超音速火焰喷涂涡轮环块的加工方法技术

一种超音速火焰喷涂涡轮环块

【技术实现步骤摘要】
超音速火焰喷涂涡轮环块的加工方法


[0001]本专利技术涉及发动机
，尤其涉及航空发动机中的涡轮外环超音速火焰喷涂的加工方法
。

技术介绍

[0002]超音速火焰喷涂在航空发动机的一些部件中有所应用：超音速火焰喷涂是将气态或液态燃料与高压氧气混合后在特定的燃烧室或喷嘴中燃烧，产生的高温
、
高速的燃烧焰流被用来喷涂
(HVOF)。
由于燃烧火焰的速度是音速的数倍，目视焰流中有明亮的“马赫节”，因而一般都称
HVOF
为超音速火焰喷涂
。
将粉末轴向送进该火焰，可将喷涂粒子加热至熔化或半熔化状态，并加速到高达
300
‑
500m/s
，甚至更高的速度，从而获得结合强度高
、
致密的高质量的涂层
。
超音速火焰速度很高，但温度相对较低，约为
3000℃
，对于硬质合金或稀土合金均有应用，可以有效地抑制合金在喷涂过程中的分解，涂层不仅结合强度高，且致密，耐磨损性能优越，其耐磨损性能大幅度超过等离子喷涂层，与爆炸喷涂层相当，也超过了电镀硬铬层
、
喷熔层
。
超音速火焰喷涂由于工艺自身特点，喷涂的厚度会不均匀，如果喷涂厚度余量少的话，会导致涂层局部加工不出零件的标准尺寸
。
如
CN202110354700.0
公开了可变式加速型微内孔冷喷涂及磨削一体化装置及方法，弹性装置将涂料弹射到工件内壁上，其中，工件通过固定夹紧装置夹持，弹性装置下方同轴设置有磨削装置，磨削装置用来对喷涂后的工件内壁进行磨削处理
。
涂层只能采用磨削处理是本领域的常规概念
。
[0003]因此，现有超音速火焰喷涂
(NiCrAlY
涂层
)
涡轮环块零件的加工是一难题，此零件环侧面属于涂层过喷区域，环侧面余量大小决定涂层边缘的塌边大小；
NiCrAlY
涂层的自身特性：涂层附着在零件表面，在后续机加工中易产生脱落等问题
(
涂层厚度本身也有不均布
、
易脱落；涂层两侧易塌边，精度不易控制
)
；涂层硬度平均值为
HR45Y 40
～
60
，硬度高，又因零件留有磨削等加工余量，磨加工需要分加工内圆
、
加工侧面
(
和需要加工的底平面
、
径向面
)
，需要进行多次装夹进行，加工效率低
。
这类有小角度或弧度要求高的形状更不易用磨削方法来加工
。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是，提出一种对超音速火焰喷涂进行直接机加工的方法，尤其是对超音速火焰喷涂
NiCrAlY
涂层涡轮环块零件进行铣加工，并且是一种有小角度及弧度要求的零件
。
[0005]本专利技术的技术方案是，一种超音速火焰喷涂涡轮环块
NiCrAlY
涂层的加工方法，喷涂
NiCrAlY
涂层后经二次时效热处理，第一次采用真空炉，温度
500
±
50℃
，保温6±1小时；第二次喷涂后采用再采用普通加热炉，氮气氛保护，温度
300
±
50℃
，保温5±1小时；径向面和侧面喷涂层的机加工面留单边
0.5
‑
1.1mm
的余量，采用加工中心铣削方式，铣削刀具为硬质合金铣刀，每次进刀量
0.025
‑
0.035mm,
刀具转速为
1700
‑
2000r/min。
零件机加涂层尺寸多喷单边
1mm
～
1.1mm
，
NiCrAlY
涂层洛氏硬度平均值为
HR45Y 40
～
60。
[0006]有益效果，本专利技术通过热处理涂层材料的韧性加强，并通过一次装夹刀具和工件即可以完成加工侧面和需要加工的底平面即径向面；容易加工成弧形面；效率和加工精度均得到大大提高，本专利技术的加工精度达到8‑
10
微米，完全满足了工件加工精度的要求
。
附图说明
[0007]图1为
NiCrAlY
涂层涡轮环块留有余量的零件
(
截面
)
图；
[0008]图2的
NiCrAlY
涂层涡轮环块加工完成后的零件图
。
具体实施方式
[0009]如图所示，为防止
NiCrAlY
涂层与涡轮环块基体的端面结合处出现脱落
、
塌边等问题，喷涂区域的四周
(
端面径向面与环侧面
)
需要留余量，图1所示，形成过
(
厚
)
喷区域，在二次喷涂并时效处理完成后再进行加工
。
[0010]因此，涡轮环块基体喷涂前涡轮环块基体
1(
坯料
)
的环侧面留
0.5mm
涂层的加工余量2，图1可以留出1‑
1.3mm
，如图中标出；预防环侧面加工时涂层塌边而加工不出
、
以及涂层与涡轮环块基体的结合处出现脱落问题
。
[0011]喷涂端面与环侧面的机加工
(
采用五轴铣加工中心还要对环侧面的工件坯料的单边余量
)
，超音速火焰喷涂的涂层厚度尽可能均匀，需要在喷涂工序时比零件机加涂层尺寸多喷单边
1mm
～
1.3mm
；粗铣后留下精铣的精加工余量：更好的精加工加工面留单边
0.5mm
余量喷涂层，与后续径向面涂层一起进行加工完成
(
图
2)
；以保证加工完成的涂层面2‑1可以
100
％加工出合格尺寸，又不存在凹坑等缺陷
(
图
2)。
[0012]对
NiCrAlY
涂层加工，其洛氏硬度平均值为
HR45Y 40
～
60
，一般此涂层采用磨削加工，但由于此零件喷涂后加工部位有非直线结构，磨削加工难以实现；而且要加工的部位包含圆弧尺寸以及侧面，磨削加工需要分多次进行，因此本专利技术精铣时采用五轴加工中心
(
德玛吉
DMG)
一次装夹以精铣削方式加工，可以实现圆弧
、
圆弧倒角以及环侧面工件等多个部位一次加工完成
。
减少了装夹
、
流转步骤，解决了加工周期长和多次重复装夹的问题
。
精铣削加工采用了涂层硬质合金刀进行铣加工，加工参数采用小的切削量和高转速，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种超音速火焰喷涂涡轮环块
NiCrAlY
涂层的加工方法，其特征是，喷涂
NiCrAlY
涂层后经二次时效热处理，
NiCrAlY
涂层洛氏硬度平均值为
HR45Y 40
～
60
；第二次采用氮气氛保护加热，温度
300
±
50℃
，保温5±1小时；径向面和侧面喷涂层的机加工面留单边
0.5
‑
1.1mm
的余量，采用加工中心铣削方式，铣削刀具为硬质合金铣刀，每次进刀量

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，唐建国，周嘉华，王思慧，窦爱国，胡锋，
申请(专利权)人：无锡市润和机械有限公司，
类型：发明
国别省市：