專利名稱：一種航空發動機葉片榫頭防滲方法及夾具的制作方法
一種航空發動機葉片榫頭防滲方法及夾具技術領域
本發明方法是在航空發動機葉片內腔氣體滲鋁時，限制葉片榫頭與氣體接觸，控制葉片榫頭滲鋁層厚度在O 5 μ m范圍內。
背景技術：
原有保護葉片榫頭的方法是用絕熱硅酸鋁棉作里層，再用鎳箔作外層包裹葉片整個榫頭，然后用高溫合金絲扎緊，縫隙處涂玻璃潤滑劑。氣體滲鋁后，榫頭表面易出現20 25 μ m的不連續滲層，而且絕熱硅酸鋁棉和潤滑劑出現了粉化、揮發的現象，這導致葉片內腔及外表面沉積了大量的Al元素和Si元素。這種保護方法的防滲效果差，葉片榫頭表面滲鋁層厚度超差。
對于榫頭滲鋁層超差的葉片，采取干吹砂+著色處理(電爐處理)的循環方式，以保證葉片榫頭部位的滲層已完全去除，此種循環方式往往需要重復3 4次，更重要的是干吹砂極易造成榫頭厚度超差，導致葉片報廢。發明內容
為了克服原工藝防滲效果差、生產效率低的缺點，本發明提出了一種改進后的航空發動機葉片榫頭防滲方法。
本發明的具體過程是
步驟1，清洗葉片內的污物；將噴砂機的出砂口對準葉片榫頭頂端端面上的4個進氣孔，對葉片內腔進行濕吹砂，以去除葉片內腔的油污或其他污物；吹砂的風壓為O. I O. 2MPa，每個葉片濕吹砂的時間為5 8s ;
步驟2，清理葉片內腔殘留的砂粒；通過壓縮空氣將葉片內腔殘留的砂粒吹出；
步驟3，清洗葉片；用丙酮和酒精清洗葉片內腔及外表面的砂粒和其他污物；
步驟4，加熱葉片；將葉片在加熱爐中加熱至160 200°C，保溫30 40min ；
步驟5，保護葉片榫頭；用三氧化二鋁棉將葉片榫頭的外表面纏繞，并使所述三氧化二鋁棉與葉片榫頭的四個外表面緊密貼合；所述三氧化二鋁棉的Al2O3含量為80% ;用兩個金屬夾將纏繞在葉片榫頭上的三氧化二鋁棉夾緊；并將纏繞有三氧化二鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入保護套；
步驟6，安裝保護套；通過底板上的定位銷將保護套與底板進行固定；
步驟7，氣體滲鋁；在球磨機內加入50%的鋁鐵粉、50%的鋁硅粉和已加入總量的 10%的四氯化銨的滲劑，混合2小時，使滲劑混合均勻，所述的滲劑百分比均為重量百分比； 將混合好的鋁鐵粉、純鋁粉和四氯化銨放入滲鋁盤中，再將滲鋁盤放入滲鋁爐中；將裝載好葉片的保護裝置放入滲鋁爐中，采用常規方法進行1050°C，保溫4小時的氣體滲鋁。
所述底板的外形為平行四邊形；底板的幾何中心有貫通孔，該貫通孔的位置與保護套端板上的氣流孔的位置對應；底板的對稱角上分別有安裝孔。
所述的金屬夾包括兩塊相互配合的“凹”字形夾板；兩塊夾板的一側表面的形狀分3別與葉片榫頭的一部分榫齒的外形相配合；兩塊夾板的另一側表面為斜面，使相互配合后的金屬夾的外形為平行四邊形。
所述保護套為框結構，其橫截面為與金屬夾外形配合的平行四邊形；保護套的一端有端板，該端板位于保護套內的表面有金屬夾的安放面；在所述端板的幾何中心有貫通的氣流孔；所述的氣流孔為條狀，其長度與寬度須使該氣流孔與位于葉片榫頭頂端端面的 4個進氣孔連通；在所述保護套有端板一端的兩個角上對稱分布有連接銷孔。
本發明采取的技術方案包括
I)對葉片內腔進行濕吹砂。
2)用壓縮空氣清理葉片內腔殘留的砂粒。
3)對葉片進行超聲波清洗。
4)將葉片在160 200°C下保溫30 40min。
5)在葉片榫頭部位包裹三層80號三氧化二鋁棉。
6)將金屬夾放入金屬保護套內，利用斜面將金屬夾與葉片榫頭進行固定。
7)利用底板上的定位銷將金屬保護套與底板進行固定。
8)將保護裝置連同葉片在120 150°C下保溫20 40min。
9)將裝載好葉片的保護裝置放入滲鋁爐中進行氣體滲鋁。
10)氣態鋁通過進氣口進入葉片進氣孔，對葉片內腔進行滲鋁。
與原氣體滲鋁榫頭防滲保護方法相比，本發明中的80號三氧化二鋁棉保持完好沒有粉化和揮發，因為本發明選取的高鋁棉中Al2O3的含量為80%，可以耐得住腐蝕性氣氛，而不發生任何化學反應，更重要的是不會對葉片產生污染；2)葉片榫頭的防護操作簡單，操作者勞動強度低，防滲效果好，3)葉片榫頭滲層不連續，而且較薄，只有5 μ m左右，對已基本加工到位的榫頭尺寸影響很小，很容易通過濕吹砂的方法去除該滲層。使用此方法后，只需一次濕吹砂和著色處理(電爐處理)，即可完全去除榫頭部位的滲層，避免了葉片的重復干吹砂和著色處理，提高生產效率I 2倍，節省成本30 40%。


圖I為葉片與三氧化二鋁棉、金屬夾的裝配示意圖2為圖I的A向示圖3為金屬保護套的俯視圖4為圖3的A向剖視圖5為底板的俯視圖6為底板的主視圖7時為本發明的流程圖。
圖中
I.葉片2.葉片榫頭3.三氧化二鋁棉4.金屬夾5.進氣口
6.進氣孔7.金屬保護套8.底板9.定位銷具體實施方式
本實施例I是一種航空發動機葉片榫頭防滲方法，具體過程是
步驟1，清洗葉片內的污物。將噴砂機的出砂口對準葉片I榫頭頂端端面上的4個進氣孔6，對葉片I內腔進行濕吹砂，以去除葉片I內腔的油污或其他污物。所述吹砂時使用的砂為150目的三氧化二招砂，吹砂的風壓為O. I O. 2MPa,每個葉片濕吹砂的時間為 5 8s。本實施例中，每個葉片濕吹砂的時間為5s，吹砂的風壓為O. IMPa
步驟2，清理葉片內腔殘留的砂粒。將壓縮空氣出氣口對準葉片I上的4個進氣孔 6吹15s，將葉片內腔殘留的砂粒吹出。
步驟3，清洗葉片。將葉片I放置在超聲波清洗機內，用丙酮和酒精清洗葉片I內腔及外表面的砂粒和其他污物，確保葉片I表面無污物。本實施例中，用丙酮進行清洗。清洗時間為60min。
步驟4，加熱葉片。將葉片I在放置在加熱爐中加熱至160 200°C，保溫30 40min，充分干燥葉片I內腔及外表面。本實施例中，加熱溫度為160°C，保溫時間為30min。
步驟5，保護葉片榫頭。將三氧化二鋁棉3沿葉片榫頭2的四個外表面纏繞三層，并使所述三氧化二鋁棉與葉片榫頭2的四個外表面緊密貼合。所述三氧化二鋁棉3的A1203 含量為80%。用兩個金屬夾4將纏繞在葉片榫頭上的三氧化二鋁棉夾緊，并去除漏在所述金屬夾之外的三氧化二鋁棉，露出位于葉片榫頭頂端端面上進氣孔6。并將纏繞有三氧化二鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入金屬保護套7內，利用葉片I自身重量和金屬保護套 7的斜面將金屬夾4和葉片榫頭2進行固定。
所述的金屬夾包括兩塊相互配合的“凹”字形夾板。兩塊夾板的一側表面的形狀分別與葉片榫頭的一部分榫齒的外形相配合；兩塊夾板的另一側表面為斜面。使用時，將兩塊夾板分別與葉片榫頭的外表面嵌套配合，使所述的兩塊夾板形成一個完整的夾子，將所述葉片榫頭夾在兩塊夾板內。相互配合后的金屬夾的外形為平行四邊形。所述的金屬夾用高溫合金的GH39制成。
所述的金屬保護套7用高溫合金的GH39制成。該金屬保護套為框結構，其橫截面為與金屬夾外形配合的平行四邊形。金屬保護套7的一端有端板，該端板位于金屬保護套內的表面為臺階狀，該臺階的表面為金屬夾的安放面。在所述端板的幾何中心中心有貫通的氣流孔。所述的氣流孔為條狀，其長度與寬度須使該氣流孔與位于葉片榫頭頂端端面的4 個進氣孔連通。在所述金屬保護套有端板一端的兩個角上對稱分布有銷孔，用于將該金屬保護套與底板固連。
步驟6，安裝金屬保護套。通過底板8上的定位銷9將金屬保護套7與底板8進行固定。所述底板8的外形亦為平行四邊形；底板8的幾何中心有矩形的貫通孔，該貫通孔的位置與金屬保護套7端板上的氣流孔的位置對應。底板8的對稱角上分別有安裝孔。
步驟7，氣體滲鋁。在球磨機內加入50%的鋁鐵粉、50%的鋁硅粉和已加入總量的 10%的四氯化銨的滲劑，混合2小時，使滲劑混合均勻，所述的滲劑百分比均為重量百分比； 將混合好的鋁鐵粉、鋁硅粉和四氯化銨放入滲鋁盤中，再將滲鋁盤放入滲鋁爐中；將裝載好葉片I的保護裝置放入滲鋁爐中，采用常規方法進行1050°C，保溫4小時的氣體滲鋁。
步驟8，葉片榫頭防滲檢測。從葉片榫頭處切割金相試塊，用金相法檢測氣體滲鋁后的葉片榫頭厚度，檢測結果見下表。
防滲結論本實施例I中的防滲方法可以起到防滲效果，保證葉片榫頭滲層厚度在O 5微米。
實施例2
本實施例是一種航空發動機葉片榫頭防滲方法，具體過程是
步驟1，清洗葉片內的污物。將噴砂機的出砂口對準葉片I榫頭頂端端面上的4個進氣孔6，對葉片I內腔進行濕吹砂，以去除葉片I內腔的油污或其他污物。所述吹砂時使用的砂為150目的三氧化二招砂，吹砂的風壓為O. I O. 2MPa,每個葉片濕吹砂的時間為 5 8s。本實施例中，每個葉片濕吹砂的時間為7s，吹砂的風壓為O. 15MPa
步驟2，清理葉片內腔殘留的砂粒。將壓縮空氣出氣口對準葉片I上的4個進氣孔 6吹15s，將葉片內腔殘留的砂粒吹出。
步驟3，清洗葉片。將葉片I放置在超聲波清洗機內，用丙酮和酒精清洗葉片I內腔及外表面的砂粒和其他污物，確保葉片I表面無污物。本實施例中，用丙酮進行清洗。清洗時間為60min。
步驟4，加熱葉片。將葉片I在放置在加熱爐中加熱至160 200°C，保溫30 40min，充分干燥葉片I內腔及外表面。本實施例中，加熱溫度為180°C，保溫時間為35min。
步驟5，保護葉片榫頭。將三氧化二鋁棉3沿葉片榫頭2的四個外表面纏繞三層， 并使所述三氧化二鋁棉與葉片榫頭2的四個外表面緊密貼合。所述三氧化二鋁棉3的Al2O3 含量為80%。用兩個金屬夾4將纏繞在葉片榫頭上的三氧化二鋁棉夾緊，并去除漏在所述金屬夾之外的三氧化二鋁棉，露出位于葉片榫頭頂端端面上進氣孔6。并將纏繞有三氧化二鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入金屬保護套7內，利用葉片I自身重量和金屬保護套 7的斜面將金屬夾4和葉片榫頭2進行固定。
所述的金屬夾包括兩塊相互配合的“凹”字形夾板。兩塊夾板的一側表面的形狀分別與葉片榫頭的一部分榫齒的外形相配合；兩塊夾板的另一側表面為斜面。使用時，將兩塊夾板分別與葉片榫頭的外表面嵌套配合，使所述的兩塊夾板形成一個完整的夾子，將所述葉片榫頭夾在兩塊夾板內。相互配合后的金屬夾的外形為平行四邊形。所述的金屬夾用高溫合金的GH39制成。
所述的金屬保護套7用高溫合金的GH39制成。該金屬保護套為框結構，其橫截面為與金屬夾外形配合的平行四邊形。金屬保護套7的一端有端板，該端板位于金屬保護套內的表面為臺階狀，該臺階的表面為金屬夾的安放面。在所述端板的幾何中心中心有貫通的氣流孔。所述的氣流孔為條狀，其長度與寬度須使該氣流孔與位于葉片榫頭頂端端面的4 個進氣孔連通。在所述金屬保護套有端板一端的兩個角上對稱分布有銷孔，用于將該金屬保護套與底板固連。
步驟6，安裝金屬保護套。通過底板8上的定位銷9將金屬保護套7與底板8進行固定。所述底板8的外形亦為平行四邊形；底板8的幾何中心有矩形的貫通孔，該貫通孔的位置與金屬保護套7端板上的氣流孔的位置對應。底板8的對稱角上分別有安裝孔。
步驟7，氣體滲鋁。在球磨機內加入50%的鋁鐵粉、50%的鋁硅粉和已加入總量的 10%的四氯化銨的滲劑，混合2小時，使滲劑混合均勻，所述的滲劑百分比均為重量百分比； 將混合好的鋁鐵粉、鋁硅粉和四氯化銨放入滲鋁盤中，再將滲鋁盤放入滲鋁爐中；將裝載好葉片I的保護裝置放入滲鋁爐中，采用常規方法進行1050°C，保溫4小時的氣體滲鋁。
步驟8，葉片榫頭防滲檢測。從葉片榫頭處切割金相試塊，用金相法檢測氣體滲鋁后的葉片榫頭厚度，檢測結果見下表。
防滲結論本實施例2中的防滲方法可以起到防滲效果，保證葉片榫頭滲層厚度在O 5微米。
實施例3
本實施例是一種航空發動機葉片榫頭防滲方法，具體過程是
步驟1，清洗葉片內的污物。將噴砂機的出砂口對準葉片I榫頭頂端端面上的4個進氣孔6，對葉片I內腔進行濕吹砂，以去除葉片I內腔的油污或其他污物。所述吹砂時使用的砂為150目的三氧化二招砂，吹砂的風壓為O. I O. 2MPa,每個葉片濕吹砂的時間為 5 8s。本實施例中，每個葉片濕吹砂的時間為8s，吹砂的風壓為O. 2MPa
步驟2，清理葉片內腔殘留的砂粒。將壓縮空氣出氣口對準葉片I上的4個進氣孔 6吹15s，將葉片內腔殘留的砂粒吹出。
步驟3，清洗葉片。將葉片I放置在超聲波清洗機內，用丙酮和酒精清洗葉片I內腔及外表面的砂粒和其他污物，確保葉片I表面無污物。本實施例中，用丙酮進行清洗。清洗時間為60min。
步驟4，加熱葉片。將葉片I在放置在加熱爐中加熱至160 200°C，保溫30 40min，充分干燥葉片I內腔及外表面。本實施例中，加熱溫度為200°C，保溫時間為40min。
步驟5，保護葉片榫頭。將三氧化二鋁棉3沿葉片榫頭2的四個外表面纏繞三層， 并使所述三氧化二鋁棉與葉片榫頭2的四個外表面緊密貼合。所述三氧化二鋁棉3的Al2O3 含量為80%。用兩個金屬夾4將纏繞在葉片榫頭上的三氧化二鋁棉夾緊，并去除漏在所述金屬夾之外的三氧化二鋁棉，露出位于葉片榫頭頂端端面上進氣孔6。并將纏繞有三氧化二鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入金屬保護套7內，利用葉片I自身重量和金屬保護套 7的斜面將金屬夾4和葉片榫頭2進行固定。
所述的金屬夾包括兩塊相互配合的“凹”字形夾板。兩塊夾板的一側表面的形狀分別與葉片榫頭的一部分榫齒的外形相配合；兩塊夾板的另一側表面為斜面。使用時，將兩塊夾板分別與葉片榫頭的外表面嵌套配合，使所述的兩塊夾板形成一個完整的夾子，將所述葉片榫頭夾在兩塊夾板內。相互配合后的金屬夾的外形為平行四邊形。所述的金屬夾用高溫合金的GH39制成。
所述的金屬保護套7用高溫合金的GH39制成。該金屬保護套為框結構，其橫截面為與金屬夾外形配合的平行四邊形。金屬保護套7的一端有端板，該端板位于金屬保護套內的表面為臺階狀，該臺階的表面為金屬夾的安放面。在所述端板的幾何中心中心有貫通的氣流孔。所述的氣流孔為條狀，其長度與寬度須使該氣流孔與位于葉片榫頭頂端端面的4 個進氣孔連通。在所述金屬保護套有端板一端的兩個角上對稱分布有銷孔，用于將該金屬保護套與底板固連。
步驟6，安裝金屬保護套。通過底板8上的定位銷9將金屬保護套7與底板8進行固定。所述底板8的外形亦為平行四邊形；底板8的幾何中心有矩形的貫通孔，該貫通孔的位置與金屬保護套7端板上的氣流孔的位置對應。底板8的對稱角上分別有安裝孔。
步驟7，氣體滲鋁。在球磨機內加入50%的鋁鐵粉、50%的鋁硅粉和已加入總量的 10%的四氯化銨的滲劑，混合2小時，使滲劑混合均勻，所述的滲劑百分比均為重量百分比； 將混合好的鋁鐵粉、鋁硅粉和四氯化銨放入滲鋁盤中，再將滲鋁盤放入滲鋁爐中；將裝載好葉片I的保護裝置放入滲鋁爐中，采用常規方法進行1050°C，保溫4小時的氣體滲鋁。
步驟8，葉片榫頭防滲檢測。從葉片榫頭處切割金相試塊，用金相法檢測氣體滲鋁后的葉片榫頭厚度，檢測結果見下表。
防滲結論本實施例3中的防滲方法可以起到防滲效果，保證葉片榫頭滲層厚度在O 5微米。
權利要求
1.ー種航空發動機葉片榫頭防滲方法，其特征在于，具體過程是 步驟1，清洗葉片內的污物；將噴砂機的出砂ロ對準葉片榫頭頂端端面上的4個進氣孔，對葉片內腔進行濕吹砂，以去除葉片內腔的油污或其他污物；吹砂的風壓為O. I O.2MPa，每個葉片濕吹砂的時間為5 8s ; 步驟2，清理葉片內腔殘留的砂粒；通過壓縮空氣將葉片內腔殘留的砂粒吹出； 步驟3，清洗葉片；用丙酮和酒精清洗葉片內腔及外表面的砂粒和其他污物； 步驟4，加熱葉片；將葉片在加熱爐中加熱至160 2000C，保溫30 40min ； 步驟5，保護葉片榫頭；用三氧化ニ鋁棉將葉片榫頭的外表面纏繞，并使所述三氧化ニ鋁棉與葉片榫頭的四個外表面緊密貼合；所述三氧化ニ鋁棉的Al2O3含量為80% ;用兩個金屬夾將纏繞在葉片榫頭上的三氧化ニ鋁棉夾紫；并將纏繞有三氧化ニ鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入保護套； 步驟6，安裝保護套；通過底板上的定位銷將保護套與底板進行固定； 步驟7，氣體滲鋁；在球磨機內加入50%的鋁鐵粉、50%的鋁硅粉和已加入總量的10%的四氯化銨的滲劑，混合2小時，使滲劑混合均勻，所述的滲劑百分比均為重量百分比；將混合好的鋁鐵粉、純鋁粉和四氯化銨放入滲鋁盤中，再將滲鋁盤放入滲鋁爐中；將裝載好葉片的保護裝置放入滲鋁爐中，采用常規方法進行1050°C，保溫4小時的氣體滲鋁。
2.如權利要求I所述航空發動機葉片榫頭防滲方法，其特征在于，所述底板的外形為平行四邊形；底板的幾何中心有貫通孔，該貫通孔的位置與保護套端板上的氣流孔的位置對應；底板的對稱角上分別有安裝孔。
3.ー種用于權利要求I所述航空發動機葉片榫頭防滲方法的金屬夾，其特征在于，所述的金屬夾包括兩塊相互配合的“凹”字形夾板；兩塊夾板的ー側表面的形狀分別與葉片榫頭的一部分榫齒的外形相配合；兩塊夾板的另ー側表面為斜面，使相互配合后的金屬夾的外形為平行四邊形。
4.ー種用于權利要求I所述航空發動機葉片榫頭防滲方法的保護套，其特征在于，所述保護套為框結構，其橫截面為與金屬夾外形配合的平行四邊形；保護套的一端有端板，該端板位于保護套內的表面有金屬夾的安放面；在所述端板的幾何中心有貫通的氣流孔；所述的氣流孔為條狀，其長度與寬度須使該氣流孔與位于葉片榫頭頂端端面的4個進氣孔連通；在所述保護套有端板一端的兩個角上對稱分布有連接銷孔。
全文摘要
一種航空發動機葉片榫頭防滲方法及夾具。所述航空發動機葉片榫頭防滲方法是將清洗干凈的葉片榫頭加熱后，用三氧化二鋁棉將葉片榫頭的外表面纏繞，用兩個金屬夾將纏繞在葉片榫頭上的三氧化二鋁棉夾緊。并將纏繞有三氧化二鋁棉的葉片榫頭連同金屬夾一同放入金屬保護套。以鋁鐵粉、鋁硅粉和四氯化銨的混合物作為滲劑，用常規方法進行氣體滲鋁。本發明使用的三氧化二鋁耐得住腐蝕性氣氛，不會發生任何化學反應，更不會對葉片產生污染。使用本發明，只需一次濕吹砂和著色處理，即可完全去除榫頭部位的滲層，避免了葉片的重復干吹砂和著色處理，提高生產效率1～2倍，節省成本30～40%，并且操作簡單，防滲效果好。
文檔編號C23C10/08GK102978565SQ201210473320
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月20日 優先權日2012年11月20日
發明者王福平, 劉紅斌, 霍世軍, 梁養民, 謝國印, 任萍, 戴靜茹 申請人:西安航空動力股份有限公司