上述直径为Φ1.2mm～Φ2.0mm的焊丝作为高温耐磨层的沉积材料；

步骤(3)、最后根据不同型号涡轮叶片叶冠宽度的不同，选用不同的激光熔丝沉积的加工轨迹结合熔积能量源激光功率，确保高温耐磨层达到预定的层高及宽度，保证高温耐磨层的沉积质量。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，对激光熔覆前的待加工表面及激光熔覆后的沉积层进行处理的步骤如下：

步骤(1)、激光熔覆前叶冠表面需进行机械加工处理，保证待加工表面的平整性，并用丙酮或95％的无水酒精对表面进行清理，去除氧化物、油污等影响高温耐磨层沉积质量的污垢；

步骤(2)、激光熔覆后需对沉积层的表面及侧面通过机械打磨的方式进行整型，以达到涡轮叶片叶冠处设计尺寸精度要求；

步骤(3)、并用丙酮或95％的无水酒精对整型后的高温耐磨层的表面及周边进行清理，去除氧化物、油污及加工碎屑。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，当激光光斑直径增大，激光能量影响的范围变大，激光能量分散且能量密度降低，单位面积熔积能量降低；当激光光斑直径增大时，激光功率也应随之提高，当涡轮叶片叶冠宽度超出激光光斑有效范围Φ3.47mm～Φ6.00mm时，通过控制工业机器人加工路径的方式实现对涡轮叶片叶冠表面高温耐磨层的沉积。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片的叶冠表面高温耐磨层的制备方法，其特征在于，所述工业机器人采用多道搭接、三角形摆动和梯形摆动等加工路径对涡轮叶片叶冠表面的高温耐磨层进行沉积，其中摆动频率为1Hz～16Hz。