一种建造或修复中空超合金部件的(20，61)方法，通过在所述部件的壁(28)内形成开口(38，62)；使用易消失支撑材料(34，52，54，68)填充在所述开口后方的空腔(22B，64)，以跨所述开口支撑填料粉末(36)；跨填料粉末使能量束(42)穿过以形成跨越并关闭所述开口的沉积物(44)；其中所述沉积物被熔合于所述开口的边缘(32，62)，来建造或修复所述部件。填充材料粉末包括至少金属，并且可以进一步包括焊剂。支撑材料可以包括填料粉末、固体(54)、泡沫(52)插入件、焊剂粉末(34)和/或其他陶瓷粉末(68)。支撑粉末可以具有比所述填料粉末小的筛目尺寸。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本申请是2013年8月01日提交的美国专利申请号13/956635,代理人案号 2013P12505US的部分继续申请，其通过引用并入本文。
本专利技术一般涉及金属接合和添加制造领域，并且更具体地涉及一种用于使用激光 热源沉积金属的方法。
技术介绍
由于其对焊接凝固裂纹和应变时效裂纹的敏感性，超合金材料被认为是最难焊接 的材料之一。术语"超合金"如它在本领域通常使用的在本文中被使用；即在高温下表现 出优异的机械强度和耐蠕变性能的高度耐腐蚀和耐氧化的合金。超合金通常包括高的镍或 钴含量。超合金的例子包括以商标和品牌名出售的合金：哈氏合金，Inconel(络镍铁）合 金（例如IN738，IN792，IN939)，Rene(雷内）合金（例如ReneN5,Rene80,Rene14?， Haynes(海恩斯）合金，MarM，CM247LC，C263,718，X-750，ECY768,282，X45，PWA1483 和 CMSX(例如CMSX-4)单晶合金。图1是示出了作为其铝和钛含量的函数的各种合金的相对焊接性的曲线图。诸如 Ineonel，·的合金，其具有相对较低的这些元素的含量，并必然相对较低的τ'含量， 被认为是相对可焊接的。合金例如1neone广93 9，其具有相对较高的这些元素的含量，被 认为是不可焊接的或只可使用上面讨论的特定步骤被焊接，所述特定步骤提高了材料的温 度或延展性并且最小化工艺的热输入。为了本文讨论的目的，虚线19表示线19下方的可 焊性区域和线19上方的不可焊性区域之间的边界。线19在述轴上与3wt%的铝相交，在横 轴上与6wt%的钛相交。在非可焊性区域内，具有最高铝含量的合金一般被发现是最难以焊 接的。本专利技术人已经开发了用于成功焊接这种材料的技术，例如如在美国专利申请公开号 US2013/0136868A1和US2013/0140278A1中所描述的，两者通过引用被并入本文。 燃气轮机翼型，旋转叶片和固定轮叶两者，通常通过围绕易消失陶瓷芯铸造超合 金材料来制造，所述易消失陶瓷芯然后被去除，以形成冷却室和在叶片内的通道。在铸造过 程期间，最好是在根部端和尖端处固定所述芯，用于所述芯的准确定位和稳定。然而，这样 的固定妨碍了在初级铸造过程中封闭叶片尖端的铸造。尖端帽必须通过二次加工被建造或 完成以封闭由陶瓷芯留下的开口。类似地，服务损坏的叶片尖端的修复可以典型地包括研 磨或切断现有尖端和在中空叶片结构上方的适当位置焊接替换尖端帽。其他超合金部件的 修复可能要求在中空部件内的开口的封闭。【附图说明】 本专利技术在下面的描述中基于附图进行说明，所述附图示出： 图1是示出各种超合金的相对可焊性的曲线图。 图2是没有帽的涡轮机叶片尖端的顶视图。 图3是沿图2的3-3线截取的涡轮机叶片尖端部分的局部剖视图，其被封闭在帽 建造外壳内。 图4示出了穿过填料粉末的激光束，形成具有保护熔渣的覆盖层的金属沉积物。 图5示出了在其上形成帽后的涡轮机叶片的尖端部分。 图6示出了在根据需要加工帽后的叶片的尖端部分。 图7示出了围绕帽的周边形成的声响器（squealer)脊。 图8示出了放置在空腔内作为填料支撑的部分的插入件。 图9示出了在铸造后延伸超出叶片尖端的陶瓷芯。 图10示出了在外壳内的叶片尖端，该外壳用于使用陶瓷芯为填料支撑建造叶片 帽。 图11示出了在叶片尖端表面下方加工的陶瓷芯，其为填料支撑粉末留下空间。 图12不出了激光光栅扫描图案。 图13是如上所述其上具有填料粉末和焊剂覆盖层40的叶片尖端20的顶视图。 图14示出了具有同心轨道的重叠组的光束光栅扫描图案。 图15是一部件的剖面图，其具有被本文的工艺的一实施例所封闭的修复开口。 图16是一部件的剖面图，其具有被本文的工艺的另一个实施例所封闭的修复开 □ 〇 图17示出了本专利技术的方法的各方面。【具体实施方式】 本专利技术人已经创造了在中空超合金涡轮机叶片上构建尖端帽或通过跨在部件的 空腔内的支撑元件上的开口支撑填充材料来封闭部件中的另一开口，然后使用能量束穿过 填充材料以熔融它，从而跨开口形成熔合到开口的边缘的沉积物的工艺。填充材料可以是 粉末，其包括金属，并且可以进一步包括焊剂。它由开口后方的易消失支撑元件跨开口被支 撑。"易消失"意味着在金属熔融和冷却之后，例如通过机械过程、通过流体冲洗、通过化学 浸出和/或通过能够从其位置去除易消失材料的任何其它已知方法可移除。支撑元件可以 是粉末和/或设置在开口后方的空腔内的其他形式材料。 示例包括附加的填料粉末和/或焊剂或陶瓷粉末。可替代地，支撑元件可以是放 置在空腔中的固体易消失插入件，以支撑中间支撑粉末或直接支撑填料粉末。仍可替代地， 支撑元件可以是喷涂泡沫，其膨胀以填充空腔但可使用溶剂来易消失地除去。仍可替代地， 支撑元件可以是柔性囊，其可以气动或液压加压以填充空腔，随后放气除去。 能量束，例如激光，跨开口穿过填料粉末，熔融它到期望深度，诸如尖端帽的厚度 或被修复的壁的厚度。在冷却时，这跨开口形成固体金属沉积物。支撑元件从空气中屏蔽 沉积物的背面。在一个实施例中，支撑元件是一种粉末，它包括或完全由屏蔽焊剂形成。对 于外部屏蔽，粉末状焊剂层可以被设置在填充材料上方或焊剂可以与粉末状金属混合以在 加热过程中形成熔渣层，该熔渣层能够从大气中保护沉积物。或者，该工艺可在一腔室中进 行，并且惰性气体可被引入或真空可以被提供。 图2是没有帽的涡轮机叶片尖端20的顶视图，如可以在现有技术铸造方法中形成 的，其中陶瓷芯元件延伸通过铸模以限定中空冷却通道22, 22A-D的形状。这种情况在其上 建造尖端帽之前出现在新铸叶片上，并在退化的尖端帽被去除用于更换后出现在使用过的 叶片上。该叶片具有前缘LE;后缘TE;压力和吸入侧PS，SS。它可以具有前缘冷却通道22 和由内部隔板24A-D分离的蛇形冷却通道22A-D，隔板中一些（24A，24C)可以延伸到尖端 帽，隔板中的另一些（24B，24D)可以不延伸到尖端帽。它可进一步包括后缘出口通路26。 虽然本专利技术的实施例关于涡轮机叶片被描述，但本专利技术并不局限于此，并且可以包括其它 部件。图3是沿图2的线3-3线截取的并且被封闭在帽构建外壳30内的涡轮机叶片尖 端的外壁28的局部剖视图。叶片可以是在易消失铸造芯被去除并且加工尖端表面32之后 被重新浇铸的。可替代地，它可以是去除旧尖端帽用于更换后的用过的叶片。冷却通道被 填充有支撑粉末34,并且叶片可以在外壳内由支撑粉末包围达到尖端表面32的水平。在一 个实施例中，支撑粉末可以包括或者是焊剂材料。包括金属粉末的填充材料36层覆盖叶片 尖端表面32,并在叶片尖端处跨越开口38。焊剂40的层可以覆盖填料粉末36来创建屏蔽 熔渣层，该熔渣层热绝缘熔融金属沉积物并从空气屏蔽它。 金属粉末可具有与部件壁28的金属组成相似或相同的组成。可选地，填充材料可 以是混合有粒状焊剂或复合金属/焊剂颗粒的粒状金属粉末。焊剂材料可包括例如氧化 铝、碳酸盐、氟化物和硅酸盐。相对于一些涡轮机部件，壁28可以由超合金构成，并且填充 材料可以包含呈粒状粉末形式的类似超合金组成。 图4示出了激光束42,其跨开口 38的穿过填充材料36本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括：在部件的壁中在开口下方的所述部件的空腔内设置支撑元件；在所述支撑元件上跨所述开口支撑包括金属粉末的填充材料；将热施加到所述填充材料以跨所述开口熔融所述填充材料；使熔融的填充材料凝固，以跨所述开口形成金属沉积物；以及去除所述支撑元件和任何未消耗的填充材料。
【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：G·J·布鲁克，A·卡梅尔，
申请(专利权)人：西门子能源公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。