对准构件用于粉末床增材制造修复过程的工具组件和方法技术

本发明专利技术涉及对准构件用于粉末床增材制造修复过程的工具组件和方法。一种在增材制造机器中对准多个构件以用于修复过程的工具组件和方法包括：定位多个构件，使得多个构件中的各个的修复表面例如在重力下或使用偏压部件接触对准板。该方法进一步包括：利用容纳壁来包围对准板以围绕多个构件限定贮存器；以及将诸如蜡或灌封材料的填充材料分配到贮存器中，填充材料构造成用于在填充材料凝固时固定多个构件的相对位置。

【技术实现步骤摘要】
对准构件用于粉末床增材制造修复过程的工具组件和方法
本主题大体上涉及增材制造机器和过程，并且更特别地涉及用于对准多个构件以用于粉末床增材制造修复过程的工具组件。
技术介绍
机器或装置构件在其整个服务寿命期间经常经历损坏、磨损和/或劣化。例如，燃气涡轮发动机的提供服务的压缩机叶片在长期使用之后显示出腐蚀、缺陷和/或裂纹。具体地，例如，这样的叶片受到很大的应力，应力不可避免地使叶片随着时间的推移而磨损(特别是在叶片的末梢附近)。例如，叶片末梢易受由下者引起的磨损或损坏：叶片末梢与护罩之间的摩擦或擦挂(rubbing)、由热气体引起的化学劣化或氧化、由循环加载和卸载引起的疲劳、晶格的扩散蠕变等。值得注意地，如果不纠正，则磨损或损坏的叶片可造成机器故障或性能劣化。具体地，这样的叶片可使涡轮机表现出降低的操作效率，这是因为叶片末梢与涡轮护罩之间的间隙可允许气体通过涡轮级泄漏，而不会转换成机械能。当效率下降到规定水平之下时，涡轮机典型地停止服务以进行大修和翻新。此外，削弱的叶片可造成发动机的完全断裂和灾难性故障。结果，用于燃气涡轮发动机的压缩机叶片典型地是经常的检查、修复或更换的目标。完全更换这样的叶片经常是非常昂贵的，然而，可以以相对低的成本(与利用全新叶片来更换相比)修复一些叶片以用于延长寿命。然而，现有的修复过程倾向于是劳动密集型且耗时的。例如，传统的压缩机叶片末梢修复过程使用焊接/包覆技术，在该技术中，以粉末或线的形式向叶片末梢供应修复材料。修复材料通过聚焦功率源(例如激光、e-束、等离子弧等)熔化，并结合到叶片末梢。然而，利用这样的焊接/包覆技术修复的叶片需要繁琐的后处理来实现目标几何形状和表面光洁度。具体地，由于焊接/包覆修复接头的庞大特征尺寸，修复的叶片需要繁重的机加工来移除末梢上的多余材料，并且进一步需要辅助抛光过程来实现目标表面光洁度。值得注意地，这样的过程一次在单个叶片上执行，是非常劳动密集且繁琐的，并且造成单次修复的非常高的总体劳动成本。备选地，其它直接能量沉积(DED)方法可用于叶片修复，例如，诸如冷喷涂，该方法引导高速金属粉末以轰击目标或基础构件，使得粉末变形并沉积在基础构件上。然而，这些DED方法都不适合于批处理或以省时的方式修复大量的构件，因此几乎不提供商业价值。因此，已开发新颖的系统和方法并将其呈现在本文中，以用于使用粉末床增材制造过程来修复或再构建磨损的压缩机叶片(或任何其它构件)。具体地，这样的修复过程大体上包括：移除多个压缩机叶片中的各个的磨损部分；将多个压缩机叶片定位在增材制造机器的构建平台上；确定各个叶片末梢的精确位置；以及逐层地将修复节段直接打印到叶片末梢上，直到压缩机叶片达到其原始尺寸或另一合适的目标尺寸和形状。本文中所描述的这样的新颖的增材制造DMLM修复程序的关键挑战中的一个涉及使叶片末梢在相同的竖直高度处对准以促进粉末沉积和再涂覆过程。具体地，再涂覆过程大体上使用再涂覆器刀片，再涂覆器刀片在粉末床上将添加粉末刮擦或铺展成层(在使该层的部分熔合之前)。然而，如果叶片末梢在期望高度上方太远，则可发生与再涂覆器的物理接触，从而引起再涂覆过程的故障。相比之下，如果叶片末梢在期望高度下方太远，则可能不会发生沉积的添加粉末的层恰当地熔合到叶片，例如，这是因为熔化池未深到足以与叶片末梢形成恰当的结合。这样的新颖的增材制造修复程序中的另一挑战涉及装载、卸载和搬运用于填充粉末床的添加粉末。在这方面，为了对叶片的末梢执行修复过程，必须首先利用添加粉末来将粉末床装载至叶片末梢的高度。这样的过程大体上包括人工地装载添加粉末，这是耗时的并且还可为昂贵的，尤其是对于在构建取向(例如叶片的高度)上具有大尺寸的构件而言。此外，任何未包装的添加粉末都可在打印期间塌陷，从而造成再涂覆的故障。另外，填充未由待修复的构件填充的粉末床的整个体积可需要大体积的粉末，这些粉末必须在打印之前添加，在打印之后被移除，并且在随后的增材制造过程期间再使用之前被过滤或筛分。因此，用于使用增材制造机器来修复构件的改进的系统和方法将是有用的。更特别地，包括用于对准多个构件并用于使粉末床增材制造过程期间的粉末用量最少的工具组件的增材制造机器将是特别有益的。
技术实现思路
本专利技术的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本专利技术而认识到。在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种对准多个构件以用于修复过程的方法。该方法包括：定位多个构件，使得多个构件中的各个的修复表面接触对准板；利用容纳壁来包围对准板以限定贮存器，多个构件至少部分地定位在贮存器内；以及将填充材料分配到贮存器中，填充材料构造成用于在填充材料凝固时固定多个构件的相对位置。在本公开的另一示例性方面，提供了一种用于固定多个构件的相对位置的工具组件。该工具组件包括：对准板，其用于接纳多个构件，使得多个构件中的各个的修复表面接触对准板；多个壁，其包围对准板以限定贮存器；以及填充组件，其用于将填充材料分配到贮存器中，填充材料在凝固时固定多个构件的相对位置。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、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其部分的附图例示了本专利技术的实施例，并与描述一起用于阐释本专利技术的原理。附图说明在参考附图的说明书中阐述了本专利技术(包括其最佳模式)的针对本领域普通技术人员的完整且充分的公开。图1示出了根据本主题的示例性实施例的可用于修复或再构建构件的增材修复系统的示意性表示。图2描绘了根据本主题的示例实施例的控制器的某些构件。图3示出了根据本主题的示例性实施例的可用作图1的示例性增材修复系统的部分的增材制造机器的示意图。图4示出了根据本主题的示例性实施例的图3的示例性增材制造机器的构建平台的近视示意图。图5是根据本主题的示例性实施例的可用于对准多个构件的修复表面的工具组件的示意性横截面视图。图6是根据本主题的示例性实施例的填充有填充材料以固定多个构件的相对位置的图5的示例性工具组件的示意性横截面视图。图7是根据本主题的示例性实施例的具有正在沉积的添加粉末层的图5的示例性工具组件的示意性横截面视图。图8是根据本主题的另一示例性实施例的可用于对准多个构件的修复表面的工具组件的示意性横截面视图。图9是根据本主题的示例性实施例的在粉末床增材制造机器中对准多个构件的方法。本说明书和附图中的参考标号的重复使用旨在表示本专利技术的相同或相似的特征或元件。具体实施方式现在将详细地参考本专利技术的实施例，其一个或多个示例在附图中例示。各个示例通过本专利技术的阐释而非本专利技术的限制的方式来提供。实际上，对于本领域技术人员而言将为明显的是，可在本专利技术中作出多种构造、修改和变型而不会脱离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分而例示或描述的特征可与另一实施例一起使用以产生另外的其它实施例。因此，本专利技术旨在涵盖如归入所附权利要求书及其等同体的范围内的这样的修改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对准多个构件以用于修复过程的方法，所述方法包括：/n定位所述多个构件，使得所述多个构件中的各个的修复表面接触对准板；/n利用容纳壁来包围所述对准板以限定贮存器，所述多个构件至少部分地定位在所述贮存器内；以及/n将填充材料分配到所述贮存器中，所述填充材料构造成用于在所述填充材料凝固时固定所述多个构件的相对位置。/n

【技术特征摘要】
20190130 US 16/2621331.一种对准多个构件以用于修复过程的方法，所述方法包括：
定位所述多个构件，使得所述多个构件中的各个的修复表面接触对准板；
利用容纳壁来包围所述对准板以限定贮存器，所述多个构件至少部分地定位在所述贮存器内；以及
将填充材料分配到所述贮存器中，所述填充材料构造成用于在所述填充材料凝固时固定所述多个构件的相对位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定位所述多个构件包括：
定位所述多个构件，使得所述多个构件中的各个的所述修复面定位成在所述对准板上面向下，所述对准板至少部分地限定所述贮存器。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
使所述填充材料凝固，以形成包括所述填充材料和所述多个构件的固定构件组件；以及
在所述多个构件中的各个的所述修复表面附近从所述固定构件组件移除所述填充材料的顶层。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，移除所述填充材料的所述顶层包括：
使用热源来使填充材料的所述顶层熔化。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：石进杰，RR小沃尔兴，JE汉普希尔，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US