用于在堆焊期间焊缝（13）的定向结晶的方法，尤其用于对构件（1）的基底（4）进行堆焊，所述基底（4）被定向地结晶并且具有枝晶（31），所述枝晶在基底枝晶方向（32）上延伸，其中，关于进给率、激光功率、焊接射束直径、粉末射束焦点和/或粉末质量流的工艺参数构造成，使得它们导致在凝固前沿（19）上的温度梯度（28）的局部定向，所述温度梯度相对于在基底（4）中的所述枝晶（31）的所述基底枝晶方向（32）小于45°，其中，相对速度在30mm/min至100mm/min之间，优选为50mm/min和/或功率在200W至500W之间，优选为300W和/或在所述基底的表面上的激光束的直径在3mm和6mm之间，优选为4mm和/或质量进给率在300mg/min和600mg/min之间，优选为400mg/min。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种定向结晶的金属材料的焊接方法。
技术介绍
γ ’强化的SX镍基超合金既不能借助传统的焊接方法也不能借助高能方法(激光、电子束)与同类型的填充材料在搭接的焊接轨迹中堆焊成一个或者多个层。问题在于， 在靠近表面的边缘区域中存在单个焊接轨迹的情况下已构成具有错误定向的组织。这对于相继的搭接轨迹意味着，在该区域中的凝固前沿不具有SX晶核并且该区域以错误的定向 (没有SX组织)在搭接区域中继续扩展。在该区域中形成裂纹。对于Y ’强化的SX镍基超合金，目前为止使用的焊接方法不能够将焊缝金属在搭焊加工中同种地构造成一个或多个具有相同SX组织的层。在SX基底上的单个轨迹中，局部的凝固条件以如下方式变化，即枝晶状的生长根据位置从初生根或者二次枝晶臂开始。在此，在不同可能的枝晶的生长方向中实现具有最有利的生长条件的方向，也就是说具有相对于温度梯度最小的倾角的方向。目前还没有完全弄清在对Y’强化的SX镍基超合金进行粉末堆焊时在SX组织中形成错误定向的原因。推测在枝晶从不同的生长方向相会时，二次枝晶臂可能会折断并且充当用于构成错误定向的组织的晶核。此外，在靠近表面的边缘区域中，在熔融物中没有完全熔化的粉末颗粒充当用于形成错误定向的组织的晶核。因此， 为了解决该问题，提出用于对Y ’强化的SX镍基超合金进行粉末堆焊的过程控制，其中，实现仅有利于枝晶的生长方向的生长条件。此外，过程控制确保粉末颗粒在熔融物中完全熔化。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是解决上述问题。该目的通过根据权利要求I的方法来实现。为了解决在单个轨迹的靠近表面的边缘区域中形成非单晶组织的技术问题，提出借助激光束对堆焊进行过程控制，在这种过程控制中，所述问题不出现或者以如此小地程度出现，使得在室温下可进行在一个或者多个层中的搭焊加工，而不形成裂纹。在从属权利要求中列出其他有利的措施，这些措施可以任意地相互组合，以便获得其他优点。附图说明附图示出图I示出方法的示意的流程；图2示出燃气轮机；图3示出涡轮叶片；图4示出超合金列表。说明书和附图仅表示本专利技术的实施例。具体实施例方式在图I中借助装置I示意地示出方法的流程。待维修的构件120、130具有由超合金制成、尤其由根据图4的镍基超合金制成的基底4。基底4尤其完全由镍基超合金制成。通过尤其借助粉末将新的材料7通过堆焊施加在基底4的表面5上来维修基底4。这通过供给材料7和焊接射束、优选激光器的激光束10来实现，所述激光束至少熔化所供给的材料7并且优选也部分地熔化基底4。在此，优选使用粉末。粉末颗粒7的直径优选小到，使得激光束完全熔化所述粉末颗粒并且获得颗粒7的足够高的温度。在此，在焊接期间在基底4上存在被熔化的区域16和连接在该被熔化的区域上的凝固前沿19和在凝固前沿之前的已再次凝固的区域13。本专利技术的装置优选包括具有粉末供给单元的激光器(没有示出)和运动系统(没有示出)，借助其可以移动在基底表面5上的激光束相互作用区域和用于粉末7的冲击区域。 在此，构件(基底4)优选既不被预加热也不借助热处理进行过时效处理。在基底4上待修复的区域优选以层的方式堆焊。这些层优选蜿蜒地、单向地或者双向地施加，其中，从一层到另一层蜿蜒行进的扫描向量优选分别转动90°，以便避免这些层之间的接合错误。在图I中示出在基底4中的枝晶31和在所施加的区域13中的枝晶34。同样示出坐标系25。基底4相对地在X方向22上以扫描速度Vv运动。在凝固前沿19上存在z_温度梯度；28。CL借助关于进给率Vv、激光功率、射束直径和粉末质量流的工艺参数来执行焊接过程，其导致在凝固前沿上的温度梯度的局部定向，所述温度梯度相对于在基底4中的枝晶 31的方向小于45°。由此确保，仅延续在基底4中的枝晶方向32的生长方向对于枝晶34 是有利的。对此必要的是，确保限界凝固前沿19的三相线的部分的射束半径完全被激光束覆盖。用于凝固前沿19相对于在基底4中的枝晶31的枝晶方向32的合适的倾斜度的近似条件为权利要求1.用于在堆焊期间焊缝(13)的定向结晶的方法，尤其用于对构件(1、120、130)的基底(4)进行堆焊，所述基底(4)被定向地结晶并且具有枝晶(31)，所述枝晶(31)在基底枝晶方向(32)上延伸，其中，关于进给率、激光功率、焊接射束直径、粉末射束焦点和/或粉末质量流的工艺参数设计成，使得它们导致在凝固前沿(19)上的温度梯度(28)的局部定向，所述温度梯度相对于在基底(4)中的所述枝晶(31)的所述基底枝晶方向(32)小于45°，其中， 相对速度在30mm/min和100mm/min之间，优选为50mm/min，并且/或者功率在200W和500W 之间，优选为300W，并且/或者在所述基底的表面上的激光束的直径在3mm和6mm之间，优选为4mm,并且/或者质量进给率在300mg/min和600mg/min之间，优选为400mg/min。2.根据权利要求I所述的方法，其中，在所述基底(4)上和在所述基底(4)中产生熔融物(16)，所述熔融物通过供给粉末(7)和/或所述基底(4)的材料而生成，并且其中，所述熔融物(16)完全由焊接射束(10)、尤其是激光束覆盖，尤其其中，所述熔融物(16)重叠。3.根据权利要求I或2所述的方法，其中，以层的方式施加所供给的粉末(7)。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中，所述基底(4)具有镍基的超合金，尤其具有柱状晶粒，特别尤其具有单晶的组织。5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中，粉末颗粒(7)的直径小到使得所述粉末颗粒在焊接激光束(10)中尤其完全地熔化并且具有足够高的温度。6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中，被熔化的所述粉末颗粒(7)的温度比所述粉末颗粒(7)的融化温度高20°C。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中，使用激光来焊接。8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的方法，其中，全文摘要用于在堆焊期间焊缝(13)的定向结晶的方法，尤其用于对构件(1)的基底(4)进行堆焊，所述基底(4)被定向地结晶并且具有枝晶(31)，所述枝晶在基底枝晶方向(32)上延伸，其中，关于进给率、激光功率、焊接射束直径、粉末射束焦点和/或粉末质量流的工艺参数构造成，使得它们导致在凝固前沿(19)上的温度梯度(28)的局部定向，所述温度梯度相对于在基底(4)中的所述枝晶(31)的所述基底枝晶方向(32)小于45°，其中，相对速度在30mm/min至100mm/min之间，优选为50mm/min和/或功率在200W至500W之间，优选为300W和/或在所述基底的表面上的激光束的直径在3mm和6mm之间，优选为4mm和/或质量进给率在300mg/min和600mg/min之间，优选为400mg/min。文档编号C30B13/24GK102612421SQ201080051861 公开日2012年7月25日 申请日期2010年11月15日 优先权日2009年11月16日专利技术者乔治·博斯坦约格洛, 塞利姆·莫卡德姆, 安德烈斯·加塞尔, 尼古拉·阿里亚金, 托尔斯滕·扬博尔, 托尔斯滕·梅尔策-约基施, 斯特法尼·林嫩布林克, 米夏埃尔·奥特, 罗尔夫·维尔肯赫纳, 诺贝特·本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·布尔鲍姆，安德烈斯·加塞尔，托尔斯滕·扬博尔，斯特法尼·林嫩布林克，诺贝特·皮尔沙，尼古拉·阿里亚金，乔治·博斯坦约格洛，托尔斯滕·梅尔策约基施，塞利姆·莫卡德姆，米夏埃尔·奥特，罗尔夫·维尔肯赫纳，
申请(专利权)人：西门子公司，弗劳恩霍弗实用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：
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