用水—二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃气轮机涡轮叶片技术领域，特别涉及一种用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法。
【背景技术】
[0002]用作燃气轮机涡轮转子叶片，工作在高速旋转与高温燃气作用的环境中，承受着巨大的离心力和氧化、腐蚀等作用。那些被激光损伤的后壁位置易被腐蚀或形成应力中心而降低叶片使用寿命，因此需要对后壁进行激光防护。
[0003]目前，激光防护技术主要是针对人眼和光学传感器的抗激光加固，其防护原理有基于线性光学原理的激光防护技术、基于非线性光学原理的激光防护技术、基于相变原理的激光防护技术，基于线性光学原理的激光防护技术是在镜片上镀一层膜以选择性地提高对某一波长光线的反射率，此种方法只适用于镜片，而不适用于涡轮叶片；基于非线性光限幅原理的激光防护技术所用的材料主要有贵金属纳米粒子(如Ag、Au、Pt等纳米粒子)、石墨烯、碳纳米管以及有机非线性材料(如酞菁、扑啉、噻吩等)，其共同缺点是制备工艺复杂，成本高，纳米粒子还易团聚，有机物的热稳定性差等。
[0004]此外，也有吸收激光能量后被烧蚀的激光防护技术，烧蚀后为残留的碳或硅的粘结物，但涡轮叶片迷宫式结构使得烧蚀残留物难以取出，影响涡轮叶片后续的使用。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，工艺简单、成本低。
[0006]为达上述目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，包括以下步骤:
[0008]I)对二氧化硅进行研磨，并用标准试验筛进行筛分，最终所用二氧化硅颗粒的粒径范围为:1.3 μ???830 μπι ；
[0009]2)将二氧化硅与水混合制成糊状物，其中，二氧化硅的质量分数范围为:65.6%?91%，然后将糊状物通过涡轮叶片顶端的孔灌入叶片流道；
[0010]3)采用脉冲式激光打孔；
[0011]4)打完孔后，用流水通过涡轮叶片顶端的孔，将流道内的二氧化硅颗粒冲出，待二氧化硅颗粒完全被冲出后，用热风吹干。
[0012]所述的脉冲式激光打孔的工艺参数为:频率70Hz，脉宽0.2ms，峰值功率16KW。
[0013]本发明的有益效果:
[0014]水一二氧化硅混合物作为防护材料，制备工艺简单易行，成本低。激光在穿透前壁后，受到后壁前二氧化硅颗粒的散射、反射以及衍射作用，使得辐照在后壁的激光光斑变大，能量减小，这样辐照在后壁的激光功率密度变小，从而减弱或消除激光对后壁的损伤。由于二氧化硅对激光吸收很小，所以二氧化硅在受到激光辐照后，温升很小，同时颗粒周围的水会吸收热量。在打完孔后，防护材料二氧化硅不会因高温熔融而粘结，仍然保持为颗粒状，使得其去除十分容易。
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例1防护示意图。
[0016]图2为本发明实施例1后壁7上易烧蚀点6没有损伤的图片。
[0017]图3为本发明实施例1的对照实验，没有水一二氧化硅混合物5时，后壁7上易烧蚀点6有损伤的图片。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
[0019]实施例1
[0020]用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，包括以下步骤:
[0021]I)对二氧化硅进行研磨，并用标准试验筛进行筛分，最终所用二氧化硅颗粒的粒径范围为:1.3 μπι?38 μπι ;
[0022]2)将二氧化硅与水混合制成糊状物，其中，二氧化硅的质量分数为90.9%，然后将糊状物通过涡轮叶片顶端的孔灌入叶片流道；
[0023]3)采用脉冲式激光打孔，脉冲式激光打孔的工艺参数为:频率70Hz，脉宽0.2ms，峰值功率16KW ；
[0024]4)打完孔后，用流水通过涡轮叶片顶端的孔，将流道内的二氧化硅颗粒冲出，待二氧化硅颗粒完全被冲出后，用热风吹干。
[0025]本实施例的有益效果:
[0026]使用显微镜观察气膜孔，没有发现二氧化硅颗粒堵塞的现象。参照图1，激光器I发出的激光束2穿过涡轮叶片前壁4的气膜冷却孔3，通过二氧化硅与水混合制成糊状物5后到达后壁7，参照图2，后壁7上易烧蚀点6没有损伤；作为对照组，没有水一二氧化硅混合制成的糊状物5时，后壁7上的易烧蚀点6有损伤，如图3所示。
[0027]实施例2
[0028]用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，包括以下步骤:
[0029]I)对二氧化硅进行研磨，并用标准试验筛进行筛分，最终所用二氧化硅颗粒的粒径范围为:38μηι?74μηι;
[0030]2)将二氧化硅与水混合制成糊状物，其中，二氧化硅的质量分数为84.8%，然后将糊状物通过涡轮叶片顶端的孔灌入叶片流道；
[0031]3)采用脉冲式激光打孔，脉冲式激光打孔的工艺参数为:频率70Hz，脉宽0.2ms，峰值功率16KW ；
[0032]4)打完孔后，用流水通过涡轮叶片顶端的孔，将流道内的二氧化硅颗粒冲出，待二氧化硅颗粒完全被冲出后，用热风吹干。
[0033]本实施例的有益效果:
[0034]使用显微镜观察气膜孔，没有发现二氧化硅颗粒堵塞的现象，后壁上易烧蚀点没有损伤。
[0035]实施例3
[0036]用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，包括以下步骤:
[0037]I)对二氧化硅进行研磨，并用标准试验筛进行筛分，最终所用二氧化硅颗粒的粒径范围为:74 μπι?104 μπι ;
[0038]2)将二氧化硅与水混合制成糊状物，其中，二氧化硅的质量分数为79.6%，然后将糊状物通过涡轮叶片顶端的孔灌入叶片流道；
[0039]3)采用脉冲式激光打孔，脉冲式激光打孔的工艺参数为:频率70Hz，脉宽0.2ms，峰值功率16KW ；
[0040]4)打完孔后，用流水通过涡轮叶片顶端的孔，将流道内的二氧化硅颗粒冲出，待二氧化硅颗粒完全被冲出后，用热风吹干。
[0041]本实施例的有益效果:
[0042]使用显微镜观察气膜孔，没有发现二氧化硅颗粒堵塞的现象，后壁上易烧蚀点没有损伤。
[0043]实施例4
[0044]用水一二氧化硅作为涡轮叶片激光加工中的后壁防护方法，包括以下步骤:
[0045]I)对二氧化硅进行研磨，并用标准试验筛进行筛分，最终所用二氧化硅颗粒的粒径范围为:104 μπι?250 μπι ；<