一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法与流程

本发明属于航空发动机及燃气轮机涡轮叶片领域，涉及一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法。

背景技术：

目前，随着航空发动机及燃气轮机的不断发展，涡轮叶片的使用越来越广泛。现有的涡轮叶片表面冷却技术主要是采用气膜冷却技术和热障涂层隔热技术。

气膜冷却技术是利用涡轮叶片内腔的冷却气体流经气膜孔，在叶片表面形成一层冷却气膜，从而降低涡轮叶片表面的服役温度，从而显著提升涡轮叶片的服役寿命和可靠性。在带有气膜孔的叶片表面涂覆一层热障涂层(一般由金属底层和陶瓷面层组成)的主要目的是为了利用热障涂层高温抗氧化、耐腐蚀、隔热的性能，将叶片表面的温度再降低50～100℃，从而进一步提升涡轮叶片的服役寿命和稳定性。

气膜冷却技术和热障涂层技术对涡轮叶片的寿命具有显著的提升作用，带有气膜孔的叶片表面涂覆热障涂层服役之后，需对叶片表面的热障涂层进行去除并再涂覆。根据目前的技术发展水平，采用脉冲高压水的方法可以去除陶瓷面层，对金属底层、基体及内腔不产生破坏性作用；采用酸性溶液化学侵蚀的方法可以对金属底层进行去除，而化学方法去除金属底层时，酸性溶液势必会对合金基体产生一定的影响，因此，需对合金基体进行有效防护，杜绝酸性溶液与合金基体接触，避免产生化学反应。

目前，涡轮叶片的榫头部位可以采用手工蘸取熔融态石蜡的方法进行蜡封防护，由于叶片的气膜孔及尾劈缝孔数量较多(最多的可达500个)、尺寸较小(一般直径在0.3～1.0mm)，很难利用手工刷涂或其他机械方法将气膜孔进行有效的防护，这就导致叶片表民的涂层去除时，酸性溶液通过气膜孔或尾劈缝孔进入叶片内腔，对合金基体产生化学侵蚀，影响叶片的使用性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法；该方法可以根据叶片不同的型面结构特点，采用压敏胶带、石蜡、磁力搅拌器等装置协同配合，将叶片表面的气膜孔进行蜡封防护，为后续的叶片涂层去除提供技术保障；该方法无需对不同类型的气膜孔采取特殊的防护操作和要求，能够对不同尺寸和不同形状的气膜孔进行有效防护。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法，包括以下步骤：

步骤1，对叶片进行除油处理，得到除油后的叶片；

步骤2，在磁力搅拌器中融化石蜡，形成石蜡溶液；

步骤3，使用压敏胶带缠绕粘贴叶片的叶身，使得叶身被压敏胶带完全缠绕，得到缠绕有压敏胶带的叶片；

步骤4，将缠绕有压敏胶带的叶片浸泡在步骤2得到的石蜡溶液中，通过磁力搅拌，使得石蜡溶液通过叶片的进气口流入至叶片内部的腔体中，进而进入叶片的气膜孔和尾劈缝孔中，得到被石蜡溶液填充的叶片；

步骤5，将蜡封后的叶片从石蜡溶液中取出，并冷却至室温；

步骤6，去除叶片表面的压敏胶带，得到被蜡封后的叶片，所述被蜡封后的叶片的榫头表面被石蜡覆盖；叶片的腔体中、气膜孔中、尾劈缝孔中均填充有石蜡；所述石蜡对叶片的腔体、气膜孔和尾劈缝孔有防护作用。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，除油处理的过程为，将叶片浸泡在清洗剂中，超声波振动清洗10～60min，清洗后的叶片通过氩气或压缩空气吹干。

优选的，步骤1中，所述清洗剂选用丙酮。

优选的，步骤2中，磁力搅拌器中融化石蜡的温度为50～80℃，转速为5～1000rpm。

优选的，步骤3中，使用压敏胶带沿叶片的宽度方向缠绕粘贴叶身。

优选的，压敏胶带共缠绕1～5层。

优选的，沿叶身的长度方向，相邻的压敏胶带有2～10mm的搭接。

优选的，步骤4中，缠绕有压敏胶带的叶片在石蜡溶液中浸泡时间≥10min。

优选的，浸泡过程中，磁力搅拌器的转速为5～1000rpm，加热温度为50～80℃。

优选的，步骤6以后，叶片进行气膜孔和尾劈缝孔处蜡封效果的检查。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法，该方法通过在叶身表面缠绕压敏胶带，使得液体状的石蜡从进气口进入叶片内部的腔体，因为腔体和气膜孔及尾劈缝孔连通，石蜡能够进入气膜孔和尾劈缝孔中，同时压敏胶带阻止液体状的石蜡流出；当叶片取出冷却后，液体状的石蜡凝固在腔体、气膜孔和尾劈缝孔中，使得叶片在进行酸性溶液化学侵蚀过程，叶片内部的合金基体不会受到损害。该方法操作简单，对防护效果检测及修补方便、快捷；无需对不同类型的气膜孔采取特殊的防护操作和要求，能够对不同尺寸和不同形状的气膜孔进行有效防护；该方法使用的原料石蜡可以循环重复利用，且无污染，环境友好，无需采取防污染技术。

进一步的，首先通过清洗剂对叶片表面进行清洗，后续步骤中压敏胶带缠绕叶片时，压敏胶带能够紧密的粘贴在叶身表面，起到有效的阻挡液态石蜡流出的作用，防止叶片表面的油污影响压敏胶带和叶身的粘合作用。

进一步的，清洗剂选用丙酮，丙酮对油污的去除能力强。

进一步的，通过磁力搅拌器融化石蜡，且融化过程中进行磁力搅拌，保证石蜡融化均匀。

进一步的，通过压敏胶带沿叶片的宽度方向缠绕叶身，使得压敏胶带能够一圈一圈的缠绕住叶身，缠绕效果好。

进一步的，压敏胶带共缠绕1～5层，保证压敏胶带能够有效的起到防护作用。

进一步的，同一层内相邻的压敏胶带有部分搭接，防止相邻的压敏胶带之间有缝隙。

进一步的，将叶片放置在石蜡溶液中，进行气膜孔防护时，在较低的温度下进行，对叶片无任何污染及侵蚀作用。

进一步的，叶片在进行石蜡防护结束后，需进行填充效果的检查，保证防护效果。

【附图说明】

图1为叶片结构示意图。

图2为压敏胶带全防护叶片叶身示意图。

图3为叶片蜡封防护示意图。

图4为叶片蜡封后效果示意图。

图5为叶片蜡封实施案例1效果实物图。

图6为叶片蜡封实施案例2效果实物图。

图7为叶片蜡封实施案例3效果实物图；

其中，1-1为榫头；1-2为缘板；1-3为气膜孔；1-4为尾劈缝孔；1-5为叶身；1-6为进气口；1-7为进气边；1-8为排气边；2-1为压敏胶带；3-1为石蜡溶液；3-2为磁子；3-3为叶片；3-4为磁力搅拌器；4-1为气膜孔处石蜡；4-2为尾劈缝处石蜡。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述；一种叶片的气膜孔及尾劈缝孔防护方法，是通过压敏胶带、石蜡、磁力搅拌器等配合使用，在保证叶片的气膜孔及尾劈缝孔、榫头、内腔等部位得到有效蜡封的情况下，取掉压敏胶带后，叶片的叶身表面的涂层区域裸露在外，为后续涂层的去除做好防护准备。本发明中的叶片主要针对涡轮叶片。

参加图1，叶片3-3包括榫头1-1、缘板1-2和叶身1-5；缘板1-2的一端和榫头1-1固定连接，另一端和叶身1-5固定连接；沿叶片3-3的长度方向，榫头1-1的外端上开设有若干个进气口1-6，榫头1-1内部和叶身1-5内部开设有连通的腔体，即整个叶片3-3内部开设有腔体；叶身1-5的一侧为进气边1-7，另一边为排气边1-8，叶身1-5的两面均开设有气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4，所述气膜孔1-3开设在叶身1-5的表面，尾劈缝孔1-4沿着排气边1-8开设，相邻的尾劈缝孔1-4之间的距离相等；每一个气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4均和腔体连通。所述气膜冷却技术为冷却气体从进气口1-6进入叶片3-3的内部，进入腔体，进入腔体的冷却气体流经气膜孔1-3，在叶身1-5表面形成一层冷却气膜。针对上述结构的叶片3-3，气膜孔1-3及尾劈缝孔1-4防护方法的具体步骤如下：

(1)叶片前处理。在进行防护之前，对整个叶片3-3的零件表面及内腔进行除油处理，特别是对图1中的榫头1-1、缘板1-2、气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4进行除油处理，处理方法为：采用丙酮作为清洗剂，将零件浸泡在丙酮溶液中，采用超声波的方式进行振动清理10～60min，然后取出，并利用氩气或压缩空气吹干；

(2)石蜡准备。利用具有加热功能的磁力搅拌器3-4对石蜡进行融化，设定温度为50～80℃，磁力搅拌转速采用渐变脉冲式转速控制，控制转速范围为5～1000rpm，保证石蜡融化均匀，形成石蜡溶液3-1，便于后续步骤中石蜡溶液3-1能够充满叶片3-3的腔体、气膜孔1-3及尾劈缝孔1-4。

(3)压敏胶带2-1防护叶身1-5。采用压敏胶带2-1作为叶身1-5防护的原材料，沿着叶身1-5宽度方向缠绕并粘贴压敏胶带2-1，层数共为1～5层；具体的缠绕方式为：在叶身1-5的一面，将压敏胶带2-1从进气边1-7朝向排气边1-8缠绕，绕过排气边1-8后，在叶身1-5的另一面从排气边1-8朝向进气边1-7缠绕，缠绕粘贴至进气边1-7，缠绕完成一圈；缠绕第二圈时，第二圈缠绕的压敏胶带2-1需在叶身1-5的长度方向上压住第一圈2～10mm，依次类推，第三圈压住第二圈2～10mm，每一圈需搭接上一圈2～10mm，至整个叶身1-5的第一层缠绕完成；然后开始缠绕第二层、第三层、第四层和第五层，每一层的缠绕方式和第一层相同；缠绕结束后进行外观检查，保证压敏胶带2-1与叶身1-5表面贴合密实，将叶身1-5完全缠绕住，并确保压敏胶带2-1将叶身1-5上所有的气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4粘贴密实、牢固；压敏胶带2-1防护后如图2，从图2中可以看出，叶身1-5被压敏胶带2-1完全缠绕住。

(4)叶片蜡封防护。如图3所述，将叶片3-3放置在磁力搅拌器3-4中，磁力搅拌器3-4中放置有经过第(2)步骤处理后融化的石蜡溶液3-1，石蜡溶液3-1中放置有磁子3-2；压敏胶带2-1防护后的叶片3-3全部浸泡在融化的石蜡溶液3-1中，开启磁力搅拌装置，设定磁力搅拌的转速，转速范围为5～1000rpm，温度为50～80℃，将叶片3-3在石蜡中浸泡并搅拌≥10min，在磁子3-2作用下，石蜡溶液3-1在磁力的作用下不断流动，石蜡溶液3-1通过榫头1-1端部的进气口1-6进入叶片3-3的腔体中，从腔体渗入到每一个气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4中，叶身1-5的其他部分因为被压敏胶带2-1包裹而没有被石蜡溶液3-1浸润，榫头1-1和缘板1-2完全浸泡在石蜡溶液3-1中；通过该步骤，叶片3-3的腔体中、气膜孔1-3中和尾劈缝孔1-4中均填充有石蜡溶液3-1。

(5)叶片3-3冷却，将蜡封防护后的叶片3-3缓慢取出，静置于平台表面，并冷却至室温，石蜡溶液3-1凝固成为石蜡；参见图4，此时榫头1-1和缘板1-2的表面覆盖有一层石蜡，叶片3-3的腔体中、气膜孔1-3中和尾劈缝孔1-4中均填充有石蜡。

(6)去除压敏胶带2-1防护。叶片3-3冷却后，沿压敏胶带2-1缠绕的反方向，将压敏胶带2-1缓慢撕除。

(7)叶片3-3表面蜡封效果检查。压敏胶带2-1撕除后，仔细检查叶片3-3的气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4等部位，保证图4中气膜孔处石蜡4-1、尾劈缝处石蜡4-2对气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4处进行了有效封堵。

实施方案1：

叶片防护过程如下：

(1)叶片3-3前处理。在进行防护之前，对整个零件表面及内腔进行除油处理，特别是对榫头1-1、缘板1-2、气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4进行除油处理，处理方法为：采用丙酮作为清洗剂，将零件浸泡在丙酮溶液中，采用超声波的方式进行振动清理10min，然后取出并利用氩气或压缩空气吹干；

(2)石蜡准备。利用具有加热功能的磁力搅拌器3-4对石蜡进行融化，设定温度为50℃，磁力搅拌转速采用渐变脉冲式转速控制，控制转速范围为5～100rpm。

(3)压敏胶带2-1防护叶身1-5。采用压敏胶带2-1作为叶身1-5防护的原材料，沿着叶身1-5的宽度方向粘贴压敏胶带2-1，层数为1层；相邻的压敏胶带2-1粘贴时保证2mm的搭接，并进行外观检查，保证压敏胶带2-1与叶身1-5表面贴合密实，并确保压敏胶带2-1将叶身1-5所有气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4粘贴密实、牢固。

(4)叶片蜡封防护。将叶片3-3放置在磁力搅拌器3-4中，将压敏胶带2-1防护后的叶片3-3全部浸泡在融化的石蜡溶液3-1中，开启磁力搅拌装置，设定磁力搅拌的转速为5～100rpm，搅拌温度为50℃，将叶片3-3在石蜡溶液3-1中浸泡搅拌10min，在磁子3-2作用下，石蜡溶液3-1在磁力的作用下不断流动，石蜡溶液3-1通过榫头1-1端部的进气口1-6进入叶片3-3的腔体中，从腔体渗入到每一个气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4中。

(5)叶片冷却。将蜡封防护后的叶片3-3缓慢取出，静置于平台表面，并冷却至室温。

(6)去除压敏胶带2-1防护。叶片3-3冷却后，沿压敏胶带2-1缠绕的反方向，将压敏胶带2-1缓慢撕除。

(7)叶片3-3表面蜡封效果检查。压敏胶带2-1撕除后，仔细检查叶片3-3的气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4等部位，保证图4中气膜孔处石蜡、尾劈缝处石蜡4-2对孔和叶身进行了有效封堵。

结果：蜡封后叶片气膜孔处及尾劈缝处外观如图5所示。从图中可以看出，叶片的楔形气膜孔和u型尾劈缝孔处的石蜡将孔封堵严密，防护效果较好。

实施方案2：

叶片防护过程如下：

(1)叶片3-3前处理。在进行防护之前，对整个零件表面及内腔进行除油处理，特别是对图1中的榫头1-1、缘板1-2、气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4进行除油处理，处理方法为：采用丙酮作为清洗剂，将零件浸泡在丙酮溶液中，采用超声波的方式进行振动清理60min，然后取出并利用氩气或压缩空气吹干；

(2)石蜡准备。利用具有加热功能的磁力搅拌器3-4对石蜡进行融化，设定温度为65℃，磁力搅拌转速采用渐变脉冲式转速控制，控制转速范围为10～500rpm。

(3)压敏胶带2-1防护叶身1-5。采用压敏胶带2-1作为叶身1-5防护的原材料，沿着叶身1-5的宽度方向粘贴压敏胶带2-1，层数为3层；相邻的压敏胶带2-1粘贴时保证5mm的搭接，并进行外观检查，保证压敏胶带2-1与叶身1-5表面贴合密实，并确保压敏胶带2-1将叶身1-5所有气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4粘贴密实、牢固。

(4)叶片蜡封防护。将叶片3-3放置在磁力搅拌器3-4中，将压敏胶带2-1防护后的叶片3-3全部浸泡在融化的石蜡溶液3-1中，开启磁力搅拌装置，设定磁力搅拌的转速为10～500rpm，搅拌温度为65℃，将叶片3-3在石蜡溶液3-1中浸泡搅拌20min，在磁子3-2作用下，石蜡溶液3-1在磁力的作用下不断流动，石蜡溶液3-1通过榫头1-1端部的进气口1-6进入叶片3-3的腔体中，从腔体渗入到每一个气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4中。

(5)叶片冷却。将蜡封防护后的叶片3-3缓慢取出，静置于平台表面，并冷却至室温。

(6)去除压敏胶带2-1防护。叶片3-3冷却后，沿压敏胶带2-1缠绕的反方向，将压敏胶带2-1缓慢撕除。

(7)叶片3-3表面蜡封效果检查。压敏胶带2-1撕除后，仔细检查叶片3-3的气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4等部位，保证图4中气膜孔处石蜡4-1、尾劈缝处石蜡4-2对孔和叶身进行了有效封堵。

结果：蜡封后叶片气膜孔处及尾劈缝处外观如图6所示。从图中可以看出，叶片的圆形气膜孔和u型尾劈缝孔处的石蜡将孔封堵严密，防护效果较好。

实施方案3：

叶片防护过程如下：

(1)叶片3-3前处理。在进行防护之前，对整个零件表面及内腔进行除油处理，特别是对图1中的榫头1-1、缘板1-2、气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4进行除油处理，处理方法为：采用丙酮作为清洗剂，将零件浸泡在丙酮溶液中，采用超声波的方式进行振动清理30min，然后取出并利用氩气或压缩空气吹干；

(2)石蜡准备。利用具有加热功能的磁力搅拌器3-4对石蜡进行融化，设定温度为80℃，磁力搅拌转速采用渐变脉冲式转速控制，控制转速范围为100～1000rpm。

(3)压敏胶带2-1防护叶身1-5。采用压敏胶带2-1作为叶身1-5防护的原材料，沿着叶身1-5的宽度方向粘贴压敏胶带2-1，层数为5层；相邻的压敏胶带2-1粘贴时保证10mm的搭接，并进行外观检查，保证压敏胶带2-1与叶身1-5表面贴合密实，并确保压敏胶带2-1将叶身1-5所有气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4粘贴密实、牢固。

(4)叶片蜡封防护。将叶片3-3放置在磁力搅拌器3-4中，将压敏胶带2-1防护后的叶片3-3全部浸泡在融化的石蜡溶液3-1中，开启磁力搅拌装置，设定磁力搅拌的转速为100～1000rpm，搅拌温度为80℃，将叶片3-3在石蜡溶液3-1中浸泡搅拌30min，在磁子3-2作用下，石蜡溶液3-1在磁力的作用下不断流动，石蜡溶液3-1通过榫头1-1端部的进气口1-6进入叶片3-3的腔体中，从腔体渗入到每一个气膜孔1-3和尾劈缝孔1-4中。

(5)叶片冷却。将蜡封防护后的叶片3-3缓慢取出，静置于平台表面，并冷却至室温。

(6)去除压敏胶带2-1防护。叶片3-3冷却后，沿压敏胶带2-1缠绕的反方向，将压敏胶带2-1缓慢撕除。

(7)叶片3-3表面蜡封效果检查。压敏胶带2-1撕除后，仔细检查叶片3-3的气膜孔1-3、尾劈缝孔1-4等部位，保证图4中气膜孔处石蜡4-1、尾劈缝处石蜡4-2对孔和叶身进行了有效封堵。

结果：蜡封后叶片气膜孔处及尾劈缝处外观如图7所示。从图中可以看出，叶片的楔形气膜孔和u型尾劈缝孔处的石蜡将孔封堵严密，防护效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。