制作具有一体式应变指示器的部件的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于制作具有一体式应变指示器的部件的方法。所述方法包括形成具有由第一材料形成的内部体积以及外表面的所述部件，并且在所述外表面的一部分上直接沉积多个基准标记。所述基准标记由与所述第一材料兼容的第二材料形成，并且所述外表面的所述部分界定所述部件的所述外表面上的分析区域。所述分析区域界定标距，并且所述多个基准标记中的每个基准标记具有介于所述标距的十分之一与二十分之一之间的最大直径。

Method of making components with integrated strain indicator

The invention discloses a method for manufacturing components with integrated strain indicator. The method comprises the forming of the components having the internal volume and the outer surface formed by the first material, and a plurality of reference marks are directly deposited on a part of the outer surface. The reference mark is formed by a second material compatible with the first material, and the part of the outer surface defines an analysis area on the outer surface of the component. The analysis area defines the distance, and each of the reference marks of the plurality of reference marks has the maximum diameter between the 1/10 and 1/20 of the range.

【技术实现步骤摘要】
制作具有一体式应变指示器的部件的方法
本专利技术大体上涉及用于监测部件应变(componentstrain)的方法以及用于制作具有一体式应变指示器(integralstrainindicator)的部件的方法。
技术介绍
贯穿各种工业应用，设备部件会经历多种极端条件(例如，高温、高压、较大应力负荷等)。随时间推移，设备的个别部件可能遭受蠕变和/或变形，这些蠕变和/或变形可能缩减部件的使用寿命。这种问题可能与例如一些涡轮机相关。涡轮机广泛应用于发电和航天发动机等领域。例如，传统燃气涡轮系统包括压缩机段、燃烧室段和至少一个涡轮段。压缩机段被配置成当工作流体(例如，空气)流过压缩机段时压缩工作流体。压缩机段将高压压缩过的工作流体供应到燃烧室，其中高压工作流体与燃料混合并且在燃烧腔室中燃烧以产生具有高温和高压的燃烧气体。燃烧气体沿着热气路径流入涡轮段。涡轮段通过自燃烧气体提取能量来利用燃烧气体产生功。例如，燃烧气体在涡轮段中的膨胀可以使轴旋转从而为压缩机、发电机和其它各种负荷供能。在涡轮机操作期间，涡轮机内的各种部件且尤其是沿着热气路径的例如在涡轮机的涡轮段内的涡轮叶片等部件可能由于高温和应力而经历蠕变。对于涡轮叶片，蠕变可能导致叶片的部分或整个叶片伸长，使得叶片尖端接触稳定结构，例如涡轮机壳，并且潜在地导致操作期间的非所需振动和/或性能降低。
技术实现思路
本专利技术的各方面和优势将部分地在以下描述中阐述，或可从所述描述显而易见，或可通过本专利技术的实践而得知。根据本专利技术的一个实施例，提供一种制作具有一体式应变指示器的部件的方法。所述方法包括形成所述部件，所述部件包括内部体积和外表面，所述内部体积包括第一材料。所述方法进一步包括在外表面的一部分上直接沉积多个基准标记(fiducialmarkers)。基准标记包括与第一材料兼容的第二材料，并且外表面的一部分包括在部件的该外表面上的分析区域。所述分析区域界定标距/测量长度(gagelength)，并且所述多个基准标记中的每个基准标记具有介于所述标距的十分之一与二十分之一之间的最大直径。其中，所述多个基准标记包括呈非线性图案的至少四个基准标记。其中，所述多个基准标记中的每个基准标记部分地界定球形表面。其中，所述分析区域的所述标距介于十分之三英寸与一英寸之间。其中，所述分析区域的所述标距为至少二十毫米。其中，每个基准标记具有介于百分之二英寸与百分之十二英寸之间的最大直径、以及千分之一英寸与千分之三十英寸之间的高度。其中，所述直接沉积所述多个基准标记的步骤包括将所述多个基准标记焊接到所述外表面的所述部分上。其中，所述形成所述部件的步骤包括通过增材制造形成所述部件，并且所述直接沉积所述多个基准标记的步骤包括在形成所述部件期间直接沉积所述基准标记。根据本专利技术的另一实施例，提供一种监测部件的方法。所述部件包括内部体积和外表面，所述内部体积包括第一材料。所述方法包括使用三维数据采集装置初始地直接测量部件的外表面的一部分上的多个基准标记，并且基于所述初始直接测量创建部件的三维模型。所述方法还包括使部件经历至少一个工作循环(onedutycycle)，在至少一个工作循环之后使用三维数据采集装置接着直接测量所述多个基准标记，并且基于所述后续直接测量创建部件的三维模型。所述方法进一步包括将基于初始直接测量的三维模型与基于后续直接测量的三维模型进行比较。所述多个基准标记直接沉积在部件的外表面的该部分上，并且基准标记包括与第一材料兼容的第二材料。参考以下描述和所附权利要求书，本专利技术的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图示出本专利技术的实施例，且连同所述描述一起用于解释本专利技术的原理。附图说明本说明书中针对所属领域的一般技术人员来阐述本专利技术的完整且启发性公开内容，包括其最佳模式，本说明书参考了附图，其中：图1是根据本专利技术的实施例包括多个基准标记的示例性部件的透视图；图2是根据本专利技术的实施例包括在其上形成的基准标记的图1的部件的局部截面视图；图3是根据本专利技术的另外实施例包括在其上形成的基准标记的图1的部件的局部截面视图；图4是根据本专利技术的进一步另外实施例包括在其上形成的基准标记的图1的部件的局部截面视图；图5是根据本专利技术的实施例用于监测部件应变的系统的透视图；图6是根据本专利技术的实施例的多个基准标记的顶视图；图7是根据本专利技术的实施例的多个基准标记的顶视图；图8是根据本专利技术的实施例在第一时间的示例性基准标记的截面视图；图9是根据本专利技术的实施例图6的基准标记在第二时间的截面视图；图10是示出根据本专利技术的实施例的制作部件的方法的流程图；以及图11是示出根据本专利技术的一个或多个实施例用于监测部件变形的方法的流程图。具体实施方式现将详细参考本专利技术的实施例，在图中说明本专利技术的实施例的一个或多个实例。每个实例是为了解释本专利技术而非限制本专利技术而提供。实际上，所属领域的技术人员将清楚，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下可在本专利技术中进行各种修改及变化。举例来说，说明或描述为一个实施例的部分的特征可与另一实施例一起使用以产生又一实施例。因此，希望本专利技术涵盖此类修改和变化，所述修改和变化属于所附权利要求书和其等效物的范围内。参考图1，示出示例性部件10，所述部件具有在所述部件的外表面14上形成的多个基准标记12。部件10可以是在各种不同应用中使用的多种类型部件的任何类型部件，例如，用于高温应用的部件(例如，包含镍或钴基超合金的部件)。在一些实施例中，部件10可以是工业燃气涡轮或蒸汽涡轮部件，例如燃烧部件或热气路径部件。在一些实施例中，部件10可以是涡轮叶片、压缩机叶片、轮叶、喷嘴、防护罩、转子、过渡连接件或机壳。在其它实施例中，部件10可以是涡轮的任何其它部件，例如燃气涡轮、蒸汽涡轮等等的任何其它部件。在一些实施例中，部件可以是非涡轮部件，包括但不限于汽车部件(例如，轿车、卡车等)、航空部件(例如，飞机、直升飞机、航天飞机、铝质零件等)、机车或铁路部件(例如，火车、火车轨道等)、结构、基础设施或土木工程部件(例如，桥梁、建筑物、建造设备等)，和/或发电设备或化学处理部件(例如，在高温应用中使用的管道)。如例如图1所示，示例性部件10具有外表面14，基准标记12位于所述外表面上。图1的示意性实施例中所示的实例部件10是涡轮部件，更确切地说，是涡轮叶片。当然，如上文所描述，部件10可以是各种另外或替代的部件。基准标记12是在外表面14上具有长度L和宽度W(见图6)的一般可识别目标(identifiabletargets)。特定基准标记12的实施例可进一步包括相对于外表面14的厚度，由此形成具有高出外表面14的高度H(见图2-4)的升高的标记表面。如例如图1到4所示，示例性部件10具有由第一材料形成的内部体积15。在内部体积15中可以界定各种冷却设备通道(未示出)。在一些实施例中，例如当部件10是涡轮叶片时，用于内部体积15的适当的材料可以包括高性能镍基超合金，例如GTD-111、GTD-141、GTD-444、R108、INCONELTM738，或单晶N4和N5。或者，涡轮叶片10可以由其它适当的金属或其它材料形成。基准标记12可以各自有利地由与第一材料兼容(并且在一些情况下，与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制作具有一体式应变指示器的部件的方法，所述方法包括：形成所述部件，所述部件包括内部体积和外表面，所述内部体积包括第一材料；以及在所述外表面的一部分上直接沉积多个基准标记，所述基准标记包括与所述第一材料兼容的第二材料，所述外表面的所述部分包括所述部件的所述外表面上的分析区域，所述分析区域界定标距，并且所述多个基准标记中的每个基准标记具有介于所述标距的十分之一与二十分之一之间的最大直径。

【技术特征摘要】
2017.01.24 US 15/4138641.一种制作具有一体式应变指示器的部件的方法，所述方法包括：形成所述部件，所述部件包括内部体积和外表面，所述内部体积包括第一材料；以及在所述外表面的一部分上直接沉积多个基准标记，所述基准标记包括与所述第一材料兼容的第二材料，所述外表面的所述部分包括所述部件的所述外表面上的分析区域，所述分析区域界定标距，并且所述多个基准标记中的每个基准标记具有介于所述标距的十分之一与二十分之一之间的最大直径。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分析区域包括所述部件的寿命限制区域。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一材料是镍基超合金，且所述第二材料是铝化合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述在所述部件的所述外表面上直接沉积基准标记的步骤不影响所述部件的颗粒结构，并且不会在所述部件中形成永久性应力梯级。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部件的所述外表面包括所述第一材料。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部件的所述外表面包括热障层，所述热障层包括所述第二材料，并且直接沉积所述多个基准标记包括在所述热障层的外表面上直接沉积所述多个基准标记。7.一种监测部件的方法，所述部件包括内部体积和外表面，所述内部体积包括第一材料，所述方法包括：使用三维数据采集装置初始地直接测量所述部件的所述外表面的一部分上的多个基准标记；基于所述初始直接测量创建所述部件的三维模型；使所述部件经历至少一个工作循环；在所述至少一个工作循环之后使用所述三维数据采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：GL霍维斯，LL施瓦布，WF兰森，PS迪马斯乔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US