用于制作复杂膜孔的添加制造方法技术

一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法。涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁。开孔经过构件壁，且流体地连接内表面和外表面。该方法包括以下步骤：A)形成与开口和外表面连通的凹口；以及B)使用添加制造过程来在凹口中形成出口区域。

【技术实现步骤摘要】
用于制作复杂膜孔的添加制造方法
本专利技术涉及涡轮构件中的孔形成，且更具体地涉及复杂成形的膜孔的形成和用于通过添加制造来制作该膜孔的方法。
技术介绍
涡轮发动机中的翼型件常常包括用于沿翼型件的外表面排放冷却空气膜来影响膜冷却的冷却孔。这些可称为"膜冷却孔"或"膜孔"。为了改进冷却孔的性能，还已知的是修改它们的形状来影响冷却流扩散。扩散降低排放速度，且提高空气流的静压。扩散冷却孔已知在各种构造中通过在构件的热表面上提供更大覆盖范围的冷却剂膜来改进膜冷却效率。典型的扩散膜冷却孔可大体上从入口到出口为圆锥形的，带有适合的增大的面积比来用于影响扩散而没有不期望的流分离。典型的扩散膜冷却孔还在入口处或入口附近并入计量区段，以将流率控制至期望的大小。扩散沿着孔的长度的只是一部分(典型地朝向出口)发生，且可以是沿侧向和/或纵向方向，或它们的组合。在本
中还发现其它类型的扩散冷却孔，包括大体上矩形成形的孔出口以提供变化的性能特征。用于形成膜孔的常规方法包括铸造和机加工。由常规方法生产膜孔中的一个问题在于它们在外形上受制造过程限制。因此，存在对用于在涡轮叶片构件中生产复杂成形的膜孔的制造过程的需求。这样的复杂膜孔允许冷却流体的精确传送，使得在失去的发动机效率中这样的冷却流体的成本极小化和/或降低。
技术实现思路
该需求通过使用添加制造过程形成膜孔的一部分上的方法来解决。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法。涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁。开孔经过构件壁，且流体地连接内表面和外表面。该方法包括：形成与开口和外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来在凹口中形成出口区域。根据本专利技术的一个方面，提供了一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法，涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁，其中开孔经过构件壁，且流体地连接内表面和外表面。该方法包括：形成与开口和外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来形成沿孔中心线随距离改变大小的膜孔的区段。本专利技术的第一技术方案中提供了一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法，所述涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁，其中开孔经过所述构件壁，且流体地连接所述内表面和所述外表面，所述方法包括：形成与所述开口和所述外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来在所述凹口中形成出口区域。本专利技术的第二技术方案是在第一技术方案中，还包括将粉末沉积在限定所述凹口的第一表面上；以及以对应于结构的层的图案熔合所述粉末。本专利技术的第三技术方案是在第二技术方案中，还包括在循环中重复沉积和熔合的步骤，来以逐层方式构建所述结构。本专利技术的第四技术方案是在第三技术方案中，沉积和熔合的重复循环导致包括熔合和未熔合的粉末两者的构件，所述方法还包括除去所述未熔合的粉末。本专利技术的第五技术方案是在第二技术方案中，所述粉末通过以下来粘合至所述第一表面：施加粘合剂至所述第一表面；以及施加粉末至所述粘合剂。本专利技术的第六技术方案是在第五技术方案中，还包括在所述粉末被施加至所述粘合剂之后除去多余粉末。本专利技术的第七技术方案是在第二技术方案中，还包括在所述开孔中形成塞，以及将粉末沉积在所述塞上。本专利技术的第八技术方案是在第七技术方案中，还包括熔合所述粉末，使得所述图案将未熔合的粉末留在所述塞的至少一部分上。本专利技术的第九技术方案是在第八技术方案中，还包括通过熔合后续层来形成扩散区段，使得各个后续层的未熔合的粉末重叠前一层的未熔合的粉末。本专利技术的第十技术方案是在第一技术方案中，所述构件包括金属合金。本专利技术的第十一技术方案是在第一技术方案中，所述粉末包括金属合金。本专利技术的第十二技术方案提供了一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法，所述涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁，其中开孔经过所述构件壁，且流体地连接所述内表面和所述外表面，所述方法包括：形成与所述开口和所述外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来形成沿孔中心线随距离改变大小的膜孔的区段。本专利技术的第十三技术方案是在第十二技术方案中，还包括将粉末沉积在限定所述凹口的第一表面上；以及以对应于结构的层的图案熔合所述粉末。本专利技术的第十四技术方案是在第十三技术方案中，还包括在循环中重复沉积和熔合的步骤来以逐层方式构建所述结构。本专利技术的第十五技术方案是在第十四技术方案中，重复沉积和熔合的循环导致包括熔合和未熔合的粉末两者的构件，所述方法还包括除去所述未熔合的粉末。本专利技术的第十六技术方案是在第十二技术方案中，所述粉末通过以下来粘合至所述第一表面：施加粘合剂至所述第一表面；以及施加粉末至所述粘合剂。本专利技术的第十七技术方案是在第十六技术方案中，还包括在所述粉末被施加至所述粘合剂之后除去多余粉末。本专利技术的第十八技术方案是在第十三技术方案中，还包括在所述开孔中形成塞，以及将粉末沉积在至少部分地重叠所述塞的层中。本专利技术的第十九技术方案是在第十八技术方案中，还包括熔合所述层中的所述粉末，使得所述图案将未熔合的粉末留在所述塞的至少一部分上。本专利技术的第二十技术方案是在第十九技术方案中，还包括通过熔合后续层来形成膜孔的退出区段，使得各个后续层的未熔合的粉末重叠前一层的未熔合和熔合的粉末两者。附图说明本专利技术可连同附图参照以下描述来最佳地理解，在附图中：图1为包括在飞行器发动机中的涡轮叶片的透视图，其中涡轮叶片的壁包括用于冷却壁的多个膜孔；图2为在线2-2处截取的图1中所示的涡轮叶片的一部分的截面视图，示出了按照用于通过添加制造来制造膜孔的方法形成的复杂膜孔；图3为示出复杂膜孔的图1中所示的涡轮叶片的一部分的平面视图；图4为沿图1中的线2-2截取的图1的涡轮叶片的制造过程的一个步骤期间生成的壁区段坯料的一部分的截面视图；图5为图3中的壁区段的透视图，示出了穿过其间形成的孔；图6为图5的涡轮构件的一部分的截面视图，示出了在壁区段的孔的一端附近材料已经从涡轮构件除去，使得凹口被限定；图7为图6中所示的壁区段的一部分的截面视图，其中孔在凹口附近的一个区段已经被阻塞；图8为图7中所示的壁区段的一部分的截面视图，其中粘合剂被施加到壁区段上；图9为图8中的壁区段的一部分的截面视图，示出了粉末被施加到壁区段上；图10为图9中的壁区段的一部分的截面视图，示出了被熔合的粉末；图11为图10的壁区段的一部分的截面视图，示出了已经加至凹口以限定在阻塞的孔的一端处开始的扩散器区段的过渡区域的新材料；图12为图11的壁区段的截面视图，其中已经除去了未熔合的粉末；以及图13为图12中所示的壁区段的截面视图，其中已经除去阻塞材料，且示出了按照下文所述的方法制造的复杂膜孔的轮廓。零件列表10涡轮叶片12燕尾部14叶片柄16平台18翼型件19根部22尖端24凹形压力侧壁26凸形吸力侧壁28前缘31后缘32放气槽口34尖端盖36声响器尖端38吸力侧尖端壁39压力侧尖端壁54内表面56外表面100膜冷却孔104入口区段108出口区段112过渡区域120壁区段122开孔124第一端126第二端131表面132凹口134塞139粘合物质152材料154内表面156外表面200膜孔204入口区段208出口区段212过渡区段。具体实施方式参看附图，其中相同的参考标号表示各种视图各处的相同元件，图1示出了示例性涡轮叶片10。涡轮叶片10包括常规燕尾部12，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法，所述涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁，其中开孔经过所述构件壁，且流体地连接所述内表面和所述外表面，所述方法包括：形成与所述开口和所述外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来在所述凹口中形成出口区域。

【技术特征摘要】
2015.11.10 US 14/9373251.一种在涡轮构件上形成冷却孔结构的方法，所述涡轮构件具有带有内表面和外表面的构件壁，其中开孔经过所述构件壁，且流体地连接所述内表面和所述外表面，所述方法包括：形成与所述开口和所述外表面连通的凹口；以及使用添加制造过程来在所述凹口中形成出口区域。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将粉末沉积在限定所述凹口的第一表面上；以及以对应于结构的层的图案熔合所述粉末。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括在循环中重复沉积和熔合的步骤，来以逐层方式构建所述结构。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，沉积和熔合的重复循环导致包括熔合和未熔合的粉末两者的构件，...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS班克，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US