本發明屬于發動機渦輪導向葉片制造領域，具體涉及一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置及方法。
背景技術：
：多弧離子鍍技術是采用陰極電弧蒸發源的一種離子鍍技術，用于渦輪葉片涂覆MCrAlY和壓氣機葉片涂覆TiN涂層等工藝。圖1為多弧離子鍍設備構造圖，圖中陰極弧源(靶材)101、氬氣進氣口102、空氣進氣口103、真空系統104、葉片105、偏壓電源106、吊鉤107。多弧離子鍍技術在沉積涂層時，其本身的工作原理決定了涂層沉積過程存在物理遮蔽現象，一些遮蔽區域無法沉積到涂層。而對于雙聯導向葉片來說，葉片中間的喉道部位同樣要求沉積涂層，如何有效控制喉道遮蔽區域的涂層厚度一直困擾渦輪導向葉片的試制和生產。在專利檢索過程中發現，一種渦輪導向葉片涂層制備用保護工裝，專利號ZL201420107224.8，發明人：汪瑞軍。保護工裝由工裝夾持桿、上緣板夾具、下緣板夾具組成；渦輪葉片安裝在上緣夾具和下緣板夾具中間。一種用于渦輪葉片局部涂覆涂層的夾具，專利號：ZL201320650842.2，發明人：程玉賢。該實用新型的技術方案：所述夾具包括芯軸、兩個圓盤、葉片家具盒和擋板，所述兩個圓盤平行設置，所述芯軸葉片夾具盒固定在所屬圓盤上，渦輪葉片安裝在所述葉片夾具盒上，所述擋板遮擋所述渦輪葉片的非涂覆區域，所述擋板與所述渦輪葉片型面緊密貼合，所述擋板邊緣進行倒角處理。然而，上述兩個發明及其他發明不能保證渦輪導向葉片的喉道部位的涂層厚度及均勻性。技術實現要素：為解決現有技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置及方法，有效解決了導向葉片喉道遮蔽區域的涂層厚度無法達到設計要求的問題。本發明的目的通過如下技術方案來實現：一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置，包括上夾子、上吊鉤、下夾子、下吊鉤、套在渦輪導向葉片內緣板上用于遮蔽內緣板的內緣板保護盒和套在渦輪導向葉片外緣板上用于遮蔽外緣板的外緣板保護盒，內緣板保護盒和外緣板保護盒上均設有上下兩個加持孔，內緣板保護盒、外緣板保護盒和渦輪導向葉片組裝后的重心處于以四個夾持孔為頂點的四邊形對角線的交點位置，內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔分別位于所述重心上方同一高度對稱兩側，內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔分別位于所述重心下方同一高度對稱兩側；上夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔內，且上夾子與內緣板保護盒和外緣板保護盒能夠相對轉動，上吊鉤與上夾子頂部中心位置連接；下夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔內，且下夾子與內緣板保護盒和外緣板保護盒能夠相對轉動，下吊鉤與下夾子頂部中心位置連接；當上夾子將內緣板保護盒、外緣板保護盒和渦輪導向葉片的組裝體掛起后，渦輪導向葉片的渦輪導向葉片喉道部位能夠正對多弧離子鍍設備的陰極弧源。所述上夾子和下夾子均為一端開口的矩形框結構，包括橫桿，橫桿的兩端分別連接有豎桿，豎桿的自由端為上夾子和下夾子的夾持端，豎桿的自由端設有短橫桿，上夾子和下夾子通過短橫桿插入內緣板保護盒和外緣板保護盒上的夾持孔中。所述上吊鉤和下吊鉤分別與上夾子和下夾子的橫桿的中部連接。所述內緣板保護盒包括第一側板，內緣板保護盒上的上下兩個加持孔開設在第一側板上，第一側板的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片內緣板外形相適配的第一側壁，在使用時，渦輪導向葉片的內緣板設置在由第一側板和第一側壁形成的腔體內，內緣板保護盒上還設有能夠與內緣板外側弧形面相抵用于支撐內緣板的第一支撐架。所述外緣板保護盒包括第二側板，外緣板保護盒上的上下兩個加持孔開設在第二側板上，第二側板的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片外緣板外形相適配的第二側壁，在使用時，渦輪導向葉片的外緣板設置在由第二側板和第二側壁形成的腔體內，外緣板保護盒上還設有能夠與外緣板外側弧形面相抵用于支撐外緣板的第二支撐架。一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護方法，包括如下步驟：步驟一，將內緣板保護盒和外緣板保護盒分別套在渦輪導向葉片的內緣板和外緣板上；步驟二，再用上夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔內，再用下夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔內；步驟三，重復步驟一至步驟二組裝若干組由上夾子、上吊鉤、內緣板保護盒、渦輪導向葉片、外緣板保護盒、下夾子和小吊鉤組裝的組裝體；步驟四，通過上吊鉤和下吊鉤將各組裝體鉤串起來，再在多弧離子鍍設備中沉積涂層。所述步驟四中，當上夾子將內緣板保護盒、外緣板保護盒和渦輪導向葉片的組裝體掛起后，渦輪導向葉片的渦輪導向葉片喉道部位能夠正對多弧離子鍍設備的陰極弧源。所述步驟四中，每串有個組裝體，在多弧離子鍍設備行星轉軸的圓周方向吊掛串。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明的用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置通過設置套在渦輪導向葉片內緣板上用于遮蔽內緣板的內緣板保護盒和套在渦輪導向葉片外緣板上用于遮蔽外緣板的外緣板保護盒，內緣板保護盒和外緣板保護盒上均設有上下兩個加持孔，內緣板保護盒、外緣板保護盒和渦輪導向葉片組裝后的重心處于以四個夾持孔為頂點的四邊形對角線的交點位置，內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔分別位于所述重心上方同一高度對稱兩側，內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔分別位于所述重心下方同一高度對稱兩側；上夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔內，且上夾子與內緣板保護盒和外緣板保護盒能夠相對轉動，上吊鉤與上夾子頂部中心位置連接；下夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔內，且下夾子與內緣板保護盒和外緣板保護盒能夠相對轉動，下吊鉤與下夾子頂部中心位置連接，因此，通過調整夾持孔的位置能夠調整渦輪導向葉片的角度；當上夾子將內緣板保護盒、外緣板保護盒和渦輪導向葉片的組裝體掛起后，渦輪導向葉片的渦輪導向葉片喉道部位能夠正對多弧離子鍍設備的陰極弧源；當渦輪導向葉片在多弧離子鍍設備中涂覆涂層時，先將內緣板保護盒和外緣板保護盒分別套在渦輪導向葉片的內緣板和外緣板上，再用上夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒上部的夾持孔內，再用下夾子夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒和外緣板保護盒下部的夾持孔內，使上夾子、上吊鉤、內緣板保護盒、渦輪導向葉片、外緣板保護盒、下夾子和小吊鉤組裝成組裝體，各組裝體通過上吊鉤和下吊鉤依此鉤串起來，再裝入多弧離子鍍設備中沉積涂層，由于內緣板保護盒和外緣板保護盒的遮蔽作用，對內緣板和外緣板的表面等對非涂層區域能夠進行有效的遮蔽防護，而渦輪導向葉片喉道部位能夠進行有效涂覆；由于設置了上下夾子和上下吊鉤，因此本發明的裝置能夠使得在多弧離子鍍設備中沉積涂層時一次性裝入多組組裝體，大大提高了工作效率；因此本發明裝置結構簡單，配件較少，易于產品加工和拆裝，并能夠根據導向葉片尺寸進行工裝尺寸的匹配設計。進一步的，本發明的內緣板保護盒包括第一側板，內緣板保護盒上的上下兩個加持孔開設在第一側板上，第一側板的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片內緣板外形相適配的第一側壁，在使用時，渦輪導向葉片的內緣板設置在由第一側板和第一側壁形成的腔體內，內緣板保護盒上還設有能夠與內緣板外側弧形面相抵用于支撐內緣板的第一支撐架，通過第一側板和第一側壁對內緣板的非涂層區域進行了有效的遮蔽，同時通過第一支撐架的支撐作用，使得內緣板保護盒與內緣板之間穩定接觸，當上下夾子夾持后，內緣板保護盒、渦輪導向葉片和外緣板保護盒被穩定夾持，保證了作業過程的安全。進一步的，本發明的外緣板保護盒包括第二側板，外緣板保護盒上的上下兩個加持孔開設在第二側板上，第二側板的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片外緣板外形相適配的第二側壁，在使用時，渦輪導向葉片的外緣板設置在由第二側板和第二側壁形成的腔體內，外緣板保護盒上還設有能夠與外緣板外側弧形面相抵用于支撐外緣板的第二支撐架，通過第二側板和第二側壁對外緣板的非涂層區域進行了有效的遮蔽，同時通過第二支撐架的支撐作用，使得外緣板保護盒與外緣板之間穩定接觸，當上下夾子夾持后，內緣板保護盒、渦輪導向葉片和外緣板保護盒被穩定夾持，保證了作業過程的安全。【附圖說明】圖1為多弧離子鍍設備構造圖；圖2(a)為本發明裝置與渦輪導向葉片組裝時的主視圖，圖2(b)為本發明裝置與渦輪導向葉片組裝時的側視圖；圖3(a)為本發明裝置夾子和吊鉤的主視圖，圖3(b)為本發明裝置夾子和吊鉤的側視圖；圖4(a)為本發明裝置內緣板保護盒的俯視圖，圖4(b)為本發明裝置內緣板保護盒的側視圖；圖5(a)為本發明裝置外緣板保護盒的俯視圖，圖5(b)為本發明裝置外緣板保護盒的側視圖；圖6為渦輪導向葉片涂層厚度檢測部位示意圖。其中，101-印記弧源，102-氬氣進口，103-空氣進口，104-真空系統，105-外殼，106-偏壓電源，107-行星轉軸，1-上夾子，1-1-橫桿，1-2-豎桿，1-3-短橫桿，2-上吊鉤，3-內緣板保護盒，3-1-第一上夾持孔，3-2-第一下夾持孔，3-3-第一側板，3-4-第一側壁，3-5-第一支撐架，4-外緣板保護盒，4-1-第二上夾持孔，4-2-第二下夾持孔，4-3-第二側板，4-4-第二側壁，4-5-第二支撐架，5-渦輪導向葉片，5-1-內緣板，5-2-外緣板，6-渦輪導向葉片喉道部位，7-下夾子，8-下吊鉤，9-渦輪導向葉片吊掛角，10-組裝體，11-左聯，12-右聯，13-檢測截面。【具體實施方式】下面結合附圖來對本發明作進一步的說明。如圖1-6所示，本發明的一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置包括上夾子1、上吊鉤2、下夾子7、下吊鉤8、套在渦輪導向葉片5內緣板上用于遮蔽內緣板的內緣板保護盒3和套在渦輪導向葉片5外緣板上用于遮蔽外緣板的外緣板保護盒4，內緣板保護盒3和外緣板保護盒4上均設有上下兩個加持孔，內緣板保護盒3、外緣板保護盒4和渦輪導向葉片5組裝后的重心處于以四個夾持孔為頂點形成的四邊形對角線的交點位置，內緣板保護盒3和外緣板保護盒4上部的夾持孔分別位于所述重心上方同一高度對稱兩側，內緣板保護盒3和外緣板保護盒4下部的夾持孔分別位于所述重心下方同一高度對稱兩側；如圖3(a)和圖3(b)所示，上夾子1和下夾子7均為一端開口的矩形框結構，包括橫桿1-1，橫桿1-1的兩端分別連接有豎桿1-2，豎桿1-2的自由端為上夾子1和下夾子7的夾持端，豎桿1-2的自由端設有短橫桿1-3，上夾子1和下夾子7通過短橫桿1-3插入內緣板保護盒3和外緣板保護盒4上的夾持孔中，上吊鉤2和下吊鉤8分別與上夾子1和下夾子7的橫桿的中部連接；如圖4(a)和圖4(b)所示，內緣板保護盒3包括第一側板3-3，內緣板保護盒3上的上下兩個加持孔(3-1，3-2)開設在第一側板3-3上，第一側板3-3的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片5內緣板外形相適配的第一側壁3-4，在使用時，渦輪導向葉片5的內緣板設置在由第一側板3-3和第一側壁3-4形成的腔體內，內緣板保護盒3上還設有能夠與內緣板外側弧形面相抵用于支撐內緣板的第一支撐架3-5；如圖5(a)和圖5(b)所示，外緣板保護盒4包括第二側板4-3，外緣板保護盒4上的上下兩個加持孔(4-1，4-2)開設在第二側板4-3上，第二側板4-3的表面上設有一圈形狀與渦輪導向葉片5外緣板外形相適配的第二側壁4-4，在使用時，渦輪導向葉片5的外緣板設置在由第二側板4-3和第二側壁4-4形成的腔體內，外緣板保護盒4上還設有能夠與外緣板外側弧形面相抵用于支撐外緣板的第二支撐架4-5；如圖2(a)至圖5(b)所示，上夾子1兩側的短橫桿1-3分別插入內緣板保護盒3和外緣板保護盒4上部的夾持孔(3-1，4-1)內，且上夾子1與內緣板保護盒3和外緣板保護盒4能夠相對轉動；下夾子7兩側的短橫桿1-3分別插入內緣板保護盒3和外緣板保護盒4下部的夾持孔(3-2，4-2)內，且下夾子7與內緣板保護盒3和外緣板保護盒4能夠相對轉動；當上夾子1將內緣板保護盒3、外緣板保護盒4和渦輪導向葉片5的組裝體掛起后，渦輪導向葉片5的渦輪導向葉片喉道部位6能夠正對多弧離子鍍設備的陰極弧源101。本發明的保護裝置能夠通過調整渦輪導向葉片吊掛角9的角度保證渦輪導向葉片喉道部位6涂層厚度及均勻性符合設計要求，最后上吊鉤1與圖1中的行星轉軸107連接。本發明的保護裝置在設備內部吊掛時，通過下吊鉤8與另一個保護裝置的進行吊掛連接，形成1-5層的葉片吊裝，同時在設備圓周方向吊掛12串。如圖2(a)和圖2(b)所示，本發明的保護裝置通過夾子與保護盒上的孔連接來固定好渦輪導向葉片，再通過夾子上的吊鉤將工裝掛在設備的行星轉軸上，從而實現了渦輪導向葉片涂覆涂層過程中保證一定角度地進行自轉加公轉的運動方式；該保護裝置涂覆涂層的角度可通過保護盒上鉆孔位置來調整，如何有效控制渦輪導向葉片中間的喉道部位的涂層厚度及均勻性，需渦輪導向葉片在涂覆涂層過程中的角度來保證；該保護裝置通過物理遮蔽原理對內外緣板進行防護，利用該裝置的涂覆涂層可變角度和自轉加公轉的運動方式保證了在渦輪導向葉片整個流道表面進行有效涂覆，尤其保證了渦輪導向葉片的喉道部位的涂層厚度及均勻性。本發明的保護裝置與現有技術相比，具有以下優點：(1)該保護裝置結構簡單，配件較少，易于產品加工和拆裝，并能夠根據導向葉片尺寸進行工裝尺寸的匹配設計；(2)該保護裝置可有效保證渦輪導向葉片整個流道表面進行有效涂覆，尤其保證了渦輪導向葉片的喉道部位的涂層厚度及均勻性，同時還能夠達到對非涂層區域的遮蔽防護。在利用多弧離子鍍沉積技術在發動機渦輪導向葉片表面涂覆金屬涂層時，利用該渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置可以在渦輪導向葉片整個流道表面進行有效涂覆，尤其保證了渦輪導向葉片的喉道部位的涂層厚度及均勻性，并對非涂層區域進行有效防護。本發明是通過分析導向葉片型面特點及整個流道表面涂覆涂層的設計要求，并結合多弧離子鍍設備的工作原理，設計得到一種用于渦輪導向葉片可變角度涂覆涂層的保護裝置，該裝置可以根據導向葉片設計涂層要求，進行角度的調整，最終涂覆的涂層符合設計要求。實施例通過本發明的保護裝置的保護方法的具體步驟是：步驟1，清洗：利用丙酮作為清洗劑，將渦輪導向葉片及工裝清洗干凈，準備裝夾，清洗是為了防止零件被污染，影響涂層結合力；步驟2，裝夾，具體步驟包括：步驟2.1，將內緣板保護盒3和外緣板保護盒4分別套在渦輪導向葉片5的內緣板和外緣板上；步驟2.2，再用上夾子1夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒3和外緣板保護盒4上部的夾持孔內，再用下夾子7夾持端的兩端分別插入內緣板保護盒3和外緣板保護盒4下部的夾持孔內；步驟2.3，重復步驟2.1至步驟2.1組裝若干組由上夾子1、上吊鉤2、內緣板保護盒3、渦輪導向葉片5、外緣板保護盒4、下夾子7和小吊鉤8組裝的組裝體10；步驟3、涂覆涂層：所述涂覆涂層的具體過程是：裝爐：將渦輪導向葉片及工裝裝爐，通過上吊鉤2和下吊鉤8將各組裝體10鉤串起來，每串有1-5個組裝體10，在多弧離子鍍設備行星轉軸的圓周方向吊掛12串，然后吊掛在多弧離子鍍備設備的掛鉤上，再調整好角度，使渦輪導向葉片5的渦輪導向葉片喉道部位6能夠正對多弧離子鍍設備的陰極弧源101，然后開啟轉動裝置進行沉積涂層，檢查是否轉動正常，掛件(掛件由渦輪導向葉片及工裝組成)不能碰觸爐壁及引弧針；抽真空：對沉積室抽真空至6.7×10-2Pa時，開始加熱，當溫度在設定值穩定5分鐘后，進行輝光清洗、轟擊清洗；沉積涂層：偏壓：(100～300)±10V，電流：95±5A，沉積時間15h+30′；冷卻，將零件真空冷到100℃以下，向真空爐內充入空氣，到與環境葉片平衡后，打開爐門取出渦輪導向葉片及工裝，卸掉工裝，得到渦輪導向葉片整個流道表面有涂層進行有效涂覆，尤其保證了渦輪導向葉片的喉道部位的涂層厚度及均勻性，并對非涂層區域進行有效防護。涂層厚度檢測截面為圖6虛線處所示的檢測截面13，在檢測截面上每隔一段距離作為涂層厚度檢測點，經測量，本實施例所得涂層的厚度及均勻性滿足設計要求(30～100μm)，具體數據見表1，表1為渦輪導向葉片涂層厚度測量結果。表1左聯檢測點左聯涂層厚度/μm右聯檢測點右聯涂層厚度/μmA137.5B143.7A243.5B243.7A346.8B353.1A450B453.1A531.3B534.3A631.3B634.3A731.3B731.3A831.3B831.3A931.3B931.3A1062.5B1034.3A0127.5B1153.1A0240.6B1253.1A0346.8B0146.8A0450B0237.5A0550B0346.8A0656.2B0453.1A0762.5B0553.1A0862.5B0662.5A0934.3B0746.8A1040.6B0846.8A01140.6A01243.7當前第1頁1 2 3