一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺的制作方法

本发明属于燃气轮机叶片制造技术领域，具体涉及一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺。

背景技术：

燃气轮机叶片包括涡轮动叶片、导向器叶片、静叶片等。这些零部件大多为铸造件，铸造时为固定型芯，叶片上需要预留一些微小孔洞，对于涡轮动叶片，通常在其盖板上预留顶孔，后期再进行封堵。

目前，针对涡轮动叶片盖板顶孔的封堵，普遍采用真空钎焊，真空钎焊封堵需要较高的真空度和专门的真空设备，成本高，且采用真空钎焊封堵的叶片，结合强度较低，在高温、高压、高转速下易整体脱落。

激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层。激光熔覆属于冶金结合，具有结合强度高、稳定性好、经久耐用等优势，但目前尚局限于在基体表面熔覆合金层。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对上述现有燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔采用真空钎焊封堵工艺，存在成本高、结合强度低、使用过程易脱落的问题，本发明提供一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺。

本发明采用的技术方案如下：

一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺，包括以下步骤：

(1)顶孔前期处理；

(2)制备与顶孔相配合的紫铜棒作为衬垫；

(3)将紫铜棒安装于顶孔的底部，通过同轴载气送粉装置向顶孔中送入封堵合金粉末进行激光熔覆加工，路径为单道多层，激光熔覆工艺参数为：激光功率0.5-1.5kw、束斑直径0.5-1.2mm、扫描速度5-10mm/s、离焦量5-12mm、送粉量2-6g/min，保护气体采用氩气，气体流量为5-15l/min；

(4)使紫铜棒与盖板分离，并对顶孔封堵后的盖板进行修型处理；

(5)对修型后的盖板进行无损检测。

本发明舍弃传统真空钎焊工艺，采用激光熔覆技术对燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔进行封堵。封堵时，采用紫铜棒作为衬垫，紫铜棒有良好的导电、导热和加工性能,且熔点高，激光熔覆时，紫铜棒不会熔化或破裂，可起到较好的支撑作用，并迅速散热。另外，紫铜棒不会与封堵合金粉末形成冶金结合，封堵完成后，紫铜棒可自然脱落。

传统激光熔覆是使基体表面薄层和熔覆材料熔化并快速凝固，属于纵向结合，而本发明则是顶孔内壁的环状薄层与封堵合金粉末同时熔化并快速凝固，属于横向结合，且根据顶孔的深度，设定路径实现多层结合，即激光熔覆形成底层后，继续操作，此时，底层作为基体，在该基体上熔覆第二层，如此反复，直至完全封堵顶孔，这样做一方面可避免一次性送入封堵合金粉末，由于粉末量多而熔化不完全，以及顶孔内壁薄层未熔化完全即凝固，导致形成气孔、裂纹等，降低结合强度，另一方面，即使顶孔内部个别熔覆层与顶孔内壁之间未实现良好结合，也不会对整体结合强度产生较大的影响，使用过程不易脱落，保证其工作稳定性。

进一步地，步骤(1)中，顶孔前期处理过程为：对待封堵的顶孔进行打磨，去除氧化层和油污，并清洗干净。

进一步地，在进行步骤(1)之前，将待封堵的顶孔加工为喇叭口形状，且直径沿顶孔顶部至底部的方向依次减小，以使分层熔覆时，仅对位于该层的顶孔内壁进行熔化，同时，有利于熔覆层与基材形成更牢固的冶金结合，提高熔覆质量。

进一步地，步骤(3)中，每层高0.5-0.8mm，层间隙时间为9-12s。

进一步地，步骤(4)中，修型处理的方式包括机械加工、打磨及抛光。

进一步地，盖板材料是镍基耐高温材料。

进一步地，封堵合金粉末为inconel625。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明舍弃传统真空钎焊工艺，采用激光熔覆技术对燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔进行封堵，封堵合金粉末与顶孔内壁之间形成冶金结合，结合强度高、使用过程不易脱落，且不需要保证真空，封堵成本低；

2.本发明采用紫铜棒作为衬垫，激光熔覆时，不会熔化或破裂，可起到较好的支撑作用，并迅速散热，另外，紫铜棒不会与封堵合金粉末形成冶金结合，封堵完成后，紫铜棒可自然脱落；

3.本发明进行多层熔覆，一方面避免一次性送入封堵合金粉末，由于粉末量多而熔化不完全，以及顶孔内壁薄层未熔化完全即凝固，导致形成气孔、裂纹等，降低结合强度，另一方面，即使顶孔内部个别熔覆层与顶孔内壁之间未实现良好结合，也不会对整体结合强度产生较大的影响，使用过程不易脱落，保证其工作稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例2封堵界面金相组织。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

实施例1

一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺，包括以下步骤：

(1)将由镍基耐高温材料制备的燃气轮机涡轮动叶片盖板上待封堵的顶孔加工为喇叭口形状，且直径沿顶孔顶部至底部的方向依次减小；

(1)顶孔前期处理：对待封堵的顶孔进行打磨，去除氧化层和油污，并清洗干净；

(2)制备与顶孔相配合的紫铜棒作为衬垫；

(3)将紫铜棒安装于顶孔的底部，通过同轴载气送粉装置向顶孔中送入封堵合金粉末进行激光熔覆加工，路径为单道多层，激光熔覆工艺参数为：激光功率0.5kw、束斑直径0.6mm、扫描速度6mm/s、离焦量5mm、送粉量3g/min，保护气体采用氩气，气体流量为8l/min；每层高0.5mm，层间隙时间为9s；封堵合金粉末为inconel625；

(4)使紫铜棒与盖板分离，并对顶孔封堵后的盖板进行修型处理，修型处理的方式包括机械加工、打磨及抛光；

(5)对修型后的盖板进行无损检测。

实施例2

一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺，包括以下步骤：

(1)将由镍基耐高温材料制备的燃气轮机涡轮动叶片盖板上待封堵的顶孔加工为喇叭口形状，且直径沿顶孔顶部至底部的方向依次减小；

(1)顶孔前期处理：对待封堵的顶孔进行打磨，去除氧化层和油污，并清洗干净；

(2)制备与顶孔相配合的紫铜棒作为衬垫；

(3)将紫铜棒安装于顶孔的底部，通过同轴载气送粉装置向顶孔中送入封堵合金粉末进行激光熔覆加工，路径为单道多层，激光熔覆工艺参数为：激光功率1.0kw、束斑直径0.9mm、扫描速度8mm/s、离焦量8mm、送粉量4.5g/min，保护气体采用氩气，气体流量为10l/min；每层高0.6mm，层间隙时间为10s；封堵合金粉末为inconel625；

(4)使紫铜棒与盖板分离，并对顶孔封堵后的盖板进行修型处理，修型处理的方式包括机械加工、打磨及抛光；

(5)对修型后的盖板进行无损检测。

实施例3

一种燃气轮机涡轮动叶片盖板顶孔的封堵工艺，包括以下步骤：

(1)将由镍基耐高温材料制备的燃气轮机涡轮动叶片盖板上待封堵的顶孔加工为喇叭口形状，且直径沿顶孔顶部至底部的方向依次减小；

(1)顶孔前期处理：对待封堵的顶孔进行打磨，去除氧化层和油污，并清洗干净；

(2)制备与顶孔相配合的紫铜棒作为衬垫；

(3)将紫铜棒安装于顶孔的底部，通过同轴载气送粉装置向顶孔中送入封堵合金粉末进行激光熔覆加工，路径为单道多层，激光熔覆工艺参数为：激光功率1.5kw、束斑直径1.2mm、扫描速度10mm/s、离焦量11mm、送粉量6g/min，保护气体采用氩气，气体流量为15l/min；每层高0.8mm，层间隙时间为12s；封堵合金粉末为inconel625；

(4)使紫铜棒与盖板分离，并对顶孔封堵后的盖板进行修型处理，修型处理的方式包括机械加工、打磨及抛光；

(5)对修型后的盖板进行无损检测。

实施例4

对实施例2封堵后的盖板取样，并进行金相组织观察，如图1所示，可以看出，通过本发明封堵顶孔的盖板与熔覆层之间结合良好，无未熔合、气孔、微观裂纹等缺陷，且熔覆层组织均匀致密、无未熔合、气孔及裂纹。

本发明并不限于上述实施例中由镍基耐高温材料制备的燃气轮机涡轮动叶片盖板，也不限于inconel625作为封堵合金粉末，其他材质的涡轮动叶片盖板、以及其他封堵合金粉末均适用于本发明。

如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。