用于提取堆积在高压分配器叶片中的异物的方法
阅读说明：本技术 用于提取堆积在高压分配器叶片中的异物的方法 (Method for extracting foreign bodies accumulated in high-pressure distributor blades ) 是由 让-克劳德·米利亚索 克里斯托夫·玛丽·皮埃尔·米歇尔·杰恩 于 2019-09-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于提取在涡轮喷气发动机的高压分配器的叶片(110)内堆积的至少一个异物的方法,该高压分配器包括在形成气流通道的两个环形护罩之间的固定中空叶片(110),每个叶片涂敷有热障并钻有至少一个凹槽,所述凹槽至少部分地被第一钎焊的封闭板(140)阻塞,所述方法包括以下操作：-切断(310)第一封闭板,-从该凹槽提取(320)异物,-对凹槽的内部空间进行内窥镜检查(330),以验证没有异物残留,-将第二封闭板定位(340)在所述凹槽上,以及-将所述第二封闭板与涂敷有热障的叶片一起直接地钎焊(350)到所述分配器。(The invention relates to a method for extracting at least one foreign body accumulated in a blade (110) of a high-pressure distributor of a turbojet, comprising fixed hollow blades (110) between two annular shrouds forming an air flow channel, each blade being coated with a thermal barrier and being drilled with at least one groove at least partially blocked by a first brazed closing plate (140), said method comprising the following operations: -cutting (310) the first closing plate, -extracting (320) foreign bodies from the groove, -endoscopically examining (330) the inner space of the groove to verify that no foreign bodies remain, -positioning (340) the second closing plate on the groove, and-brazing (350) the second closing plate together with the blades coated with the thermal barrier directly to the distributor.)
技术领域
本发明涉及一种用于从涡轮发动机的高压分配器叶片提取异物的方法。本发明还涉及一种用于检测高压分配器叶片的空腔中存在异物的方法。
本发明可应用于航空领域，并且特别地应用于制造高压分配器叶片的领域。
背景技术
在飞行器涡轮喷气发动机中，高压分配器100，其示例如图1所示，是一组固定叶片110，所述叶片布置在两个被称为护罩的同轴环形平台120之间，并且在燃烧室出口和高压涡轮的进口之间限定气流。通常中空的叶片110每个都包括两个相邻的空腔，其一端在气流外侧打开。它们还包括在每个空腔和气流之间延伸的孔。
在一些高压分配器中，每个叶片100包括衬垫，所述衬垫嵌入在每个空腔中并且在环形平台120之间延伸的其整体表面上钻有多个孔，所述孔通向该空腔。该衬垫的作用特别地是冷却叶片，所述衬垫嵌入在所述叶片中。在例如图2所示的一些高压分配器中，对中空叶片钻孔。无论是被钻孔还是设置有衬垫，每个叶片空腔都由封闭板140封闭，所述封闭板140通过可控地阻塞空腔孔来确保叶片的冷却调节。
飞机发动机涡轮叶片常规地由被称为AM1(NiCr7Co8W5A15Ta8Ti)的镍基金属超耐热合金制成。然而，由于这些叶片的位置，高压分配器(也称为HPD)的叶片会受到非常高的气体温度影响，特别地在发动机的所谓“热”运行阶段，例如起飞阶段。为了抵抗这些非常高的温度，AM1的HPD叶片通常覆盖有一种形成热障(也称为TB)的绝缘涂层。众所周知，热障包括每个都具有不同功能的若干层。热障的外层，即最暴露于热气体的层，通常为陶瓷层。该陶瓷层的主要功能是隔热。热障的内层，即与AM1接触的层，通常为铝铂合金(例如AlPt)的底层。该底层的功能是用于保护叶片免受氧化，并保持AM1上的热障。
通常，根据图3所示的方法制造了HPD叶片。该方法首先包括生产铸态叶片形状的步骤210。在该步骤210结束时，铸态叶片包括在步骤220中钻孔的两个空腔，使得它们随后可以冷却该叶片。当每个空腔都装配有衬垫时，在步骤230中衬垫插入到叶片的空腔内。然后在每个空腔上钎焊封闭板以封闭所述空腔(步骤240)。一旦封闭了叶片空腔，热障沉积在每个叶片的外表面上，以保护叶片，特别地防止其受热。然后在步骤260中实施X射线检查，以检查叶片是否符合规范。该X射线检查特别地用于检测空腔是否没有源于制造操作的任何异物。
实际上，在铸造步骤以及在钻孔、钎焊或热障安装步骤中，灰尘或其他残余物可能已经停留在叶片内侧，在所述叶片上产生缺陷。但是，大多数缺陷导致叶片不符合当前的技术要求，并且丢弃了不合规的叶片。
到目前为止，由于检测到空腔中的异物，丢弃任何被视为不合规的叶片实际上是常见做法，因为人们认为为了移除异物，首先必须移除覆盖叶片的热障。飞机发动机制造商考虑用于再加工HPD叶片的一种解决方案如下：
-酸洗不合规的叶片，以移除覆盖所述叶片的热障或至少所述热障的陶瓷层；
-除去封闭板；
-从空腔移除异物；
-将新封闭板钎焊到裸露叶片；
-沉积新热障；以及
-实施新的X射线检查。
然而，这种再加工方法会具有许多缺点，并且特别地，其会对叶片的尺寸具有影响，因为酸洗该部件相当于对AM1的上述部件进行化学加工。另一缺点是在酸洗热障时具有残余物的风险(特别地如果未移除AIPt的底层)，这可能在安装新热障时导致过大的厚度。进一步缺点是，由于安装新涂层，叶片不合规的风险增加。此外，实施这种再加工方法将很昂贵，因为热障的成本很高，两次安装该热障很昂贵。
发明内容
为了解决由于空腔中的异物而丢弃不合规叶片的上述问题，申请人提供了一种提取异物的方法，其中，仅该封闭板被切割并用直接地钎焊到涂敷有热障的叶片的新封闭板替换。
根据第一方面，本发明涉及一种用于提取在涡轮喷气发动机的高压分配器的叶片内堆积的至少一个异物的方法，所述高压分配器包括在形成气流的两个环形护罩之间的固定中空叶片，每个叶片涂敷有热障并钻有至少一个空腔，所述空腔至少部分地被第一钎焊的封闭板阻塞。该方法的特征在于，其包括以下操作：
-切割所述第一封闭板，
-从所述空腔提取出异物，
-对所述空腔的内部空间进行内窥镜检查，以检查没有异物残留，
-将第二封闭板定位在所述空腔上，以及
-将所述第二封闭板与涂敷有热障的叶片一起直接地钎焊到所述分配器。
通过移除堆积在所述叶片中并导致其不合规的异物，该提取方法可以对在生产结束时被视为不合规的叶片再加工，而无需对热障进行任何移除或酸洗操作。
“异物”是指在高压分配器叶片的空腔中沉积或捕获的任何灰尘、制造残余物或颗粒。
有利地，通过磨削所述板来切割所述第一板。
根据本发明的提取方法可包括一个或多个的以下特征：
-通过在高压分配器上坐标镗削和喷丸处理来定位所述第二封闭板；
-对所述第二封闭板预烧结；
-在低于1200℃的温度下在真空炉中钎焊所述第二板；
-钎焊包括在大致1160℃至1200℃之间的温度下进行10至20分钟的热循环，然后在大致1150℃至1200℃之间的温度下进行2至4小时的扩散循环；
-在所述第二封闭板的钎焊操作之后，所述提取方法包括对所述高压分配器进行X射线检查。
附图说明
在阅读通过附图示出的说明书时，本发明的其他优点和特征将显而易见，其中：
-已经描述的图1示意性地表示了现有技术的高压分配器的局部视图；
-已经描述的图2示意性地表示了现有技术的高压分配器叶片的局部视图；
-已经描述的图3表示了用于制造高压分配器叶片的通常方法的框图；
-图4表示根据本发明的用于提取异物的方法的框图；
-图5表示形成覆盖高压分配器叶片的热障的材料层的放大截面视图；
-图6A和6B分别表示在钎焊前和在重新钎焊后热障的放大截面视图。
具体实施方式
以下参考附图详细地描述了一种用于提取在高压分配器叶片的空腔中堆积的异物的方法的实施例的示例。该示例示出了本发明的特征和优点。然而，需要提醒的是，本发明不限于该示例。
在附图中，用相同的附图标记对相同的元件进行标记。出于对附图的易读性原因，不考虑所示元件之间的比例。
图4以框图的形式表示用于对叶片再加工的提取方法300的多个步骤，所述叶片在X射线检查260之后被认为不合规。该方法可应用于覆盖有热障的AM1的任何部件，例如，图1和2中所示类型的高压分配器叶片110。如前所述，每个高压分配器叶片110(简称为叶片)包括相邻的空腔，所述空腔可被钻孔或具有嵌入其中的衬垫。封闭板140通过钎焊被安装到每个叶片空腔的开口端，以封闭空腔并可能将衬垫保持在其中。
根据本发明，在生产结束时被认为不合规的叶片可被再加工，并且可移除异物。为了提取在叶片制造方法结束时实施的X射线检查过程中在叶片空腔内侧检测到的任何异物，本发明的提取方法300实施切割原始封闭板140(也称为第一板)的第一操作310。封闭板140的该切割包括通过砂轮移除形成封闭板140的所有材料。磨削该封闭板仅能移除形成该封闭板的材料，而不会除去或降解叶片上的热障涂层。
一旦完全地研削了封闭板140，在提取操作320中，借助于例如销、钩、钳等的合适工具，可以移除空腔中存在的异物。该提取方法300可以继续内窥镜检查操作330。通过将内窥镜插入空腔中，该内窥镜检查330可以检查空腔的内部空间，特别地其内壁，以检查是否已经提取了所有异物。这还可以检查第一封闭板的磨削操作310是否没有产生任何新灰尘或其他异物。
在该内窥镜检查330之后，也称为第二封闭板的新封闭板140大致在定位有第一封闭板的位置处被定位在空腔开口的前部。通过在高压分配器的叶片110上对所述板进行坐标镗削和喷丸处理，实现了新封闭板140的该定位。对封闭板的该坐标镗削和喷丸处理包括：
通过焊接点在高压分配器叶片上前置该板，所述焊接点，例如制成具有用于坐标镗削的固体电极以及用于喷丸处理的中空电极。
一旦正确地定位了新封闭板，在钎焊操作350中，插入件可被钎焊到高压分配器。在该钎焊操作350中，该新封闭板直接地钎焊到涂敷有热障的分配器叶片。该新封闭板140是一种与原始封闭板等同的常规预烧结封闭板。在真空条件下，在适配的炉中，在不超过1180℃+/-10℃的钎焊温度下进行钎焊。新封闭板140的钎焊条件为常规的钎焊条件，其中，新封闭板包括烧结物(即通过在熔融温度以下同时压缩和加热而凝聚的粉末)，并与高压分配器一起经受热循环和扩散循环，使该组件达到低于其熔融温度但足以使烧结物熔融并与高压分配器一起聚结该板的加工温度。例如，热循环可包括在1180℃下的15分钟的真空烧制。例如，在热循环之后开始的扩散循环可包括在1175℃下3小时的真空烧制。
与第一封闭板的钎焊操作相反，当钎焊350新封闭板时，热障存在于高压分配器100上。图5表示涂敷有该热障的AM1的叶片部分的放大截面视图的示例。该示例示出了形成叶片100的AM1层110c，其覆盖有AIPt底层110b以及形成热障的陶瓷层110a。
在本发明的方法中，先前已与原始封闭板钎焊在一起的高压分配器叶片在钎焊操作350过程中进行第二次钎焊。在该第二次钎焊操作350中，叶片100涂敷有其热障。尽管本领域技术人员会认为被产生用于焊接新封闭板的热循环会对高压分配器的热障具有破坏性影响，特别地通过底层的扩散，但申请人惊讶地发现事实并非如此。事实上，一方面，AM1叶片适于承受第二次热循环，而没有改变其结构的风险。另一方面，热障的陶瓷层(Zr02/Y203)适于在大致1180℃下进行热循环，因为其熔融温度超过1200℃。最后，如图6A和6B所示，热障的底层并不在AM1的叶片内侧迁移。实际上，在上述钎焊条件下，即使底层110b通过扩散而轻微地改变，这对高压分配器的叶片100的合规性不具有影响。图6A表示了在第二次热循环之前具有热障的AM1结构示例。图6B表示了在第二次热循环之后(即在再次钎焊后)具有热障的AM1的相同结构示例。这两幅图6A和6B的比较表明，尽管底层110b略微地迁移到AM1 110c的部分和陶瓷层110a内，底层110b的厚度c1+c2与第一次热循环之前相比仅略微更小，并且因此足够大从而使热障能够粘附到和保护AM1的叶片。
申请人已经用调制的温度和烧制时间进行了进一步的再次钎焊试验-例如，在大致1160℃到1200℃之间的温度下进行10到20分钟的热循环，以及在1150℃到1200℃之间的温度下进行2到4小时的扩散循环-并且已发现了，底层110b几乎没有变化太多，并且既未通过铝损耗，也未通过转换到γ相修改该微观结构。AM1中的沉淀物保持在0.3微米到0.7微米之间。底层的厚度c1+c2保持在40μm到75μm之间，并且c2/(c1+c2)的比值保持在50％到80％之间。同样，铂(Pt)的比值保持在23％到40％之间，并且铝(Al)的比值保持在17％到25％之间，这些厚度和比值符合技术要求DMP32-021。
因此，钎焊新封闭板140的操作350使新封闭板能够被聚结在高压分配器叶片上，而不会对高压分配器的结构产生任何破坏性影响。因此，再加工后的高压分配器将具有与标准高压分配器相同的性能。
可以通过对高压分配器叶片空腔进行X射线检查的操作360补充刚刚描述的提取方法300。在提取方法300结束时实施该检查操作360，以检查是否已从高压喷管叶片的空腔中移除了所有异物。
尽管通过许多示例、替代方案和实施例进行了描述，但是根据本发明的用于提取异物的方法包括对本领域技术人员来说显而易见的多种修改和改进，应该理解的是，这些替代方案，修改和改进都在本发明的范围内。
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