专利名称：一种涡轮机叶片的修复方法、涡轮机叶片和使用这种叶片的涡轮机的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡轮机领域，特别涉及叶片表面部分磨损区域的修复，而且特别是 叶片根部区域磨损部分的修复。
背景技术：
带有旁路燃气涡轮的涡轮发动机包括一个K1转子，该转子由多个叶片组成， 这些叶片安装在由燃气发生器低压转子轴带动的转子盘,上。由钛或钛合金材料 制成的风扇叶片安皿一股沿涡轮机轴向方向布置的各个叶片的腔室内。叶片的根 部^M^M面，与其安装腔室相匹配。根据一种类型的涡轮机，叶片M:轴向
凸起向下游延伸，戶;f^轴向凸超各叶片牢牢地固定在腔室内。本申i諸在EP 165 860 号专利文件中介绍了一个示例。叶片ilil下游锁紧环保持轴向固定，而叶片则轴向 靠在锁紧环上。所述锁紧环可以由下游压縮机的转子凸缘来形成。由于使用时的振 动作用，叶片根部受到反复冲击和其所支撑表面产 擦，从而造成面向下游的叶 片根部区J^才料出现磨损。当这种磨损达至U—定離时，该部件就不得不更换。迄 今为止，这些部件都题，话U修，否则就得存方媳来割疾修复，尚无一种公认的方 法育,给出理想的结果。
通过焊接对叶片表面部分重縦行修复是船佳的，因为部件受热造成的疲劳强 度大大降低，而这种疲劳强度的下降是风扇叶片翼面底部不可接受的。
此外，所观察到的实际磨损(有时皿了 0.5mm)以及磨损面积大小(大约1 到2 cm2)使得热喷涂表面修复方溜歐隹实施。这种方法总是可以进行的，但却存 在由于剥落而损失涂层的风险。结果，最大允剤參复厚度总是不适合这些部件上所 出现的磨损范围非常大的部位。
另外，叶片支撑的部分也翻钛材料制成。綠属表面之间的接触使得大多数 涂层难以实施。
这个部位的具体特点如下很高的低周应力，这就是说需要使用不会影响疲劳强度的表面修复方法； 接触压力分布不均以及离心剪切力，逸就是说表面修親需要具有良好的附着
性；
与钛材半被触，要求^^合适的表面4彦复材料。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种修复方法，戶诚方法并不具有已知的涡轮机部 件修复方法的那醜陷，从而可以解决与表面部州彦复相关的具体问题，如钛材料 风扇叶片根部i部。
根据本发明，由钛或钛合金材料制成的涡轮机动叶片表面部分修复方法的显著 特点是，它包括了至少一个步骤，即采用电解工艺在臓表面部分覆盖镍、钴或这 两种金属的混合材料。
根据本发明的一个具体实施方法，金属igiM用至少两个步骤^ia行，即采用
将衬垫电解法和电解槽内或微型槽内电解法相结合的形式。
本发明所述方法可以通过在较大深度，行表面修复而对磨损部件进行修复， 较大深度为lmm的数量级，但是却在较小的面积上。例如，趣叶片，其根部带 有一个楔形截面，这种情况是指叶根下游表面部分磨损。
这种方法的优点是，不会影响基M^才料的疲劳性能。此外，人们也已经发现， 因与钛部件摩擦而形成的磨损情况下，经修复的部件的特性要优于最初结构。
电解液的金属粒子包括镍、钴或这两种金属的结合材料，例如氨基磺酸镍。
所述方法可以适^i^厚度在10 Mm到1 mm之间的金属层。
就其优点来讲，本发明还涉及到由钛或钛合金金属制成的涡轮机 动叶片， 该叶片带有一种楔形形沃的叶根和轴向支撑表面部分。该叶片的显著特点是，所述轴向支撑表面至少部分地被电解镀齢属涂层所覆盖，戶腿金属涂层包括镍、钴或 者这两种金属的结合材料。
下面结合附图，更详细地介绍本发明的实施例，但本发明并不仅限于所述实施例。
图l为轴向剖面图，示出了安装在涡轮机转子盘上的，叶片； 图2为轴向剖面图，沿图1所示2—2向剖开；
图3为修复表面部分(诸如图2戶标叶片的根部)所j顿的衬垫电解装置的示 意图4为在电解槽内通过电解^fel行表面修复的装置的示意图； 图5为在微型槽内通过电解^iS行表面修复的装置的示意图。
具体实施例方式
图1示出了 EP 165 860专利中所介绍的布置情况。该图示出了涡轮发动机转子 的转子盘l，该转子盘带有一个凸缘，圆锥形前整流罩3就固定在该凸缘上。采用 拉削工艺在转子盘l的 上加工了近似轴向的多个腔室4。这些腔室的截面呈楔 形形状，与叶片10根部13的下部13'的皿相匹配。叶根13是叶片10位于平台9 下方的那部分，而平台9形成了气体流的分界线。锁定键11滑过叶根13的下部13'， 从而将叶片锁定在腔室内。在下游表面，转子盘的,带有一个径向凸缘5，用来 通过螺栓6固定锁紧环7和密封环8。
锁紧环7上布置了径向向内的凹槽18，其数量与腔室相同，这些凹槽均面向腔 室。此外，叶根13的下部B'通过轴向凸部17延伸鹏后部，戶腿凸部的侧向提 f贿两错口。凸部啮合在凹槽18内，其侧面在凸部侧向缺口内导向。这样，锁紧环7至少部分地遮盖了腔室4的下游端。
叶根13的后部与表面部分14相对接，后者抵在两个螺栓6之间的锁紧环7上。 由于使用时发动机的振动作用，表面部分14会与锁紧环的表面产 擦，实际上受 到了磨损，导致材料的损失。如上戶诚，这种表面部分慰歡佳修复的。根据目前的 技术状态，还没有令人满意的解决办法。
根据本发明，这种表面部分可以ais修复材料表面^s行修复。这种修复包括
形成一道金属层，这个金属层不仅可以弥补材料的缺陷，而且可以使得表面更具有 耐磨性。
根据本发明，通过衬垫电解法、电銷曹内电解法或在微型槽内电解工艺来在被 磨损的表面上鄉莫这种表面修复金属产品。
图3为采用衬垫电鹏去进行表面修复的示意图。装置100包MM导线104与 叶片13相连的电源102，形成阴极，而且与衬垫106连接，形成阳极；该體IOO 内充满了电解液。例如，所述衬垫可以是石墨电极，其几何形状和尺寸与要处理的 表面部分的微和尺寸相匹配。电解、舰以是氨基磺^l鄉液，用来鹏镍金属。
图4示出了在电解槽内通过电i ^MM^属表面修复产品。^M^g200包 括一个电鹏201，内充有电解液204，叶根13至少部分地臥在该溶液中，只有 戶，叶片中需要处理的表面部分14与电解液相接触。叶片其余部分采用相应措 行做，诸如胶带206。叶片连接到电源202，形成阴极，电极棒210则^A在电解 液内并与电源202相连接，形成阳极。正如，方案，可以使用石墨电极210和氨 基磺酸镍作为电解液。
图5示出了在微型电解槽内iM:电if^M金属产品，，300包括由电解 槽310组成，该电解槽的^1^肖^S合置放叶片1和电解液，而只有叶片表面带有 材料缺陷的部分和电解液接触。电源302连接到叶片13形成阴极，连接到槽301 形成阳极。另一种选择方式是，采用这种方式修复后的叶片表面可以进行加工，从而恢复 其原来的形状。另外，如果必要的话，所形成的金属层可以作为一种基层，即，可 f^用其它工艺方法进行f皿涂层的基层，这种工艺可以是指另一种形式的电M4。
例如，采用衬垫电解法而形成的第一层可以作为^顿另一种电解技术进行f鹏 的基层，诸如在电解槽内通过电解M镀膜的技术。
权利要求
1. 一种涡轮机叶片表面部分的修复方法，所述叶片采用钛或钛合金材料制成，其特征在于，通过电解法可在所述表面部分上镀膜镍、钴或这两种金属的结合材料。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属,可以通过衬垫电A^64 行。
3. 根据权利要求1戶脱的方法，其特征在于，金属4鹏可以通过在电鹏内通过 电解^^iS行。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属OT可以ffiil在微型电解槽内 通过电解^6S行。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，金属^M可以采用至少两个步骤来 进行，即采用将衬垫电解法和电解槽内电解法或微型电解槽内电解法相结合的 方式舰行。
6. 根据前面任意一项权利要求所述的方法，其特征在于用于风扇叶片。
7. 根据前面任意一项权利要求戶，的方法，其特征在于，电解液包皿基磺酸镍。
8. 根据前面其中任何一项权利要求戶，的方法，其特征在于，所镀膜的金属层的 厚度在10 nm至1 mm之间。
9. 根据前面其中任何一项权禾腰求臓的表面修复方法，其特征在于，所述表面 部分位于叶片根部。
10. 根据前面其中任何一项权禾腰求戶脱的表面修复方法，叶片的根部带有一个楔 形截面，所述表面部分为叶片的轴向支撑表面部分。
11. 一种涡轮机动叶片，带有楔形叶根和止推轴棘面，^#征在于，所述轴向支 撑表面至少部分地1 用电解f皿金属涂层所覆盖。
12. 根据前面权利要求戶脱的由钛或钛合金材料帝喊的叶片，叶片的金属涂层包括 镍、钴或这两种金属的结合材料。
13. —种使用了根据权利要求11或权利要求12所述叶片的涡轮机。
全文摘要
本发明涉及一种涡轮机叶片的修复方法、涡轮机叶片和使用这种叶片的涡轮机。所述方法的显著特征在于，采用电解法在所述表面上镀膜金属颗粒。所述电解法包括衬垫电解法、电解槽内电解法或微型槽内电解法，或衬垫电解法或电解槽或微型槽电解法的结合形式。本发明可以非常方便地应用到由钛或钛合金材料制成的叶根表面部分的修复，所述表面部分由于摩擦而导致磨损。
文档编号C25D3/12GK101298687SQ20081009612
公开日2008年11月5日 申请日期2008年4月29日 优先权日2007年4月30日
发明者克劳得·马克·芒斯, 克里斯戴勒·福彻尔 申请人:斯奈克玛