專利名稱：一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦輪發(fā)動機(jī)的渦輪葉片的結(jié)構(gòu)，尤其是一種渦輪葉片涂層結(jié)構(gòu)，其可用于高溫渦輪葉片與葉片盤減震潤滑。
背景技術(shù)：
CN 202370590U公開了一種現(xiàn)有的渦輪葉片結(jié)構(gòu)，如圖1、2所示，其中的渦輪葉片I包括一體形成的葉身10、平臺11和榫頭12。為固定渦輪葉片1，渦輪葉片I的榫頭12插入到沿渦輪盤2徑向布置的榫槽21中，以將渦輪葉片I固定安裝在渦輪盤2上。榫頭12具有一個(gè)安裝側(cè)面121和與該安裝側(cè)面121相對的后側(cè)面122，渦輪葉片I安裝到渦輪盤2上時(shí)，安裝側(cè)面121會首先進(jìn)入榫槽21。渦輪葉片I的榫頭12呈楔形狀并具有兩個(gè)對稱的楔形面123、124，楔形面123、124上具有平行的凹凸結(jié)構(gòu)。渦輪盤2的榫槽21具有與渦 輪葉片I的榫頭12形狀配合的結(jié)構(gòu)，用于固定安裝渦輪葉片I。該現(xiàn)有技術(shù)通過在渦輪葉片I的平臺11下方設(shè)置相應(yīng)的凸臺結(jié)構(gòu)來解決渦輪葉片I和渦輪盤2連接不嚴(yán)密產(chǎn)生滑移錯(cuò)位的缺陷。另外，US 2010178169A1也公開了一種渦輪葉片和渦輪盤之間的密封涂層，其通過在與渦輪盤的榫槽底部對應(yīng)的渦輪葉片的榫頭的底部設(shè)置一層涂層以提供相應(yīng)的密封，并留出一定的空隙供冷卻渦輪葉片的氣流通過。上述現(xiàn)有技術(shù)中的渦輪葉片結(jié)構(gòu)雖然采用了相關(guān)的結(jié)構(gòu)或涂層，但是渦輪葉片的榫頭和渦輪盤的榫槽之間仍然會存在較大的安裝間隙，通常情況下，榫頭的楔形面和渦輪槽之間的單邊間隙可達(dá)O. 2mm,因此當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時(shí)，這些間隙會造成渦輪葉片在渦輪盤上晃動，從而產(chǎn)生較大的震動和磨損，造成安全隱患，并且由于渦輪葉片和渦輪盤需要在高溫燃?xì)饬髦泄ぷ鳎鄳?yīng)的部件需要承受較高的溫度，通常可達(dá)到800°C左右。而上述現(xiàn)有技術(shù)CN202370590U中所應(yīng)用的凸臺結(jié)構(gòu)難以承受這樣的高溫，其在溫度不超過450°C的應(yīng)用環(huán)境下尚可發(fā)揮一定的效能，應(yīng)用范圍局限在風(fēng)扇葉片、壓氣機(jī)葉片，壓氣機(jī)導(dǎo)向葉片等低溫部件，不能用于工作溫度達(dá)800°C的高溫氧化性氣氛中的渦輪部件。而上述現(xiàn)有技術(shù)US2010178169A1中的密封涂層乃是為了墊高榫頭和榫槽之間的間隙，以便于冷卻氣流的通過，因此，該現(xiàn)有技術(shù)中的密封涂層設(shè)置于榫頭底部與榫槽底部之間，該位置處的密封涂層對于位于渦輪葉片的榫頭的楔形面和渦輪槽之間的間隙沒有任何作用，無法抑制因該位置的間隙所產(chǎn)生的震動和磨損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，以減少或避免前面所提到的問題。具體來說，本發(fā)明提供了一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其可滿足航空發(fā)動機(jī)渦輪部件潤滑和減震的雙重功效，且使用溫度不低于800°C。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，該渦輪葉片包括一體形成的葉身、平臺和榫頭，所述榫頭具有一個(gè)安裝側(cè)面和與該安裝側(cè)面相對的后側(cè)面，所述榫頭呈楔形狀并具有兩個(gè)對稱的楔形面，其中，所述兩個(gè)楔形面上對稱設(shè)置有兩個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)，所述減震潤滑涂層區(qū)由石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成。優(yōu)選地，所述石墨型氮化硼和鎳、鉻混合物由如下重量份的組分組成氮化硼
5.5，鋁 3. 5，鐵 8，鎳 69，鉻 14。優(yōu)選地，所述石墨型氮化硼和鎳、鉻混合物的粒度范圍為-120 +325目。優(yōu)選地，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)寬3-10_。 優(yōu)選地，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)臨近所述后側(cè)面設(shè)置。優(yōu)選地，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)由所述平臺向所述榫頭的末端延伸，其上部靠近所述后側(cè)面122—側(cè)，下部延伸靠向所述安裝側(cè)面121—側(cè)，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)與所述后側(cè)面呈8-20°夾角。優(yōu)選地，位于所述榫頭的末端的所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)與所述后側(cè)面之間的最小距離為3-10mm。優(yōu)選地，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)的厚度為O. 2 2mm。優(yōu)選地，所述減震潤滑涂層區(qū)采用氧乙炔火焰噴涂形成。優(yōu)選地，所述減震潤滑涂層區(qū)的氧乙炔火焰噴涂參數(shù)為氧氣壓力32psi，氫氣壓力28psi，氧氣流量70SCFH，氫氣流量250SCFH，噴嘴距離渦輪葉片的距離200 300mm，送粉量60 80g/min，噴涂次數(shù)6 12次。本發(fā)明所提供的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其在渦輪葉片的榫頭的楔形面上設(shè)置減震潤滑區(qū)，可滿足航空發(fā)動機(jī)渦輪榫頭和榫槽之間的潤滑和減震雙重功效，且該減震潤滑區(qū)采用石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成，從而可以使用于溫度不低于800 C的聞溫環(huán)境下。


以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中，圖I顯示的是現(xiàn)有渦輪葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2顯示的是圖I所示現(xiàn)有渦輪葉片與渦輪盤的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)的平面示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照

本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。其中，相同的部件采用相同的標(biāo)號。圖3顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)的平面示意圖，如圖所示，本發(fā)明的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)中，渦輪葉片I包括一體形成的葉身10、平臺11和榫頭12。為固定渦輪葉片1，渦輪葉片I的榫頭12插入到沿渦輪盤徑向布置的榫槽中(圖中未顯示渦輪盤的結(jié)構(gòu)，可參照圖2)，以將渦輪葉片固定安裝在渦輪盤上。榫頭12具有一個(gè)安裝側(cè)面121和與該安裝側(cè)面121相對的后側(cè)面122，渦輪葉片I安裝到渦輪盤上時(shí)，安裝側(cè)面121會首先進(jìn)入榫槽。渦輪葉片I的榫頭12呈楔形狀并具有兩個(gè)對稱的楔形面123(圖3為平面圖，只顯示了一個(gè)楔形面，另一個(gè)楔形面位于圖示楔形面的背面)，楔形面123上具有平行的凹凸結(jié)構(gòu)。渦輪盤的榫槽具有與渦輪葉片I的榫頭12形狀配合的結(jié)構(gòu)，用于固定安裝渦輪葉片I。由于渦輪葉片I的榫頭12和渦輪盤的榫槽之間通常會存在較大的安裝間隙，因此當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時(shí)，這些間隙會造成渦輪葉片I在渦輪盤上晃動，從而產(chǎn)生較大的震動和磨損，造成安全隱患，因此，在本發(fā)明中，特別在兩個(gè)楔形面123上對稱設(shè)置有兩個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)125 (同樣的，圖3中只顯示了一個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)，另一個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)位于圖示帶狀減震潤滑涂層區(qū)的背面)。由于震動的根源在于渦輪葉片的榫頭的楔形面和渦輪槽之間存在間隙，因此本發(fā)明將減震潤滑涂層區(qū)125設(shè)置于該區(qū)域，并對稱設(shè)置于兩個(gè)楔形面上，因而可提供平穩(wěn)的減震效果。另外減震潤滑區(qū)125還可提供潤滑效果，其可以為榫頭12和榫槽之間提供一定的抗磨損功能，提高了渦輪葉片和渦輪盤的壽命。另外，由于渦輪葉片I和渦輪盤需要在高溫燃?xì)饬髦泄ぷ?，相?yīng)的部件需要承受較高的溫度，通?？蛇_(dá)到800°C左右，因此在楔形面123上設(shè)置的減震潤滑涂層區(qū)由石墨型 氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成。石墨型氮化硼具有良好的干潤滑和耐高溫性能，混合鎳、鉻等金屬可加強(qiáng)其潤滑性能，并提供良好的減震效果，提高了單獨(dú)組分的強(qiáng)度。在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述石墨型氮化硼和鎳、鉻混合物由如下重量份的組分組成氮化硼5. 5，鋁3. 5，鐵8，鎳69，鉻14。氮化硼粉末為球形顆粒，鎳、鉻為主要添加劑，混合物優(yōu)選為粉末狀粒度，顆粒范圍為-120 +325目為宜。如圖3所示，在一個(gè)具體實(shí)施例中，帶狀減震潤滑涂層區(qū)125的寬度W優(yōu)選為
3-10mm,厚度優(yōu)選為O. 2 2mm。在另一個(gè)具體實(shí)施例中，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)125臨近所述后側(cè)面122設(shè)置。優(yōu)選地，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)125由所述平臺11向所述榫頭12的末端127延伸，其上部靠近所述后側(cè)面122 —側(cè)，下部延伸靠向所述安裝側(cè)面121 —側(cè)，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)125與所述后側(cè)面122呈8-20°夾角β。優(yōu)選地，位于所述榫頭12的末端127的所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)125與所述后側(cè)面122之間的最小距離D為3-10mm。在上述幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，選擇帶狀的減震潤滑涂層區(qū)一方面便于定位以及操作，另外實(shí)驗(yàn)表明，相對于全部噴涂減震潤滑材料，選擇帶狀結(jié)構(gòu)可很好控制材料的損耗并能達(dá)到更優(yōu)的效果，因?yàn)閲娡窟^多磨損后的顆粒物聚集反倒會加快磨損，抵消潤滑效果，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供了最優(yōu)化的噴涂量以及減震潤滑效果(例如厚度、寬度等參數(shù)限制)。另外，帶狀的減震潤滑涂層區(qū)的設(shè)置位置及角度可以盡量避免減震潤滑材料的損耗，并能避免減震潤滑材料磨損后的顆粒的聚集，實(shí)驗(yàn)表明，將帶狀減震潤滑涂層區(qū)設(shè)置臨近后側(cè)面可避免安裝面一側(cè)高溫變形所產(chǎn)生的震動對震潤滑材料的磨損，而傾斜設(shè)置的帶狀減震潤滑涂層區(qū)可收集磨損顆粒，使之重復(fù)利用提供充分的潤滑，提高了帶狀減震潤滑涂層區(qū)的壽命。下面參照附圖進(jìn)一步說明帶狀減震潤滑涂層區(qū)的噴涂工藝。依據(jù)材料特性，本發(fā)明優(yōu)選熱噴涂方法作為帶狀減震潤滑涂層區(qū)的噴涂工藝，該工藝可保證工作的可靠性和簡便性。
具體來說，本發(fā)明的噴涂工藝為氧乙炔火焰噴涂，具體步驟如下首先對需要噴涂的渦輪葉片進(jìn)行清洗，去除塵土雜質(zhì)油污等影響噴涂效果的成分；然后對于渦輪葉片的葉身和榫頭等不要噴涂的部位進(jìn)步覆蓋保護(hù)；之后對噴涂區(qū)域進(jìn)行吹砂處理，以增加粗糙的提高噴涂的附著力；其后再次檢查不噴涂部位的噴涂保護(hù)并對渦輪葉片進(jìn)行定位；再之后就是噴涂操作；噴涂完成后清理不噴涂部位的噴涂保護(hù)物，噴涂完成。具體的氧乙炔火焰噴涂工藝參數(shù)為噴槍采用現(xiàn)有商用噴槍，例如6P- II型噴槍，噴嘴型號為7C-MH，噴涂過程中，氧氣壓力32psi，氫氣壓力28psi，氧氣流量70SCFH，氫氣流量250SCFH，噴嘴距離渦輪葉片的距離200 300mm，送粉量60 80g/min，噴涂次數(shù)6 12次。噴涂效果(I)杯突試驗(yàn) 將噴涂后的渦輪葉片放在直徑Φ35πιπι孔的陰模上，將噴涂面朝下，在渦輪葉片沒有噴涂的平面壓直徑為Φ22ι πι的鋼球,大約以10mm/min的速度壓下,獲得深度為7. 5mm的壓痕時(shí)，全部涂層均無裂紋和脫落現(xiàn)象。( 2 )表面洛氏硬度檢測將噴涂后的渦輪葉片的涂層經(jīng)磨削后厚度I. 5±0. 1mm，平面度不大于O. 02，使用表面洛氏硬度計(jì)Y標(biāo)尺，壓頭直徑12. 7_，測量點(diǎn)中心距離不小于壓痕直徑的4倍，獲得的硬度值HR 15，Y40 60。(3)熱震性能檢查將涂覆O. 2 O. 3mm涂層的試片加熱到800°C后投入到20±5°C的水中，反復(fù)20次，涂層均無開裂和剝落。由上述噴涂效果測試可見，本發(fā)明的氧乙炔火焰噴涂工藝可以提供良好的附著力、硬度以及超強(qiáng)的強(qiáng)度，可適應(yīng)工作溫度達(dá)800°C的高溫氧化性氣氛?？傊景l(fā)明所提供的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其在渦輪葉片的榫頭的楔形面上設(shè)置減震潤滑區(qū)，可滿足航空發(fā)動機(jī)渦輪榫頭和榫槽之間的潤滑和減震雙重功效，且該減震潤滑區(qū)采用石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成，從而可以使用于溫度不低于800°C的高溫環(huán)境下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然本發(fā)明是按照多個(gè)實(shí)施例的方式進(jìn)行描述的，但是并非每個(gè)實(shí)施例僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案。說明書中如此敘述僅僅是為了清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體加以理解，并將各實(shí)施例中所涉及的技術(shù)方案看作是可以相互組合成不同實(shí)施例的方式來理解本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，該渦輪葉片包括一體形成的葉身、平臺和榫頭，所述榫頭具有一個(gè)安裝側(cè)面和與該安裝側(cè)面相對的后側(cè)面，所述榫頭呈楔形狀并具有兩個(gè)對稱的楔形面，其特征在于，所述兩個(gè)楔形面上對稱設(shè)置有兩個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)，所述減震潤滑涂層區(qū)由石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述石墨型氮化硼和鎳、鉻混合物由如下重量份的組分組成氮化硼5. 5，鋁3. 5，鐵8，鎳69，鉻14。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述石墨型氮化硼和鎳、鉻混合物的粒度范圍為-120 +325目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)寬3-10_。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)臨近所述后側(cè)面設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)由所述平臺向所述榫頭的末端延伸，其上部靠近所述后側(cè)面122 —側(cè)，下部延伸靠向所述安裝側(cè)面121 —側(cè)，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)與所述后側(cè)面呈8-20°夾角。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，位于所述榫頭的末端的所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)與所述后側(cè)面之間的最小距離為3-10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述帶狀減震潤滑涂層區(qū)的厚度為0. 2 2_。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減震潤滑涂層區(qū)采用氧乙炔火焰噴涂形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述減震潤滑涂層區(qū)的氧乙炔火焰噴涂參數(shù)為氧氣壓力32psi，氫氣壓力28psi，氧氣流量70SCFH，氫氣流量250SCFH，噴嘴距離渦輪葉片的距離200 300mm，送粉量60 80g/min，噴涂次數(shù)6 12次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，該渦輪葉片包括一體形成的葉身、平臺和榫頭，所述榫頭具有一個(gè)安裝側(cè)面和與該安裝側(cè)面相對的后側(cè)面，所述榫頭呈楔形狀并具有兩個(gè)對稱的楔形面，其中，所述兩個(gè)楔形面上對稱設(shè)置有兩個(gè)帶狀減震潤滑涂層區(qū)，所述減震潤滑涂層區(qū)由石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成。本發(fā)明所提供的渦輪葉片的減震潤滑結(jié)構(gòu)，其在渦輪葉片的榫頭的楔形面上設(shè)置減震潤滑區(qū)，可滿足航空發(fā)動機(jī)渦輪榫頭和榫槽之間的潤滑和減震雙重功效，且該減震潤滑區(qū)采用石墨型氮化硼和鎳、鉻、鋁、鐵的混合物噴涂而成，從而可以使用于溫度不低于800℃的高溫環(huán)境下。
文檔編號F01D5/16GK102797509SQ20121030608
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者余敏橋 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司