一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽轮机叶片加工领域，尤其是涉及一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机叶片水蚀是汽轮机叶片损伤的主要原因，叶片防水蚀能力的优劣直接关系到汽轮机机组的安全运行，通过激光将合金粉末熔覆在叶片进气边是最近发展起来的防水蚀技术。
[0003]尽管目前可查询到一些汽轮机叶片熔覆的文献，但都是基于粉末的熔覆，如公开号为:CN103233222A，发明名称为:一种汽轮机末级叶片进气边表面的激光熔覆方法，其采用合金粉末用于激光熔覆，但采用合金粉末的激光熔覆技术还存在熔覆效率低，容易产生气孔缺陷，尤其是熔覆始端与末端易产生粉末未熔缺陷，粉末利用率低，存在表面粘粉等问题。而且采用送粉方式的熔覆，由于送粉量调整存在延迟，难以在熔覆过程中变化送粉量工艺灵活性不足。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明在于提供一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法。由于其部分热量来自于电流通过焊丝产生的电阻热，其能够大幅提高熔覆效率，并减少激光对叶片的热输入，从而减小叶片变形。而且由于不使用送粉气，消除了熔覆气孔，因不存在粉末发散和飞溅从而改善了熔覆表面质量。并且可以根据熔覆厚度的变化调整送丝量，使得工艺更加灵活，以解决现有技术中汽轮机叶片熔覆存在的上述问题。
[0005]—种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其包括以下步骤:
[0006]I)将叶片装夹至激光熔覆设备，连接热丝焊机负极至叶片，焊丝作为正级；
[0007]2)调整设定好激光光斑及功率，将通过校直器的焊丝端头与工件接触并置于激光光斑中心；
[0008]3)启动保护气，2s?3s后开启激光，激光开启后0.5s?0.8s，开启热丝电流并送丝；
[0009]4)送丝0.6s?Is后数控设备开始移动，熔覆开始，熔覆过程中可以根据叶片厚度需求调整送丝速度、热丝电流和激光功率；
[0010]5)熔覆到末端时首先数控设备停止，数控设备停止后0.5s?0.8s后停止送丝，
0.7s?Is后停止激光，4s?5s后停止保护气，采用合适的搭接率重复其他道次直至堆满熔覆坡口。
[0011]特别地，所述步骤I)中热丝电压上限设定为10V，以避免起弧。
[0012]特别地，所述步骤3)中激光采用⑶2激光器，激光模式:多模模式，所述激光功率2000W?4000W，光斑尺寸:圆光斑直径2?3mm，移动速度:150?200mm/min。
[0013]特别地，所述步骤3)中送丝速度:1500?2500mm/min;焊丝伸出导电嘴长度:18?22mm;焊丝:司太立6合金焊丝;焊丝直径:1.2?1.6mm;热丝电流:80?170A，米用与焊丝同轴气体保护，喷嘴至熔池距离20?24mm;喷嘴内径Φ 20mm，喷嘴镀镍或铬，粗糙度<Ra 0.8，气体流量20?30L/min。
[0014]特别地，所述步骤3)中送丝位置:后送丝，即送丝位置位于前进方向后方;送丝角度:与激光及熔覆方向在同一平面，焊丝与激光夹角为40°?60°;采用该送丝位置减少了激光对于送丝头和焊丝的反射，稳定连续送丝，避免出现溶滴过渡。
[0015]特别地，所述步骤5)中搭接率为40%?60%，所述熔覆坡口开设于汽轮机叶片的进气边一侧且由叶顶向叶根延伸，熔覆过程中从叶根至叶顶，激光功率，送丝速度，热丝电流逐渐增加。
[0016]与现有技术相比本发明的有益效果为:所述汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法不仅大幅提高熔覆效率，减少激光对叶片的热输入，减小叶片变形，改善熔覆表面质量，消除熔覆气孔，降低对激光设备功率要求;而且可以根据熔覆层厚度变化调整送丝速度，具有较强的灵活性。
【具体实施方式】
[0017]为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0018]实施例一:
[0019]一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，本实施例中对一种40英寸汽轮机末级叶片进行热丝激光熔覆防水蚀强化处理，首先将叶片装夹至多模模式的CO2激光熔覆设备，连接热丝焊机负极至叶片，焊丝作为正级。送丝位置位于前进方向后方;送丝角度:与激光及熔覆方向在同一平面，焊丝与激光夹角为40°。采用与焊丝同轴气体保护:喷嘴至熔池距离20mm，喷嘴直径20mm，喷嘴为镀镍喷嘴，粗糙度<Ra 0.8。调整设定好激光光斑至直径Φ2mm的圆光斑，功率设定为2000W，热丝电流设定为80A，将通过校直器的直径为1.2mm的焊丝端头与工件接触并置于激光光斑中心，焊丝伸出导电嘴长度:18mm，启动保护气，保护气流量20L/min。启动保护气2s后开启激光，激光开启后0.5s开启热丝电流并送丝，送丝Is后数控设备开始移动，移动速度:150mm/min。
[0020]熔覆开始后，熔覆程序中热丝电流从80A增加至120A，送丝速度从1500mm/min增加至2500mm/min，激光功率从2000W增加至3000W，采用差值方法将送丝速度，热丝电流，激光功率同步增加。激光熔覆道次结束时首先数控设备停止，数控设备停止后0.8s后停止送丝，
0.7s后停止激光，4s后停止保护气，采用60%搭接率重复其他道次直至堆满熔覆坡口。
[0021]采用所述方法熔覆后。进行渗透检测、射线检测熔覆区域未出现缺陷，满足汽轮机末级叶片对激光熔覆区的质量要求。熔覆层截面硬度均大于430HV1，高于送粉激光熔覆。对比前后三坐标测量数据，最大截面变形量约1.5_，小于同类产品送粉激光熔覆后变形量。
[0022]实施例二:
[0023]一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，本实施例中对一种67英寸汽轮机末级叶片进行热丝激光熔覆防水蚀强化处理，将叶片装夹至多模模式的CO2激光熔覆设备，连接热丝焊机负极至叶片，焊丝作为正级。送丝位置位于前进方向后方;送丝角度:与激光及熔覆方向在同一平面，焊丝与激光夹角为60°。采用与焊丝同轴气体保护:喷嘴至熔池距离24mm，喷嘴内径20mm，喷嘴为镀铬喷嘴，粗糙度<Ra 0.8。调整设定好激光光斑至直径3mm的圆光斑，功率设定为2800W，热丝电流设定为120A，将通过校直器的直径为1.6mm的焊丝端头与工件接触并置于激光光斑中心，焊丝伸出导电嘴长度:22mm。启动保护气，保护气流量30L/min，3s后开启激光，激光开启后0.8s开启热丝电流并送丝，送丝0.6s后数控设备开始移动，移动速度:200mm/min。
[0024]熔覆开始，熔覆程序中热丝电流从120A增加至170A，送丝速度从1500mm/min增加至2500mm/min、激光功率从2800W增加至4000W，采用差值方法同步增加。激光熔覆道次结束时首先数控设备停止，数控设备停止后0.5s后停止送丝，Is后停止激光，5s后停止保护气，采用40%搭接率重复其他道次直至堆满熔覆坡口。
[0025]采用所述方法熔覆后。进行渗透检测、射线检测熔覆区域未出现缺陷，满足汽轮机末级叶片对激光熔覆区的质量要求。熔覆层截面硬度均大于430HV1，高于送粉激光熔覆。对比前后三坐标测量数据，最大截面变形量约2_，小于同类产品送粉激光熔覆后变形量。
[0026]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，其包括以下步骤: 1)将叶片装夹至激光熔覆设备，连接热丝焊机负极至叶片，焊丝作为正级； 2)调整设定好激光光斑及功率，将通过校直器的焊丝端头与工件接触并置于激光光斑中心； 3)启动保护气，2s?3s后开启激光，激光开启后0.5s?0.8s，开启热丝电流并送丝； 4)送丝0.6s?Is后数控设备开始移动，熔覆开始，熔覆过程中可以根据叶片防水蚀厚度需求调整送丝速度、热丝电流激光功率； 5)熔覆到末端时首先数控设备停止，数控设备停止后0.5s?0.8s后停止送丝，0.7s?Is后停止激光，4s?5s后停止保护气，采用合适的搭接率重复其他道次直至堆满熔覆坡口。2.如权利要求1所述的汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，所述步骤I)中热丝电压上限设定为10V，以避免起弧。3.如权利要求1所述的汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，所述步骤3)中激光采用CO2激光器，激光模式:多模模式，所述激光功率2000W?4000W，光斑尺寸:圆光斑直径2?3mm，移动速度:150?200mm/min。4.如权利要求1或3任一项所述的汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，所述步骤3)中送丝速度:1500?2500mm/min;焊丝伸出导电嘴长度:18?22mm;焊丝:司太立6合金焊丝;焊丝直径:1.2?1.6mm;热丝电流:80?170A，采用与焊丝同轴气体保护:喷嘴至熔池距离20?24mm;喷嘴内径Φ 20mm，喷嘴镀镍或铬，粗糙度<1^ 0.8，气体流量20?30L/min05.如权利要求1或3任一项所述的汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，所述步骤3)中送丝位置:后送丝，即送丝位置位于前进方向后方;送丝角度:与激光及熔覆方向在同一平面，焊丝与激光夹角为40°?60°。6.如权利要求1所述的汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，其特征在于，所述步骤5)中搭接率为40%?60%，所述熔覆坡口开设于汽轮机叶片的进气边一侧且由叶顶向叶根延伸，熔覆过程中从叶根至叶顶，激光功率，送丝速度，热丝电流逐渐增加。
【专利摘要】本发明提供了一种汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法，该方法首先将叶片装夹至激光熔覆设备，热丝电压上限设定为10V。调整设定好激光光斑及功率，将通过校直器的焊丝端头与工件接触并置于激光光斑中心，启动保护气，2～3s后开启激光，激光开启后0.5～0.8s，开启热丝电流并送丝，送丝0.6～1s后数控设备开始移动，熔覆开始，熔覆到末端时首先数控设备停止，数控设备停止后0.5～0.8s后停止送丝，0.7～1s后停止激光，4～5s后停止保护气，采用合适的搭接率重复其他道次直至堆满熔覆坡口。上述汽轮机叶片激光热丝熔覆防水蚀方法不仅大幅提高熔覆效率，改善熔覆表面质量，消除熔覆气孔；而且具有较强的灵活性。
【IPC分类】C23C26/02
【公开号】CN105624672
【申请号】CN201511023910
【发明人】张铁磊, 滕树新, 汤先辉, 黄圆圆, 史磊
【申请人】无锡透平叶片有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月30日