一种叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法与流程

1.本发明涉及涡轮发动机工件加工技术领域，特别是涉及一种叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法。


背景技术：

2.涡轮叶片是燃气涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件。高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持引擎的工作。为了能保证在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，涡轮叶片往往采用高温合金锻造，并采用不同方式来冷却例如内部气流冷却、边界层冷却、抑或采用保护叶片的热障涂层等方式来保证运转时的可靠性。气膜冷却就是应用在涡轮叶片上的内部气流冷却技术，其主要是在涡轮叶片前缘、叶身型面等部位设计大量气膜孔，孔径一般在0.2-0.8mm，且空间角度复杂，从压气机末级抽取高压冷气输运到叶片内部通道，冷气在通道内强化对流换热将一部分热量带走，同时一部分冷气从叶片壁上的气膜孔喷出，这股冷气在主流和流体科恩达效应的作用下向下游弯曲，粘附在叶片壁面附近，形成温度较低的冷气膜，将壁面同高温燃气隔离，并带走部分高温燃气或明亮火焰对壁面的辐射热量，从而起到良好的保护作用，以达到叶片不被高温燃气烧坏的目的。
3.为了保证气流流通，涡轮叶片内部会形成结构复杂的空心内腔以作为空气通道，但在铸造叶片空心内腔时会在叶片空心内腔中设计工艺孔，以提高铸造过程中型芯的刚度，防止高温金属浇铸时型芯变形。但工艺孔只是为了方便铸造而存在的，在涡轮叶片铸造完毕后需要将工艺孔进行封堵，保证气流在叶片内腔中按照设计通道流动。
4.现有技术中通常是将封堵块抹上钎焊料，再用小于市面常规尺寸的镊子夹住封堵块，通过涡轮叶片底部的通气孔将封堵块放在工艺孔内，再进炉焊接，使封堵块完全固定在工艺孔中。但是由于封堵块的直径太小，夹取时容易掉落，而且涡轮叶片的通气孔尺寸很小且内部空间复杂，镊子很难准确地深入内部，只能依靠装配者的经验操作很多次才能将封堵块成功放置，而且放置的位置往往不是非常精准，不仅效率低下，而且封堵质量不高。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述问题，提供一种叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法，以快速准确地完成封堵块在工艺孔处的安装。
6.本发明通过以下技术方案实现：一种叶片工艺孔封堵用工具，包括外筒和滑动设置于外筒内部的内杆，内杆的上端设有弹性按压结构，弹性按压结构作用于内杆和外筒，使内杆和外筒于轴向弹性伸缩；内杆的下端设有用于套设夹持封堵块的夹头，夹头上端端面直径小于夹头下端端面直径，夹头下端端面直径大于外筒下端端面直径；当内杆向下移动至夹头上端伸出外筒时，夹头下端于周向向外扩张以将封堵块松开；当内杆向上移动至夹头上端进入外筒时，夹头下端受外筒筒壁挤压于周向向内收缩以将封堵块夹持。
7.在其中一个实施例中，夹头为弹性材料制成的环形套，且环形套呈圆台形或棱台
形。
8.在其中一个实施例中，夹头包括于周向等分的至少两个夹片，夹片上端与内杆固定相连，相邻夹片的下端于周向相互分离。
9.在其中一个实施例中，弹性按压结构包括按压头和弹簧，按压头固设于内杆上端，弹簧套设于内杆，弹簧上端抵接于按压头的下端面，弹簧下端抵接于外筒的上端面。
10.在其中一个实施例中，内杆为中空管状结构，内杆上端设有用于注入钎焊剂的通孔。
11.在其中一个实施例中，外筒内壁设有若干导向块，导向块沿外筒内壁周向环形设置，并沿外筒轴向间隔分布，引导内杆在外筒内部上下移动时与外筒同轴。
12.在其中一个实施例中，外筒为高分子材料构成的硬质结构，其硬度小于涡轮叶片的硬度。
13.一种叶片工艺孔封堵方法，采用上述任一实施例的叶片工艺孔封堵用工具夹持封堵块，包括以下步骤：s1，向下按压内杆使内杆向下移动至夹头上端伸出外筒，于夹头处放置封堵块；停止按压内杆使内杆向上移动至夹头上端进入外筒，夹头下端受外筒筒壁挤压于周向向内收缩以将封堵块夹持；s2，将叶片工艺孔封堵用工具伸入涡轮叶片内部，将内筒下端对准工艺孔，向下按压内杆使内杆向下移动至夹头上端伸出外筒以将封堵块松开，使封堵块对应安放在工艺孔中；s3，继续向下按压内杆，通过内杆将封堵块向下抵压工艺孔，使封堵块与工艺孔产生相对预紧力；s4，取出叶片工艺孔封堵用工具，向工艺孔处注入钎焊剂并将钎焊剂涂抹在封堵块上以及工艺孔周围；s5，将带有封堵块的涡轮叶片送入钎焊炉中烧结，完成叶片工艺孔的封堵。
14.与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明设计合理、结构简单，通过在内杆上端向下按压和松开内杆即可控制内杆下端的封堵块的取放夹持，而且夹持稳定不易掉落，操作方便快捷，提高了封堵块在工艺孔处的安装准确度和安装效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1为本发明实施例提供的叶片工艺孔封堵用工具的结构示意图；图2为本发明实施例提供的以环形套作为夹头的叶片工艺孔封堵用工具的剖视图；图3为本发明实施例提供的以夹片作为夹头的叶片工艺孔封堵用工具的剖视图；图4为本发明实施例提供的涡轮叶片的内部结构示意图。
17.图标：1-外筒，11-导向块，2-内杆，21-通孔，3-弹性按压结构，31-按压头，32-弹簧，4-夹头，41-环形套，42-夹片，5-封堵块，6-涡轮叶片，61-工艺孔。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对一种叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法进行更清楚、完整地描述。附图中给出了叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法的首选实施例，但是，叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使叶片工艺孔封堵用工具及其封堵方法的公开内容更加透彻全面。
19.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，还需要说明的是，本文所使用的术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.如图1和图4所示，本发明实施例提供一种叶片工艺孔封堵用工具，包括外筒1和滑动设置于外筒1内部的内杆2，内杆2的上端设有弹性按压结构3，弹性按压结构3作用于内杆2和外筒1，使内杆2和外筒1于轴向弹性伸缩；内杆2的下端设有用于套设夹持封堵块5的夹头4，夹头4上端端面直径小于夹头4下端端面直径，且夹头4上端端面直径小于外筒1下端端面直径，使得夹头4上端能够进入外筒1下端；夹头4下端端面直径大于外筒1下端端面直径；当内杆2向上移动至夹头4上端进入外筒1时，由于夹头4下端端面直径大于外筒1下端端面直径，夹头4下端受外筒1内筒壁挤压，从而由周向向内收缩；当内杆2向下移动至夹头4上端伸出外筒1时，夹头4下端不再受到外筒1内筒壁的挤压，从而由周向向外扩张放松；利用夹头4下端周向向内收缩的特性即可实现对封堵块5的稳定夹持，利用夹头4下端周向向外扩张的特性即可实现将封堵块5对准工艺孔61后松开以将封堵块5准确地安放在工艺孔61中。
23.具体地，如图1和图2夹头4可以是由弹性材料制成的环形套41，弹性材料可以是橡胶材质，且环形套41呈圆台形或棱台形，当内杆2向上移动至环形套41上端进入外筒1时，随着内杆2的继续移动，环形套41下端即收到外筒1内筒壁的挤压，从而实现对封堵块5的夹持；当内杆2向下移动至夹头4上端伸出外筒1时，环形套41下端基于弹性形变恢复至原来的状态，从而解除对封堵块5的夹持。
24.在其他实施例中，如图3所示，夹头4还可以是于周向等分的至少两个夹片42，优选为三个，夹片42上端与内杆2固定相连，相邻夹片42的下端于周向相互分离，通过外筒1筒壁
对夹片42的作用，也能达到上述对封堵块5的稳定夹持和解除夹持的效果。
25.进一步具体地，如图1至图3所示，弹性按压结构3包括按压头31和弹簧32，按压头31固设于内杆2上端，弹簧32套设于内杆2，弹簧32上端抵接于按压头31的下端面，弹簧32下端抵接于外筒1的上端面，此时弹簧32处于压缩状态，对按压头31和外筒1施加弹性应力，通过按压按压头31即可实现内杆2与外筒1在轴向的弹性伸缩运动。可以理解的是，用于卡设弹簧32上端的按压头31还可以设置在内杆2上部而非端部，只要能够将弹簧32卡设在外筒1上端面，使弹簧32施加的轴向弹性应力作用于外筒1和内杆2即可。
26.进一步的，如图2所示，内杆2还可以为中空管状结构，内杆2上端设有用于注入钎焊剂的通孔21，从通孔21处向内杆2内部注入钎焊剂，即可将钎焊剂从涡轮叶片6内部准确注入至封堵块5表面。
27.进一步的，如图2所示，外筒1内壁还设有若干导向块11，导向块11沿外筒1内壁周向环形设置，并沿外筒1轴向间隔分布，通过导向块11可以限制内杆2在外筒1内部的水平位置，使得内杆2在外筒1内部上下移动时与外筒1同轴。
28.进一步的，如图1所示，外筒1为高分子材料构成的硬质结构，其硬度小于涡轮叶片6的硬度，避免外筒1伸入涡轮叶片6内部时将涡轮叶片6内部表面结构划伤。
29.基于上述实施例提供的叶片工艺孔封堵用工具，本发明还提供一种叶片工艺孔61封堵方法，其可采用上述任一实施例的叶片工艺孔封堵用工具夹持封堵块5，以完成叶片工艺孔61的封堵，具体包括以下步骤：s1，向下按压内杆2使内杆2向下移动至夹头4上端伸出外筒1，于夹头4处放置封堵块5；停止按压内杆2使内杆2向上移动至夹头4上端进入外筒1，夹头4下端受外筒1筒壁挤压于周向向内收缩以将封堵块5夹持；s2，将叶片工艺孔封堵用工具伸入涡轮叶片6内部，将内筒下端对准工艺孔61，向下按压内杆2使内杆2向下移动至夹头4上端伸出外筒1以将封堵块5松开，使封堵块5对应安放在工艺孔61中；s3，继续向下按压内杆2，通过内杆2将封堵块5向下抵压封堵工艺孔61，并使封堵块5与工艺孔61产生相对预紧力；s4，取出叶片工艺孔封堵用工具，向工艺孔61处注入钎焊剂并将钎焊剂涂抹在封堵块5上以及工艺孔61周围；s5，将带有封堵块5的涡轮叶片6送入钎焊炉中烧结，完成叶片工艺孔61的封堵。
30.可以理解的是，在步骤s4中的“向工艺孔61处注入钎焊剂”的操作方式，可以通过注射器装载钎焊剂，并将注射器端部伸入涡轮叶片6内部对准工艺孔61实现钎焊剂的注入和涂抹。而在内杆2为中空管状结构时，还可以直接向内杆2的中空部分注入钎焊剂，实现钎焊剂的注入并可用内杆2对钎焊剂进行涂抹，更加方便快捷。
31.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。