具有一体气膜冷却的增材支撑件制造技术

本发明专利技术提供了一种制造制品，该制造制品包括制品主体部分(36)；至少一个底座(58A、60A、84、86)，该至少一个底座与制品主体部分(36)一体形成，并且设置在外周边(52)处并且在结构上联接到制品主体部分(36)；以及至少一个内部特征部(72)，该至少一个内部特征部至少部分地设置在制品主体部分(36)内并且至少部分地设置在底座(58A、60A、84、86)内。内部特征部(72)的至少一部分是中空的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有一体气膜冷却的增材支撑件
技术介绍
本专利技术实施方案涉及涡轮翼型件，并且更具体地涉及制造涡轮翼型件和其他部件的方法。针对高温应用制造的部件诸如燃气涡轮引擎的热气路径部件通常使用多种冷却和热能管理技术来确保部件在使用期间不熔融，不超过工作温度以及/或者不经历过度热梯度。这些热气路径部件可包括涡轮翼型件、涡轮喷嘴或静叶、涡轮护罩、撑条、流动路径内箍、流动路径外箍和其他部件。通常用于冷却此类部件的若干冷却技术包括气膜冷却、紊流搅动、冲击冷却、以及使用涂层诸热障涂层(TBC)以使部件与流动路径高温隔离。增材制造可用于形成在高温应用中使用的部件。支撑结构通常在增材制造期间使用，以确保部件在构建时具有结构支撑。由于冷却孔或冷却特征部被支撑结构损坏或在拆除支撑结构期间损坏，将支撑件放置在冷却特征部附近的高温部件上需要额外的机加工步骤。由于涂层填入和/或在“清洁”操作期间标称形状发生变化，气膜冷却孔也可能遭受性能降低。
技术实现思路
根据本专利技术实施方案的另一方面，一种制造制品包括：制品主体部分(36)；至少一个底座(58A、60A、84、86)，该至少一个底座与制品主体部分(36)一体形成，并且设置在外周边(52)处并且在结构上联接到制品主体部分(36)；以及至少一个内部特征部(72)，该至少一个内部特征部至少部分地设置在制品主体部分(36)内并且至少部分地设置在底座(58A、60A、84、86)内。内部特征部(72)的至少一部分是中空的。根据本专利技术实施方案的另一方面，一种翼型件包括：翼型件主体(36)，该翼型件主体从前缘(44)延伸至后缘(46)，从压力侧(50)延伸至吸力侧(52)，并且从根部部分(48)延伸至尖端部分(42)；至少一个内部腔体(54)，该至少一个内部腔体设置在翼型件主体(36)内；至少一个底座(58A、60A、84、86)，该至少一个底座与翼型件主体(36)一体形成并且从翼型件主体(36)的外周边(52)突出，该至少一个底座(58A、60A、84、86)在结构上联接到翼型件主体(36)；以及至少一个气膜冷却孔(72)，该至少一个气膜冷却孔至少部分地设置在翼型件主体(36)内并且至少部分地设置在底座(58A、60A、84、86)内。气膜冷却孔(72)与至少一个内部腔体(54)流体连通。根据本专利技术实施方案的另一方面，一种形成部件的方法包括：选择(1002)正在形成的部件(36)的部件(36)的取向，使得一个或多个结构(58A、60A、84、86)与部件(36)的至少一个特征部(72)对准；形成(1004)部件(72)和结构(58A、60A、84、86)，其中结构(58A、60A、84、86)设置在特征部(72)上；涂覆(1010)部件(72)和结构(58A、60A、84、86)；以及将部件(72)的至少一个表面与结构(58A、60A、84、86)的至少一个表面混合(1012)。至少一个部件(72)至少部分地设置在部件(36)中并且至少部分地设置在结构(58A、60A、84、86)中。附图说明当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本实施方式的这些和其他特征、方面和优点，在整个附图中，相同的字符表示相同的部分，其中：图1是工业应用中燃气涡轮引擎的示意图；图2是涡轮翼型件的侧视图；图3是涡轮翼型件的顶部径向向内视图；图4是经由增材制造正在打印的翼型件的径向向内剖视图；图5是图4的翼型件的一部分的放大视图；图6是在经由增材制造打印之后的翼型件的径向向内剖视图；图7是在涂覆过程之后的翼型件的径向向内剖视图；图8是在混合过程之后的翼型件的径向向内剖视图；图9是图8的一部分的放大视图；并且图10示出了根据本公开的多个方面的形成翼型件或部件的方法。除非另外指明，否则本文提供的附图旨在示出本公开的实施方案的特征。据信这些特征适用于包括本公开的一个或多个实施方案的多种系统。因此，附图不旨在包括本领域的普通技术人员已知的实践本文所公开的实施方案所需的所有常规特征。具体实施方式在以下说明书和权利要求书中，将引用多个术语，这些术语应被定义为具有以下含义。除非上下文另外明确规定，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数引用。“任选的”或“任选地”意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。如在整个说明书和权利要求书中使用的，近似语言可以用于修改可以允许变化的任何定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(诸如“约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此和整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，此类范围被识别并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有指示。如本文所用，术语“轴向”是指与燃气涡轮引擎的中心轴线或轴对准或者另选地与推进引擎和/或内燃机的中心轴线对准的方向。燃气涡轮引擎的轴向前端是靠近风扇和/或压缩机入口的端部，在该处空气进入燃气涡轮引擎。燃气涡轮引擎的轴向后端是燃气涡轮的靠近引擎排气口的端部，在该处低压燃烧气体经由低压(LP)涡轮离开引擎。在非涡轮引擎中，轴向向后是朝向排气口，并且轴向向前是朝向入口。如本文所用，术语“周向”是指围绕(并且相切于)燃烧器环面的圆周或例如由涡轮叶片的扫掠区域所限定的圆圈的一个或多个方向。如本文所用，术语“周向”和“切向”是同义的。如本文所用，术语“径向”是指远离燃气涡轮的中心轴线或另选地远离推进引擎的中心轴线向外移动的方向。“径向向内”方向朝向中心轴线对准，从而朝向减小的半径移动。“径向向外”方向远离中心轴线对准，从而朝向增大的半径移动。如本文所用，术语“模式(modality)”是指任何增材制造构建方法和加工，包括但不限于粘结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、选择性激光熔化(SLM)、材料喷射、粉末床熔合、片材层合、焊接、硬钎焊、vat光聚合、立体光刻(SLA)、直接金属激光熔化(DMLM)、熔融沉积成型(FDM)、直接金属激光烧结(DMLS)和电子束熔融(EBM)。也存在不使用粉末的增材模式。增材制造也称为生成式构建过程。如本文所用，术语“粉末”可指各种材料，包括但不限于金属、陶瓷和聚合物粉末。粉末特性诸如尺寸、材料、密度和其他属性可能取决于所采用的模式。如本文所用，术语“脱粉”和“除粉”是指在构建阶段之后或期间去除零件中的过量粉末的过程。现在参考附图，其中类似的附图标号指代相类的部件，图1示出了可涵盖本专利技术实施方案的各个方面的燃气涡轮10的示例。如图所示，燃气涡轮10一般包括具有设置在燃气涡轮10的上游端处的入口14的压缩机区段12，以及至少部分地围绕压缩机区段12的壳体16。燃气涡轮10还包括在压缩机区段12下游的具有至少一个燃烧器20的燃烧区段18，以及在燃烧区段18下游的涡轮区段22。如图所示，燃烧区段18可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造制品，所述制造制品包括：/n制品主体部分(36)；/n至少一个底座(58A、60A、84、86)，所述至少一个底座与所述制品主体部分(36)一体形成，所述至少一个底座(58A、60A、84、86)设置在所述制品主体部分(36)的外周边(52)处并且在结构上联接到所述制品主体部分(36)；和/n至少一个内部特征部(72)，所述至少一个内部特征部(72)至少部分地设置在所述制品主体部分(36)内并且至少部分地设置在所述至少一个底座(58A、60A、84、86)内，/n其中所述至少一个内部特征部(72)的至少一部分是中空的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造制品，所述制造制品包括：
制品主体部分(36)；
至少一个底座(58A、60A、84、86)，所述至少一个底座与所述制品主体部分(36)一体形成，所述至少一个底座(58A、60A、84、86)设置在所述制品主体部分(36)的外周边(52)处并且在结构上联接到所述制品主体部分(36)；和
至少一个内部特征部(72)，所述至少一个内部特征部(72)至少部分地设置在所述制品主体部分(36)内并且至少部分地设置在所述至少一个底座(58A、60A、84、86)内，
其中所述至少一个内部特征部(72)的至少一部分是中空的。


2.根据权利要求1所述的制品，其中所述至少一个底座和所述制品主体部分经由增材制造一体形成。


3.根据权利要求2所述的制品，其中所述至少一个底座相对于增材制造构建方向取向，使得所述至少一个底座包括用于所述制品主体部分的支撑结构。


4.根据权利要求1所述的制品，所述制品还包括设置在所述制品主体部分和所述至少一个底座上的涂层。


5.根据权利要求4所述的制品，其中所述至少一个底座在所述至少一个内部特征部与所述涂层之间形成阻隔，从而防止涂层设置在所述至少一个内部特征部的所述至少一个中空部分内。


6.一种制品，所述制品包括：
翼型件主体(36)，所述翼型件主体(36)从前缘(44)延伸至后缘(46)，所述翼型件主体从压力侧(50)延伸至吸力侧(52)，所述翼型件主体(36)从根部部分(48)延伸至尖端部分(42)；
至少一个内部腔体(54)，所述至少一个内部腔体设置在所述翼型件主体(36)内；
至少一个底座(58A、60A、84、86)，所述至少一个底座与所述翼型件主体(36)一体形成，所述至少一个底座(58A、60A、84、86)从所述翼型件主体(36)的外周边(52)突出，所述至少一个底座(58A、60A、84、86)在结构上联接到所述翼型件主体(36)；和
至少一个气膜冷却孔(72)，所述至少一个气膜冷却孔(72)至少部分地设置在所述翼型件主体(36)内并且至少部分地设置在所述至少一个底座(58A、60A、84、86)内，
其中所述至少一个气膜冷却孔(72)与所述至少一个内部腔体(54)流体连通。


7.根据权利要求6所述的制品，所述至少一个气膜冷却孔还包括：
计量区段，所述计量区段流体连接到所述至少一个内部腔体；和
扩散区段，所述扩散区段流体连接到所述计量区段，所述扩散区段包括：
第一上游部分，所述第一上游部分设置在所述翼型件主体内；和
第二下游部分，所述第二下游部分位于所述第一上游部分的下游，所述第二下游部分设置在所述至少一个底座内。


8.根据权利要求6所述的制品，其中所述至少一个底座与所述翼型件的所述吸力侧一体形成。


9.根据权利要求6所述的制品，所述制品还包括设置在所述翼型件主体和所述至少一个底座上的涂层，
其中所述涂层的厚度介于约0密耳和约200密耳之间。


10.根据权利要求9所述的制品，其中设置在所述翼型件主体上的所述涂层与设置在所述至少一个底座上的所述涂层混合，使得所述翼型件的表面与所述至少一个底座的表面之间的过渡足够平滑以包括不大于约5密耳的突出部和其他...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·厄尔·戴森，约瑟夫·I·布洛克，布伦登·詹姆斯·利里，林赛·玛丽·基布勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US