叶片喷涂防护夹具、叶片喷涂防护方法与流程

本发明涉及航空涡轮叶片喷涂防护领域，特别地，涉及一种叶片喷涂防护夹具。此外，本发明还涉及一种包括上述叶片喷涂防护夹具的叶片喷涂防护方法。

背景技术：

在热喷涂过程中，零件喷涂前的防护以及喷涂完成后的清理都是比较重要的环节，也是最耗费时间和人力的环节。如某机型的涡轮工作叶片，其叶冠部位需喷涂一层耐磨涂层，叶片其它部分在喷涂过程中不能有多余物，需进行防护。由于喷涂的特殊性，喷涂完后，叶冠相邻区域则会附带一些残余涂层，因此零件交付前还需对叶冠相邻区域进行清理。因此，还存在因清理不当损坏零件表面涂层，所以需要完善防护方式，减少残余涂层的产生。

热喷涂防护方法有夹具防护、常规胶带防护以及涂防护漆等方法。但每种方法都存在一定弊端，如胶带存在贴合不牢固，吹砂或喷涂时易破损等问题；固定工装防护存在涂层易与工装搭桥，零件取出时易损伤涂层等问题；喷漆防护存在局限性，且涂后漆较难清理彻底。其中常规防护胶带多为国外进口，价格贵，对于体型大、数量多的零件，胶带的消耗量巨大，增加了喷涂成本。

某发动机涡轮工作叶片在叶冠部位喷涂碳化铬/镍铬涂层存在以下几个难点：1)叶冠部位喷涂面小，此外某些机型叶身及橼板上表面存在渗铝层，喷涂过渡区小，防护困难。2)现有采用防护工装和胶带一起防护，橼板篦齿未能有效防护，喷涂后橼板及篦齿部位存在多余涂层，需人工打磨去除，工作量大，效率低，还存在破环叶片渗铝层的风险。

技术实现要素：

本发明提供了一种叶片喷涂防护夹具、叶片喷涂防护方法，以解决对于涡轮工作叶片的橼板和篦齿的复杂型面部位尚无有效防护手段的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种叶片喷涂防护夹具，用于夹持固定待处理的叶片并对叶片的叶冠部位进行防护，叶片喷涂防护夹具包括：用于叶片型面夹持固定并实现对叶片喷涂区域进行喷涂的框架本体，框架本体上布设有具有槽口和周向自由度的滑块，滑块内填充有用于对叶片的叶冠部位进行防护的胶泥；框架本体上还设有与滑块相对布设并用于与滑块配合以沿轴向夹持叶片的推动件。

进一步地，胶泥采用包含碳和硅的胶泥；叶片喷涂防护夹具可同时喷涂防护多个叶片。

进一步地，框架本体包括：用于实现对叶片喷涂区域进行喷涂并与滑块和推动件连接的主框架、用于调节对叶片型面夹持程度并与主框架转动连接的压板、以及用于防止主框架与叶片型面过度夹持并布设在压板上的挡块；压板的活动端与主框架之间采用可拆卸连接。

进一步地，主框架设置有用于推动件在主框架内滑动以推动叶片紧固在滑块内的胶泥上的滑槽。

进一步地，推动件包括：在滑槽内移动并推动叶片向滑块方向移动的推板、用于对推板施加外力并驱动推板在滑槽内往返运动的驱动件以及用于对向滑块方向推动叶片后的推板进行紧固定位的锁紧件。

进一步地，主框架和/或推板的表面设有用于防止与叶片表面发生相互作用力以保护叶片表面的保护层；保护层为柔性层、弹性层、网格层中的至少一种；保护层为纤维层、橡胶层、塑胶层中的至少一种。

进一步地，多个叶片为2～12个叶片。

根据本发明的另一方面，还提供了一种叶片喷涂防护方法，用于加工叶片，包括上述叶片喷涂防护夹具，将叶片喷涂防护夹具中的滑块取出，利用叶片的叶片模型将胶泥填充在滑块槽口内，将带有胶泥的滑块加热固化，移除叶片模型，再固定连接在框架本体上；调节推动件以将叶片安装并初步定位在框架本体上，叶片的叶冠部位插接胶泥上；通过外力驱动推动件将滑块与叶片轴向夹持固定，叶片的叶冠部位完全插入至胶泥内并受到胶泥的防护；调整框架本体使得叶片型面夹持固定，对叶片的喷涂区域进行喷涂。

进一步地，加热固化的温度为110℃～140℃。

进一步地，加热固化的时间为30min～40min。

本发明具有以下有益效果：

本发明的叶片喷涂防护夹具，叶片喷涂防护夹具包括框架本体、胶泥、滑块和推动件，将叶片在框架本体夹持，通过推动件将叶片的叶冠部位推动进入滑块中的胶泥内，胶泥紧贴在叶片的叶冠部位并进行防护。由于叶片喷涂防护夹具中的滑块具有周向自由度，可以实现多个叶片同时定位，并且有效的解决当叶片受力时，胶泥发生变形而至漏的问题。叶片喷涂防护夹具使得涡轮工作叶片叶冠端橼板及篦齿得到了有效的喷涂防护，提升涂层质量。减少了喷涂保护和喷涂后清理工作量，提高生产效率，降低了叶片的加工成本，带来可观的经济效益。

本发明的叶片喷涂防护夹具，将某发动机上的涡轮工作叶片装夹在叶片喷涂防护夹具内，进行喷涂，喷涂后进行工艺试验。测试结果表明，与现有技术相比，叶片一次喷涂合格，喷涂保护时间减少50％，喷涂后清理时间减少70％。

本发明的叶片喷涂防护方法，先将胶泥填充在滑块内，加热固化处理，将带有胶泥的滑块安装在框架本体上，再将待处理的叶片安装叶片喷涂防护夹具内，夹持紧固，进行喷涂，其喷涂方法操作简单，并对叶片叶冠端橼板及篦齿起到了有效的喷涂防护作用，减少了喷涂后清理工作量，叶片喷涂后的合格率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的叶片喷涂防护夹具正面示意图；以及

图2是本发明优选实施例的叶片喷涂防护夹具背面示意图。

附图标记说明：

1、叶片；2、框架本体；21、主框架；22、压板；23、挡块；3、滑块；4、推动件；41、推板；42、驱动件；43、锁紧件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例的叶片喷涂防护夹具正面示意图；图2是本发明优选实施例的叶片喷涂防护夹具背面示意图。

如图1和图2所示，本实施例的叶片喷涂防护夹具，用于夹持固定待处理的叶片1并对叶片1的叶冠部位进行防护，叶片喷涂防护夹具包括：用于叶片1型面夹持固定并实现对叶片1喷涂区域进行喷涂的框架本体2，框架本体2上布设有具有槽口和周向自由度的滑块3，滑块3内填充有用于对叶片1的叶冠部位进行防护的胶泥；框架本体2上还设有与滑块3相对布设并用于与滑块3配合以沿轴向夹持叶片1的推动件4。本发明的叶片喷涂防护夹具，叶片喷涂防护夹具包括框架本体2、胶泥、滑块3和推动件4，将叶片1在框架本体2夹持，通过推动件4将叶片1的叶冠部位推动进入滑块3中的胶泥内，胶泥紧贴在叶片1的叶冠部位并进行防护。由于叶片喷涂防护夹具中的滑块3具有周向自由度，可以实现多个叶片1同时定位，并且有效的解决当叶片1受力时，胶泥发生变形而至漏的问题。叶片喷涂防护夹具使得涡轮工作叶片1的叶冠端橼板及篦齿得到了有效的喷涂防护，提升涂层质量。减少了喷涂保护和喷涂后清理工作量，提高生产效率，降低了叶片1的加工成本，带来可观的经济效益。

上述叶片喷涂防护夹具，将某发动机上的涡轮工作叶片装夹在叶片喷涂防护夹具内，进行喷涂，喷涂后进行工艺试验。测试结果表明，与现有技术相比，叶片一次喷涂合格，喷涂保护时间减少50％，喷涂后清理时间减少70％。

本实施例中，胶泥采用包含碳和硅的胶泥。叶片喷涂防护夹具可同时喷涂防护多个叶片1。上述胶泥需具有较强的可塑性，固化后耐高温，耐丙酮酒精溶蚀，不粘接涂层的性质特。优选地，包含碳和硅的胶泥采用dw558德韦尔胶泥，具有成型性好，耐高温，耐腐蚀，可在零件中成型且易取出的特性。具有同等性能的胶凝材料亦适用于叶片喷涂防护夹具。上述胶泥成型于滑块3中，从夹具分离出来。上述胶泥成型的过程为：将胶泥填满滑块后，通过具有与叶冠形态相似的叶片模型插接在胶泥上以在胶泥表面形成类似形状的凹坑，通过烘烤使胶泥定性以便于后续叶片的插接定位凹坑，然后将叶片模型取出，并且一次成型的胶泥可反复多次使用。上述叶片喷涂防护夹具可同时喷涂防护多个叶片1，主要由于叶片喷涂防护夹具中的滑块具有周向自由度，可以实现多个叶片1同时定位，避免胶泥发生变形而至漏的问题。

如图1和图2所示，本实施例中，框架本体2包括：用于实现对叶片1喷涂区域进行喷涂并与滑块3和推动件4连接的主框架21、用于调节对叶片1型面夹持程度并与主框架21转动连接的压板22、以及用于防止主框架21与叶片1型面过度夹持并布设在压板22上的挡块23。压板22的活动端与主框架21之间采用可拆卸连接。上述叶片1在框架本体2内进行型面夹持，通过主框架21与压板22的转动连接，调节叶片1的型面夹持程度，使得叶片1夹持稳定，防脱落。转动连接可采用转轴连接，将主框架21的自由端与压板22的自由端进行转轴连接。上述主框架21上设有上挡块，上挡块与滑块3可拆卸的连接，方便滑块3在叶片喷涂防护夹具中安装和拆卸。优选地，采用螺栓连接将滑块3固定在上挡块上。

上述涡轮工作叶片的叶身并不是规则平面结构，平面的支点较少，若一次装夹多个叶片1进行喷涂，每个叶片1状态必定不一致，如果只采用胶泥防护进行叶片防护，则需实现如何多个叶片1同时定位，解决如何当叶片1受力时胶泥不会因发生变形而至漏保护的问题。上述滑块3具有周向自由度，当喷涂面倾斜时，滑块也发生倾斜，使胶泥不会因叶片受压变形，保证叶片喷涂防护夹具的结构稳定性，延长叶片喷涂防护夹具的使用寿命。

如图1所示，本实施例中，主框架21设置有用于推动件4在主框架21内滑动以推动叶片1紧固在滑块3内的胶泥上的滑槽。上述推动件4在主框架21内的滑槽滑动，推动叶片1向滑块3方向移动，使得叶片1的叶冠部位进入滑块3中的胶泥内进行防护。上述滑槽对叶片1的叶冠部位进入滑块3内的胶泥内具有导向作用，使得叶冠部位对准胶泥，防止叶片1的叶冠部位受到外作用力发生破损。

如图1和图2所示，本实施例中，推动件4包括：在滑槽内移动并推动叶片1向滑块3方向移动的推板41、用于对推板41施加外力并驱动推板41在滑槽内往返运动的驱动件42以及用于对向滑块3方向推动叶片1后的推板41进行紧固定位的锁紧件43。通过驱动件42施力使得推板的两个相对自由端在滑槽内滑动，优选地，驱动件42采用包括用于推动推板41相对于主框架21移动的螺杆，螺母套与螺杆连接，并带动螺杆移动驱动推板41滑动，螺母套通过支座固定在主框架21上，螺母套通过螺钉与扭杆连接，转动扭杆联动推板41移动，当扭杆转动到指定位置，即推板41带动叶片移动至叶片1的叶冠部位与滑块3内的胶泥压紧，通过锁紧件43定位，使得滑块3与叶片1处于紧固状态，进行喷涂。

本实施例中，主框架21和/或推板41的表面设有用于防止与叶片1表面发生相互作用力以保护叶片1表面的保护层。保护层为柔性层、弹性层、网格层中的至少一种。保护层为纤维层、橡胶层、塑胶层中的至少一种。上述保护层的设置，以保护主框架21与叶片1的接触面，保护推板41和叶片1的接触面，避免对叶片1产生作用力破坏。也进一步增大主框架21与叶片1、保护推板41和叶片1之间的摩擦，从而防止叶片1滑动。

如图1和图2所示，本实施例中，多个叶片1为2～12个叶片1。本实施例的叶片喷涂防护夹具可以同时满足多个叶片1喷涂防护，现有技术中的叶片喷涂防护夹具都为处理一个叶片1，加工效率较低，并且对于复杂型面的防护效果也较差。对于滑块3和胶泥的使用，也不仅限于本申请的涡轮工作叶片1，其他具有复杂型面的孔或凹槽零件也适用。

根据本发明的另一方面，还提供了一种叶片喷涂防护方法，用于加工叶片1，包括上述叶片喷涂防护夹具，将叶片喷涂防护夹具中的滑块3取出，利用叶片1的叶片模型将胶泥填充在滑块3槽口内，移除叶片模型，将带有胶泥的滑块3加热固化，再固定连接在框架本体2上；调节推动件4以将叶片1安装并初步定位在框架本体2上，叶片1的叶冠部位插接胶泥上；通过外力驱动推动件4将滑块3与叶片1轴向夹持固定，叶片1的叶冠部位完全插入至胶泥内并受到胶泥的防护；调整框架本体2使得叶片1型面夹持固定，对叶片1的喷涂区域进行喷涂。本发明的叶片喷涂防护方法，先将胶泥填充在滑块内，加热固化处理，将带有胶泥的滑块安装在框架本体上，再将待处理的叶片安装叶片喷涂防护夹具内，夹持紧固，进行喷涂，其喷涂方法操作简单，并对叶片叶冠端橼板及篦齿起到了有效的喷涂防护作用，减少了喷涂后清理工作量，叶片喷涂后的合格率高。上述叶片喷涂防护方法，在叶片模型将胶泥填充在滑块3槽口内，加热固化，移除叶片模型后，对胶泥进行修型，并且，一次成型的胶泥可以反复多次使用。

本实施例中，加热固化的温度为110℃～140℃。

本实施例中，加热固化的时间为30min～40min。上述加热固化的温度为110℃～140℃、加热固化的时间为30min～40min，使得胶泥从半凝固态基本变成凝固态，固化后的胶泥成为一种高密度遮护化合物，可承受瞬时高温不烧蚀，并具有抗丙酮和酒精的溶蚀，且不粘接涂层易清理的特点，固化后的胶泥可有效发挥遮护效果。

本实施例中，采用上述叶片喷涂防护方法进行叶片喷涂防护处理获得叶片。叶片喷涂边缘残余涂层很少，叶片的防护效果较强，喷涂效率较高。

具体实施例：

叶片喷涂防护夹具，包括框架本体2、胶泥、滑块3、推动件4，胶泥位于滑块3槽口内，滑块3槽口朝向推动件4，胶泥与滑块3分别为8个；框架本体2包括主框架21和压板22，主框架21和压板22之间采用轴连接，并采用螺钉定位，压板22上设有挡块23，主框架21设有滑块3安装固定的上挡块，上挡块与滑块3螺纹连接，主框架21设有滑槽；推动件4包括推板41，推板41连接螺杆的一端，螺杆的另一端连接螺母套，螺母套通过支座固定在主框架21上，螺母套通过螺钉与扭杆连接，转动扭杆联动推板41在主框架21的滑槽内移动，推动叶片沿滑块3槽口方向移动。

叶片喷涂防护方法，将叶片喷涂防护夹具中的滑块3取出，利用叶片模型将胶泥填充在滑块3槽口内并进行加热固化，温度为120℃、时间为30min，固化后移除叶片模型，再将滑块3固定连接在框架本体2上；调节推板41将8个叶片1安装在框架本体2上，调节扭杆驱使推板41移动，推板41带动叶片1向滑块3槽口方向移动，叶片1的叶冠部位插入胶泥内，将叶片1与胶泥紧固，实现叶片1轴向夹持固定；调整压板22到指定位置，再通过螺钉紧固，实现叶片1型面夹持固定，将叶片喷涂防护夹具依靠在支架上对叶片1喷涂区域进行喷涂。

以上所述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。