一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法与流程

本发明涉及一种汽轮机叶片加工技术，尤其是涉及一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法。

背景技术：

在汽轮机叶片生产过程中遇到了某种需要在材料为x12crnimov叶片进气边进行激光硬化的产品。硬化区尺寸要求如下：请参阅图1和图2所示，图1是现有的一种汽轮机大厚度叶片的背弧硬化区域示意图，图2是现有的一种汽轮机大厚度叶片的内弧硬化区域示意图，图1和图2中a处为叶片进气边顶点，d1为背弧硬化宽度，d1为内弧硬化宽度，叶片进气边顶点硬化区总长度长度自叶顶向下200mm，要求距离叶片叶顶20mm、90mm和160mm的z1、z2及z3三个档位背弧距离进气边25mm区域为硬化区，33mm区域为非硬化区；内弧距离进气边4mm区域为硬化区，12mm区域为非硬化区(硬化区硬度≥400hv，非硬化区硬度＜350hv)。这种不仅对叶片背弧有严格的硬化区和非硬化区尺寸要求，同时，在内弧面也有着相同的要求。对于这种叶片，使用常规的方法，在叶片背弧进行激光硬化，叶片内弧的硬化区尺寸无法满足要求。尤其是对于一些进气边硬化区域厚度较厚的叶片，这是因为进气边较厚的叶片，由于自冷传热较快，导致内弧无法淬硬或淬硬宽度不足，无法满足生产需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法，以解决现有技术中汽轮机大厚度叶片硬化时仅在背弧进行激光硬化无法满足硬化要求的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法，其包括以下步骤：

1)前处理，在对叶片进行激光硬化前，先对叶片硬化区进行除油、除尘，并刷饰吸光剂及吹干，增加激光照射区域对激光能量的吸收；

2)激光硬化，按照要求尺寸对叶片背面进行激光硬化，激光硬化时使用红外测温仪实时监控硬化温度，并根据测温结果对输入的激光功率进行相应的调整，确保整个过程中，光斑照射区域温度均匀一致，没有较大的波动，在背弧面硬化完成后立即对叶片内弧进行激光硬化，两道硬化程序连续进行，中间不能间断；

3)冷却，将激光硬化后的叶片放置到扭转架上静置冷却；

4)回火，将激光硬化后的叶片放置到台式炉中进行回火热处理；

5)抛光，对回火后的叶片硬化区进行抛光，去除氧化皮；

6)硬度检测，对叶片进行硬化检测，检测合格后到下一工序。

特别地，所述步骤2)中对叶片背面进行激光硬化的速度为80mm/min～150mm/min，硬化温度为1400℃～1800℃。

特别地，所述步骤2)中对叶片内弧进行激光硬化的速度为90mm/min～120mm/min，硬化温度为1350℃～1700℃。

特别地，所述步骤4)中的回火热处理的具体工艺为：温度为250℃～290℃，保温时间为70分钟～100分钟，升温速率≦70℃/h，150℃以下装炉，炉冷至160℃以下静置空冷或炉冷。

特别地，所述步骤6)的检测方法为：将经过硬化后的叶片切割试样，制备金相试样并进行腐蚀，在要求位置测量显微硬度。

本发明的有益效果为，与现有技术相比所述汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法采用背弧硬化加内弧硬化的新工艺，能够对内背弧同时具有较大宽度尺寸的硬化区进行激光硬化，满足叶片的硬化要求，工艺简单，易于实现。

附图说明

图1是现有的一种汽轮机大厚度叶片的背弧硬化区域示意图；

图2是现有的一种汽轮机大厚度叶片的内弧硬化区域示意图；

图3是本发明一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法硬化后叶片的z1档位的检测示意图；

图4是本发明一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法硬化后叶片的z2档位的检测示意图；

图5是本发明一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法硬化后叶片的z3档位的检测示意图；

图6是本发明一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法硬化后叶片的z4档位的检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本实施例中，一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法，其包括以下步骤：1)前处理，在对叶片进行激光硬化前，先对叶片硬化区进行除油、除尘，并刷饰吸光剂及吹干，增加激光照射区域对激光能量的吸收；2)激光硬化，按照要求尺寸对叶片背面进行激光硬化，背弧激光硬化的速度为80mm/min，硬化温度为1400℃，激光硬化时使用红外测温仪实时监控硬化温度，并根据测温结果对输入的激光功率进行相应的调整，确保整个过程中，光斑照射区域温度均匀一致，没有较大的波动，在背弧面硬化完成后立即对叶片内弧进行激光硬化，内弧激光硬化的速度为90mm/min，硬化温度为1350℃；两道硬化程序连续进行，中间不能间断；3)冷却，将激光硬化后的叶片放置到扭转架上静置冷却；4)回火，将激光硬化后的叶片放置到台式炉中进行回火热处理，回火热处理的具体工艺为：温度为250℃，保温时间为70分钟，升温速率≦70℃/h，150℃以下装炉，炉冷至160℃以下可静置空冷或炉冷；5)抛光，对回火后的叶片硬化区进行抛光，去除氧化皮；6)硬度检测，对叶片进行硬化检测，检测合格后到下一工序。

实施例二

本实施例中，一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法，其包括以下步骤：1)前处理，在对叶片进行激光硬化前，先对叶片硬化区进行除油、除尘，并刷饰吸光剂及吹干，增加激光照射区域对激光能量的吸收；2)激光硬化，按照要求尺寸对叶片背面进行激光硬化，背弧激光硬化的速度为115mm/min，硬化温度为1600℃，激光硬化时使用红外测温仪实时监控硬化温度，并根据测温结果对输入的激光功率进行相应的调整，确保整个过程中，光斑照射区域温度均匀一致，没有较大的波动，在背弧面硬化完成后立即对叶片内弧进行激光硬化，内弧激光硬化的速度为105mm/min，硬化温度为1525℃；两道硬化程序连续进行，中间不能间断；3)冷却，将激光硬化后的叶片放置到扭转架上静置冷却；4)回火，将激光硬化后的叶片放置到台式炉中进行回火热处理，回火热处理的具体工艺为：温度为270℃，保温时间为85分钟，升温速率≦70℃/h，150℃以下装炉，炉冷至160℃以下可静置空冷或炉冷；5)抛光，对回火后的叶片硬化区进行抛光，去除氧化皮；6)硬度检测，对叶片进行硬化检测，检测合格后到下一工序。

实施例三

本实施例中，一种汽轮机大厚度叶片进汽边激光硬化方法，其包括以下步骤：1)前处理，在对叶片进行激光硬化前，先对叶片硬化区进行除油、除尘，并刷饰吸光剂及吹干，增加激光照射区域对激光能量的吸收；2)激光硬化，按照要求尺寸对叶片背面进行激光硬化，背弧激光硬化的速度为150mm/min，硬化温度为1800℃，激光硬化时使用红外测温仪实时监控硬化温度，并根据测温结果对输入的激光功率进行相应的调整，确保整个过程中，光斑照射区域温度均匀一致，没有较大的波动，在背弧面硬化完成后立即对叶片内弧进行激光硬化，内弧激光硬化的速度为120mm/min，硬化温度为1700℃；两道硬化程序连续进行，中间不能间断；3)冷却，将激光硬化后的叶片放置到扭转架上静置冷却；4)回火，将激光硬化后的叶片放置到台式炉中进行回火热处理，温度为290℃，保温时间为100分钟，升温速率≦70℃/h，150℃以下装炉，炉冷至160℃以下可静置空冷或炉冷；5)抛光，对回火后的叶片硬化区进行抛光，去除氧化皮；6)硬度检测，对叶片进行硬化检测，检测合格后到下一工序。

上述三个实施例的检测硬度检测方法相同，均采用将经过硬化后的叶片切割试样，制备金相试样并进行腐蚀，在要求位置测量显微硬度，请参阅图3至图6所示，结果可见，各档位硬度结果都符合硬化要求。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。