超合金修补方法技术

一种用于成型或再制造部件以具有一定内部空间的方法。原位成型难熔金属阻塞元件，在所述内部空间内至少具有一部分的难熔金属阻塞元件。所述成型包括至少进行部分熔化。添加材料，所述阻塞元件至少部分地阻塞所述材料进入所述内部空间。去除所述阻塞元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及镍基或钴基超合金零件的制造、再制造和修复。更具体而言，本专利技术涉及有缺陷的、磨损的和/或损伤的包括涡轮机和压缩机叶片和轮叶、叶片外部气封装置和转接导管部段的燃气轮机部件的修复和/或再制造。
技术介绍
燃气轮机的部件易受到磨损和损伤。对某些部件而言，即使轻微的磨损和损伤也可妨碍引擎的最佳操作。所关注的具体区域包括与气路相互作用的零件如密封件和多种叶片和轮叶的翼面。磨损和损伤可妨碍所述部件的空气动力学效率、产生动力不平衡并且在更极端的情况下甚至在结构上危害磨损/损伤零件。已经提出了多种技术以更大范围地修复燃气轮机的磨损或损伤零件。美国专利No.4,822,248披露了使用等离子体喷枪沉积镍基或钴基超合金材料的方法。美国专利No.5,732,467确定了使用高速氧燃料(HVOF)和低压等离子体喷涂(LPPS)技术修补这种涡轮机元件中的裂纹的方法。美国专利No.5,783,318还确定除激光软钎焊和等离子体转移电弧焊以外又使用低压等离子体喷涂技术。美国专利No.6,049,978确定了进一步使用高速氧燃料技术。这种技术提供了积聚替换材料以修复原始或接近原始横截面的有限能力。然而，替换材料的结构性质相对于基底材料的结构性质而言可能是相当有限的。美国专利Nos.4,008,844和6,503,349披露了用于进行瞬时液相扩散硬钎焊修补的方法和修补材料。这种修补材料可以是商标为TURBOFIX的商品。裂纹倾向于相当窄(例如0.25mm或更窄)，但根据引擎暴露和氧化的情况也可能宽得多。对于细裂纹，形成扩散连结裂纹修补(即，在不对裂纹进行机加工以拓宽裂纹的情况下)可能是有利的。这种技术也被定义为“治愈”金属基体中的裂纹。治愈的优点在于横过裂纹的小横向距离允许进行大量扩散，这允许降熔元素从裂纹内的材料中扩散出来且留下高度接近基底金属的成分。对于典型的镍基超合金，这导致形成修补区域的等温固化结构，所述结构的力学性质与基底金属的力学性质近似。对于更大的缺陷(例如大缺口、磨损区域或需要进行铣切以提供清洁的基底金属表面的污染裂纹)，需要进行“积聚”修补(例如，其中修补金属的部分在基体的最近基底金属上积聚超过约1mm)。在多种情况下，尽管可研发特定设计的“预成型件”(即补修件或饼坯件)以进行再现积聚修补，但通用合金混合物既可用于裂纹又可用于进行积聚修补。对于积聚修补而言，由于扩散时间相对于所需扩散距离存在的限制，因此通常仅获得部分等温结构。因此，尽管裂纹修补倾向于看起来更类似于具有相似限定的晶粒结构的基底合金，但是积聚修补将产生粗糙的更接近球状类型的微观结构。对于具有冷却通道的零件，已经提出了多种技术用于当通道与损伤或磨损部位相交时保全那些通道。美国专利No.6,742,698披露了一种与沿翼面的后缘区域进行的软钎焊修补一起使用的难熔金属插入件。美国专利No.5,935,718披露了在硬钎焊和软钎焊修补中所使用的插入件。共同未审定的美国专利申请No.11/123,769披露了原位形成难熔金属插入件的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个方面涉及一种用于成型或再制造部件以具有内部空间或空腔的方法。原位成型难熔金属阻塞元件，其中至少一部分位于所述内部空间内。所述成型包括至少进行部分熔化。添加材料，所述阻塞元件至少部分地阻塞所述材料进入所述内部空间。去除所述阻塞元件。在多种实施方式中，所述成型可包括插入所述阻塞元件的预成型第一部分并且原位成型所述阻塞元件的第二部分。可通过逐渐积聚而添加所述材料。所述成型所述第一部分的步骤可包括由板料进行切割、冲压和铸造中的一种或多种方式。所述第二部分可由难熔金属粉末和粘结剂的组合成型。所述第二部分可主要包括所述难熔金属粉末和所述粘结剂。所述难熔金属粉末可包括难熔金属的混合物。所述成型可包括使难熔金属粉末与粘结剂混合。所述混合的难熔金属粉末和粘结剂可被施加到所述部件上。所述施加的难熔金属粉末和粘结剂可得以成形。所述添加可包括焊接(例如气体保护钨极电弧焊)、激光包覆和扩散硬钎焊中的至少一种方式。所述部分可包括插入所述内部空间的预存在部分内的第一部分和第二部分。所述部件在之前可缺少所述内部空间。所述添加可包括使用包括第一和第二组分粉末的混合物的粉末材料进行扩散硬钎焊，所述第二种粉末在重量上占所述粉末材料的大部分且所述第一种粉末作用以在所述第一种粉末熔化后渗入所述第二种粉末。所述第一种粉末组分的成分中可包括明显超过所述第二种粉末中的降熔元素的一定量的降熔元素。所述第一组分粉末和所述第二组分粉末的质量比可介于1∶10与1∶2之间。所述第一组分粉末可具有至少2.5％的硼且所述第二组分粉末可具有小于0.5％的硼。所述第一组分粉末可具有至少2％的硼且所述第二组分粉末可具有小于1％的硼。所述第一组分粉末和所述第二组分粉末可以是镍基的。所述内部空间可延伸至损伤部位，所述部件在所述损坏部位处已经损失了第一种材料。所述方法可进一步包括至少部分地从所述损伤部位去除附加材料以形成基底表面。所述添加材料的步骤可将所述材料添加在所述基底表面顶上以至少部分地替换所述第一种材料和所述附加材料。所述材料可大部分替换所述第一种材料。所述阻塞元件可具有第一表面部分，所述第一表面部分具有有效地改进邻接所述内部空间的所述部件的内表面部分的形状。所述替换可导致所述第一表面部分至少部分地由所述部件的完整部分中突出。所述添加材料可包括将所述材料添加在所述第一表面部分顶上。所述部件可以是内部冷却燃气轮机的涡轮机部分元件。所述材料可选自包括Ni基或Co基超合金的群组。所述部件可包括选自包括Ni基或Co基超合金的群组的基底材料。所述部件可以是具有翼面的叶片且可沿所述翼面的顶部添加所述材料。所述部件可以是具有翼面的叶片或轮叶且可沿所述翼面的后缘添加所述材料。所述材料可添加至至少2.0mm的深度。所述方法可进一步包括对所述材料进行机加工以修复所述翼面的外部轮廓。对阻塞元件进行重定位的步骤可包括对预成型插入件进行修整。所述去除可包括化学去除和机械去除中的至少一种方式。所述去除可包括拉拔。所述方法可以是再设计和再制造工艺的一部分，其中所述部件已经在没有所述内部空间的情况下进行服役且所述内部空间起到增加对热机械疲劳的抗力的作用。在附图和下面的说明中对本专利技术的一个或多个实施例的细节进行了阐述。结合说明书和附图以及技术方案将易于理解本专利技术的其它特征、目的和优点。附图说明图1是燃气轮机的涡轮机叶片的视图；图2是在修补过程中的图1所示的叶片翼面的一部分的放大视图；图3是处于修补的第一阶段的沿线3-3截取的图2所示翼面的剖视图；图4是处于修补的第二阶段的图3所示的翼面的视图；图5是处于修补的第三阶段的图3所示的翼面的视图；图6是处于修补的第四阶段的图3所示的翼面的视图；图7是处于修补的第五阶段的图3所示的翼面的视图；图8是处于另一种可选修补过程的中间阶段的图1所示的叶片翼面的一部分的放大视图；图9是图8所示的翼面的剖视图；图10是处于另一种可选修补过程的后续阶段中的图9所示的翼面的视图；图11是燃气轮机的涡轮机轮叶的视图；图12是沿线12-12截取的处于修补的中间阶段的图11所示的轮叶翼面的剖视图；和图13是沿线13-13截取的处于修补的中间阶段的图11所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成型或再制造部件以具有一定内部空间的方法，包括：原位成型难熔金属基阻塞元件，在所述内部空间内至少具有一部分的难熔金属基阻塞元件且包括至少进行部分熔化；将材料添加到所述部件上，所述阻塞元件至少部分地阻塞所述材料进入所述 内部空间；并且去除所述阻塞元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：ER谢拉，JH芬，JJ穆尔，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]