专利名称：一种航空发动机叶片榫头防渗方法及夹具的制作方法
一种航空发动机叶片榫头防渗方法及夹具技术领域
本发明方法是在航空发动机叶片内腔气体渗铝时，限制叶片榫头与气体接触，控制叶片榫头渗铝层厚度在O 5 μ m范围内。
背景技术：
原有保护叶片榫头的方法是用绝热硅酸铝棉作里层，再用镍箔作外层包裹叶片整个榫头，然后用高温合金丝扎紧，缝隙处涂玻璃润滑剂。气体渗铝后，榫头表面易出现20 25 μ m的不连续渗层，而且绝热硅酸铝棉和润滑剂出现了粉化、挥发的现象，这导致叶片内腔及外表面沉积了大量的Al元素和Si元素。这种保护方法的防渗效果差，叶片榫头表面渗铝层厚度超差。
对于榫头渗铝层超差的叶片，采取干吹砂+着色处理(电炉处理)的循环方式，以保证叶片榫头部位的渗层已完全去除，此种循环方式往往需要重复3 4次，更重要的是干吹砂极易造成榫头厚度超差，导致叶片报废。发明内容
为了克服原工艺防渗效果差、生产效率低的缺点，本发明提出了一种改进后的航空发动机叶片榫头防渗方法。
本发明的具体过程是
步骤1，清洗叶片内的污物；将喷砂机的出砂口对准叶片榫头顶端端面上的4个进气孔，对叶片内腔进行湿吹砂，以去除叶片内腔的油污或其他污物；吹砂的风压为O. I O. 2MPa，每个叶片湿吹砂的时间为5 8s ;
步骤2，清理叶片内腔残留的砂粒；通过压缩空气将叶片内腔残留的砂粒吹出；
步骤3，清洗叶片；用丙酮和酒精清洗叶片内腔及外表面的砂粒和其他污物；
步骤4，加热叶片；将叶片在加热炉中加热至160 200°C，保温30 40min ；
步骤5，保护叶片榫头；用三氧化二铝棉将叶片榫头的外表面缠绕，并使所述三氧化二铝棉与叶片榫头的四个外表面紧密贴合；所述三氧化二铝棉的Al2O3含量为80% ;用两个金属夹将缠绕在叶片榫头上的三氧化二铝棉夹紧；并将缠绕有三氧化二铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入保护套；
步骤6，安装保护套；通过底板上的定位销将保护套与底板进行固定；
步骤7，气体渗铝；在球磨机内加入50%的铝铁粉、50%的铝硅粉和已加入总量的 10%的四氯化铵的渗剂，混合2小时，使渗剂混合均匀，所述的渗剂百分比均为重量百分比； 将混合好的铝铁粉、纯铝粉和四氯化铵放入渗铝盘中，再将渗铝盘放入渗铝炉中；将装载好叶片的保护装置放入渗铝炉中，采用常规方法进行1050°C，保温4小时的气体渗铝。
所述底板的外形为平行四边形；底板的几何中心有贯通孔，该贯通孔的位置与保护套端板上的气流孔的位置对应；底板的对称角上分别有安装孔。
所述的金属夹包括两块相互配合的“凹”字形夹板；两块夹板的一侧表面的形状分3别与叶片榫头的一部分榫齿的外形相配合；两块夹板的另一侧表面为斜面，使相互配合后的金属夹的外形为平行四边形。
所述保护套为框结构，其横截面为与金属夹外形配合的平行四边形；保护套的一端有端板，该端板位于保护套内的表面有金属夹的安放面；在所述端板的几何中心有贯通的气流孔；所述的气流孔为条状，其长度与宽度须使该气流孔与位于叶片榫头顶端端面的 4个进气孔连通；在所述保护套有端板一端的两个角上对称分布有连接销孔。
本发明采取的技术方案包括
I)对叶片内腔进行湿吹砂。
2)用压缩空气清理叶片内腔残留的砂粒。
3)对叶片进行超声波清洗。
4)将叶片在160 200°C下保温30 40min。
5)在叶片榫头部位包裹三层80号三氧化二铝棉。
6)将金属夹放入金属保护套内，利用斜面将金属夹与叶片榫头进行固定。
7)利用底板上的定位销将金属保护套与底板进行固定。
8)将保护装置连同叶片在120 150°C下保温20 40min。
9)将装载好叶片的保护装置放入渗铝炉中进行气体渗铝。
10)气态铝通过进气口进入叶片进气孔，对叶片内腔进行渗铝。
与原气体渗铝榫头防渗保护方法相比，本发明中的80号三氧化二铝棉保持完好没有粉化和挥发，因为本发明选取的高铝棉中Al2O3的含量为80%，可以耐得住腐蚀性气氛，而不发生任何化学反应，更重要的是不会对叶片产生污染；2)叶片榫头的防护操作简单，操作者劳动强度低，防渗效果好，3)叶片榫头渗层不连续，而且较薄，只有5 μ m左右，对已基本加工到位的榫头尺寸影响很小，很容易通过湿吹砂的方法去除该渗层。使用此方法后，只需一次湿吹砂和着色处理(电炉处理)，即可完全去除榫头部位的渗层，避免了叶片的重复干吹砂和着色处理，提高生产效率I 2倍，节省成本30 40%。
图I为叶片与三氧化二铝棉、金属夹的装配示意图2为图I的A向示图3为金属保护套的俯视图4为图3的A向剖视图5为底板的俯视图6为底板的主视图7时为本发明的流程图。
图中
I.叶片2.叶片榫头3.三氧化二铝棉4.金属夹5.进气口
6.进气孔7.金属保护套8.底板9.定位销具体实施方式
本实施例I是一种航空发动机叶片榫头防渗方法，具体过程是
步骤1，清洗叶片内的污物。将喷砂机的出砂口对准叶片I榫头顶端端面上的4个进气孔6，对叶片I内腔进行湿吹砂，以去除叶片I内腔的油污或其他污物。所述吹砂时使用的砂为150目的三氧化二招砂，吹砂的风压为O. I O. 2MPa,每个叶片湿吹砂的时间为 5 8s。本实施例中，每个叶片湿吹砂的时间为5s，吹砂的风压为O. IMPa
步骤2，清理叶片内腔残留的砂粒。将压缩空气出气口对准叶片I上的4个进气孔 6吹15s，将叶片内腔残留的砂粒吹出。
步骤3，清洗叶片。将叶片I放置在超声波清洗机内，用丙酮和酒精清洗叶片I内腔及外表面的砂粒和其他污物，确保叶片I表面无污物。本实施例中，用丙酮进行清洗。清洗时间为60min。
步骤4，加热叶片。将叶片I在放置在加热炉中加热至160 200°C，保温30 40min，充分干燥叶片I内腔及外表面。本实施例中，加热温度为160°C，保温时间为30min。
步骤5，保护叶片榫头。将三氧化二铝棉3沿叶片榫头2的四个外表面缠绕三层，并使所述三氧化二铝棉与叶片榫头2的四个外表面紧密贴合。所述三氧化二铝棉3的A1203 含量为80%。用两个金属夹4将缠绕在叶片榫头上的三氧化二铝棉夹紧，并去除漏在所述金属夹之外的三氧化二铝棉，露出位于叶片榫头顶端端面上进气孔6。并将缠绕有三氧化二铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入金属保护套7内，利用叶片I自身重量和金属保护套 7的斜面将金属夹4和叶片榫头2进行固定。
所述的金属夹包括两块相互配合的“凹”字形夹板。两块夹板的一侧表面的形状分别与叶片榫头的一部分榫齿的外形相配合；两块夹板的另一侧表面为斜面。使用时，将两块夹板分别与叶片榫头的外表面嵌套配合，使所述的两块夹板形成一个完整的夹子，将所述叶片榫头夹在两块夹板内。相互配合后的金属夹的外形为平行四边形。所述的金属夹用高温合金的GH39制成。
所述的金属保护套7用高温合金的GH39制成。该金属保护套为框结构，其横截面为与金属夹外形配合的平行四边形。金属保护套7的一端有端板，该端板位于金属保护套内的表面为台阶状，该台阶的表面为金属夹的安放面。在所述端板的几何中心中心有贯通的气流孔。所述的气流孔为条状，其长度与宽度须使该气流孔与位于叶片榫头顶端端面的4 个进气孔连通。在所述金属保护套有端板一端的两个角上对称分布有销孔，用于将该金属保护套与底板固连。
步骤6，安装金属保护套。通过底板8上的定位销9将金属保护套7与底板8进行固定。所述底板8的外形亦为平行四边形；底板8的几何中心有矩形的贯通孔，该贯通孔的位置与金属保护套7端板上的气流孔的位置对应。底板8的对称角上分别有安装孔。
步骤7，气体渗铝。在球磨机内加入50%的铝铁粉、50%的铝硅粉和已加入总量的 10%的四氯化铵的渗剂，混合2小时，使渗剂混合均匀，所述的渗剂百分比均为重量百分比； 将混合好的铝铁粉、铝硅粉和四氯化铵放入渗铝盘中，再将渗铝盘放入渗铝炉中；将装载好叶片I的保护装置放入渗铝炉中，采用常规方法进行1050°C，保温4小时的气体渗铝。
步骤8，叶片榫头防渗检测。从叶片榫头处切割金相试块，用金相法检测气体渗铝后的叶片榫头厚度，检测结果见下表。
防渗结论本实施例I中的防渗方法可以起到防渗效果，保证叶片榫头渗层厚度在O 5微米。
实施例2
本实施例是一种航空发动机叶片榫头防渗方法，具体过程是
步骤1，清洗叶片内的污物。将喷砂机的出砂口对准叶片I榫头顶端端面上的4个进气孔6，对叶片I内腔进行湿吹砂，以去除叶片I内腔的油污或其他污物。所述吹砂时使用的砂为150目的三氧化二招砂，吹砂的风压为O. I O. 2MPa,每个叶片湿吹砂的时间为 5 8s。本实施例中，每个叶片湿吹砂的时间为7s，吹砂的风压为O. 15MPa
步骤2，清理叶片内腔残留的砂粒。将压缩空气出气口对准叶片I上的4个进气孔 6吹15s，将叶片内腔残留的砂粒吹出。
步骤3，清洗叶片。将叶片I放置在超声波清洗机内，用丙酮和酒精清洗叶片I内腔及外表面的砂粒和其他污物，确保叶片I表面无污物。本实施例中，用丙酮进行清洗。清洗时间为60min。
步骤4，加热叶片。将叶片I在放置在加热炉中加热至160 200°C，保温30 40min，充分干燥叶片I内腔及外表面。本实施例中，加热温度为180°C，保温时间为35min。
步骤5，保护叶片榫头。将三氧化二铝棉3沿叶片榫头2的四个外表面缠绕三层， 并使所述三氧化二铝棉与叶片榫头2的四个外表面紧密贴合。所述三氧化二铝棉3的Al2O3 含量为80%。用两个金属夹4将缠绕在叶片榫头上的三氧化二铝棉夹紧，并去除漏在所述金属夹之外的三氧化二铝棉，露出位于叶片榫头顶端端面上进气孔6。并将缠绕有三氧化二铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入金属保护套7内，利用叶片I自身重量和金属保护套 7的斜面将金属夹4和叶片榫头2进行固定。
所述的金属夹包括两块相互配合的“凹”字形夹板。两块夹板的一侧表面的形状分别与叶片榫头的一部分榫齿的外形相配合；两块夹板的另一侧表面为斜面。使用时，将两块夹板分别与叶片榫头的外表面嵌套配合，使所述的两块夹板形成一个完整的夹子，将所述叶片榫头夹在两块夹板内。相互配合后的金属夹的外形为平行四边形。所述的金属夹用高温合金的GH39制成。
所述的金属保护套7用高温合金的GH39制成。该金属保护套为框结构，其横截面为与金属夹外形配合的平行四边形。金属保护套7的一端有端板，该端板位于金属保护套内的表面为台阶状，该台阶的表面为金属夹的安放面。在所述端板的几何中心中心有贯通的气流孔。所述的气流孔为条状，其长度与宽度须使该气流孔与位于叶片榫头顶端端面的4 个进气孔连通。在所述金属保护套有端板一端的两个角上对称分布有销孔，用于将该金属保护套与底板固连。
步骤6，安装金属保护套。通过底板8上的定位销9将金属保护套7与底板8进行固定。所述底板8的外形亦为平行四边形；底板8的几何中心有矩形的贯通孔，该贯通孔的位置与金属保护套7端板上的气流孔的位置对应。底板8的对称角上分别有安装孔。
步骤7，气体渗铝。在球磨机内加入50%的铝铁粉、50%的铝硅粉和已加入总量的 10%的四氯化铵的渗剂，混合2小时，使渗剂混合均匀，所述的渗剂百分比均为重量百分比； 将混合好的铝铁粉、铝硅粉和四氯化铵放入渗铝盘中，再将渗铝盘放入渗铝炉中；将装载好叶片I的保护装置放入渗铝炉中，采用常规方法进行1050°C，保温4小时的气体渗铝。
步骤8，叶片榫头防渗检测。从叶片榫头处切割金相试块，用金相法检测气体渗铝后的叶片榫头厚度，检测结果见下表。
防渗结论本实施例2中的防渗方法可以起到防渗效果，保证叶片榫头渗层厚度在O 5微米。
实施例3
本实施例是一种航空发动机叶片榫头防渗方法，具体过程是
步骤1，清洗叶片内的污物。将喷砂机的出砂口对准叶片I榫头顶端端面上的4个进气孔6，对叶片I内腔进行湿吹砂，以去除叶片I内腔的油污或其他污物。所述吹砂时使用的砂为150目的三氧化二招砂，吹砂的风压为O. I O. 2MPa,每个叶片湿吹砂的时间为 5 8s。本实施例中，每个叶片湿吹砂的时间为8s，吹砂的风压为O. 2MPa
步骤2，清理叶片内腔残留的砂粒。将压缩空气出气口对准叶片I上的4个进气孔 6吹15s，将叶片内腔残留的砂粒吹出。
步骤3，清洗叶片。将叶片I放置在超声波清洗机内，用丙酮和酒精清洗叶片I内腔及外表面的砂粒和其他污物，确保叶片I表面无污物。本实施例中，用丙酮进行清洗。清洗时间为60min。
步骤4，加热叶片。将叶片I在放置在加热炉中加热至160 200°C，保温30 40min，充分干燥叶片I内腔及外表面。本实施例中，加热温度为200°C，保温时间为40min。
步骤5，保护叶片榫头。将三氧化二铝棉3沿叶片榫头2的四个外表面缠绕三层， 并使所述三氧化二铝棉与叶片榫头2的四个外表面紧密贴合。所述三氧化二铝棉3的Al2O3 含量为80%。用两个金属夹4将缠绕在叶片榫头上的三氧化二铝棉夹紧，并去除漏在所述金属夹之外的三氧化二铝棉，露出位于叶片榫头顶端端面上进气孔6。并将缠绕有三氧化二铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入金属保护套7内，利用叶片I自身重量和金属保护套 7的斜面将金属夹4和叶片榫头2进行固定。
所述的金属夹包括两块相互配合的“凹”字形夹板。两块夹板的一侧表面的形状分别与叶片榫头的一部分榫齿的外形相配合；两块夹板的另一侧表面为斜面。使用时，将两块夹板分别与叶片榫头的外表面嵌套配合，使所述的两块夹板形成一个完整的夹子，将所述叶片榫头夹在两块夹板内。相互配合后的金属夹的外形为平行四边形。所述的金属夹用高温合金的GH39制成。
所述的金属保护套7用高温合金的GH39制成。该金属保护套为框结构，其横截面为与金属夹外形配合的平行四边形。金属保护套7的一端有端板，该端板位于金属保护套内的表面为台阶状，该台阶的表面为金属夹的安放面。在所述端板的几何中心中心有贯通的气流孔。所述的气流孔为条状，其长度与宽度须使该气流孔与位于叶片榫头顶端端面的4 个进气孔连通。在所述金属保护套有端板一端的两个角上对称分布有销孔，用于将该金属保护套与底板固连。
步骤6，安装金属保护套。通过底板8上的定位销9将金属保护套7与底板8进行固定。所述底板8的外形亦为平行四边形；底板8的几何中心有矩形的贯通孔，该贯通孔的位置与金属保护套7端板上的气流孔的位置对应。底板8的对称角上分别有安装孔。
步骤7，气体渗铝。在球磨机内加入50%的铝铁粉、50%的铝硅粉和已加入总量的 10%的四氯化铵的渗剂，混合2小时，使渗剂混合均匀，所述的渗剂百分比均为重量百分比； 将混合好的铝铁粉、铝硅粉和四氯化铵放入渗铝盘中，再将渗铝盘放入渗铝炉中；将装载好叶片I的保护装置放入渗铝炉中，采用常规方法进行1050°C，保温4小时的气体渗铝。
步骤8，叶片榫头防渗检测。从叶片榫头处切割金相试块，用金相法检测气体渗铝后的叶片榫头厚度，检测结果见下表。
防渗结论本实施例3中的防渗方法可以起到防渗效果，保证叶片榫头渗层厚度在O 5微米。
权利要求
1.ー种航空发动机叶片榫头防渗方法，其特征在于，具体过程是 步骤1，清洗叶片内的污物；将喷砂机的出砂ロ对准叶片榫头顶端端面上的4个进气孔，对叶片内腔进行湿吹砂，以去除叶片内腔的油污或其他污物；吹砂的风压为O. I O.2MPa，每个叶片湿吹砂的时间为5 8s ; 步骤2，清理叶片内腔残留的砂粒；通过压缩空气将叶片内腔残留的砂粒吹出； 步骤3，清洗叶片；用丙酮和酒精清洗叶片内腔及外表面的砂粒和其他污物； 步骤4，加热叶片；将叶片在加热炉中加热至160 2000C，保温30 40min ； 步骤5，保护叶片榫头；用三氧化ニ铝棉将叶片榫头的外表面缠绕，并使所述三氧化ニ铝棉与叶片榫头的四个外表面紧密贴合；所述三氧化ニ铝棉的Al2O3含量为80% ;用两个金属夹将缠绕在叶片榫头上的三氧化ニ铝棉夹紫；并将缠绕有三氧化ニ铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入保护套； 步骤6，安装保护套；通过底板上的定位销将保护套与底板进行固定； 步骤7，气体渗铝；在球磨机内加入50%的铝铁粉、50%的铝硅粉和已加入总量的10%的四氯化铵的渗剂，混合2小时，使渗剂混合均匀，所述的渗剂百分比均为重量百分比；将混合好的铝铁粉、纯铝粉和四氯化铵放入渗铝盘中，再将渗铝盘放入渗铝炉中；将装载好叶片的保护装置放入渗铝炉中，采用常规方法进行1050°C，保温4小时的气体渗铝。
2.如权利要求I所述航空发动机叶片榫头防渗方法，其特征在于，所述底板的外形为平行四边形；底板的几何中心有贯通孔，该贯通孔的位置与保护套端板上的气流孔的位置对应；底板的对称角上分別有安装孔。
3.ー种用于权利要求I所述航空发动机叶片榫头防渗方法的金属夹，其特征在于，所述的金属夹包括两块相互配合的“凹”字形夹板；两块夹板的ー侧表面的形状分别与叶片榫头的一部分榫齿的外形相配合；两块夹板的另ー侧表面为斜面，使相互配合后的金属夹的外形为平行四边形。
4.ー种用于权利要求I所述航空发动机叶片榫头防渗方法的保护套，其特征在于，所述保护套为框结构，其横截面为与金属夹外形配合的平行四边形；保护套的一端有端板，该端板位于保护套内的表面有金属夹的安放面；在所述端板的几何中心有贯通的气流孔；所述的气流孔为条状，其长度与宽度须使该气流孔与位于叶片榫头顶端端面的4个进气孔连通；在所述保护套有端板一端的两个角上对称分布有连接销孔。
全文摘要
一种航空发动机叶片榫头防渗方法及夹具。所述航空发动机叶片榫头防渗方法是将清洗干净的叶片榫头加热后，用三氧化二铝棉将叶片榫头的外表面缠绕，用两个金属夹将缠绕在叶片榫头上的三氧化二铝棉夹紧。并将缠绕有三氧化二铝棉的叶片榫头连同金属夹一同放入金属保护套。以铝铁粉、铝硅粉和四氯化铵的混合物作为渗剂，用常规方法进行气体渗铝。本发明使用的三氧化二铝耐得住腐蚀性气氛，不会发生任何化学反应，更不会对叶片产生污染。使用本发明，只需一次湿吹砂和着色处理，即可完全去除榫头部位的渗层，避免了叶片的重复干吹砂和着色处理，提高生产效率1～2倍，节省成本30～40%，并且操作简单，防渗效果好。
文档编号C23C10/08GK102978565SQ201210473320
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月20日 优先权日2012年11月20日
发明者王福平, 刘红斌, 霍世军, 梁养民, 谢国印, 任萍, 戴静茹 申请人:西安航空动力股份有限公司