超合金零件及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种用于修复零件的方法和所得结果。该方法包括将塞(50)定位到由部件(40)的内表面限定的腔体(46,204)中，其中塞具有联接到其的内部硬钎焊元件(52)。腔体(46,204)在部件(40)的外表面(42)处具有圆形横截面。塞(50)完全填充圆形横截面，并且内部硬钎焊元件(52)位于腔体(46,204)内。在外表面(42)处至少部分地围绕塞(50)定位硬钎焊膏(56,58)。部件(40)被定位成使得内部硬钎焊元件(52)位于塞(50)上方。使部件(40)经受热循环以熔融塞(50)周围的内部硬钎焊元件(52)，从而通过与塞(50)和部件(40)的内表面形成冶金连结(59,66)来完全密封腔体(46,204)。在热循环期间，硬钎焊膏(56,58)熔融以与塞(50)和外表面(42)形成冶金连结(59,66)。(42)形成冶金连结(59,66)。(42)形成冶金连结(59,66)。

【技术实现步骤摘要】
超合金零件及其加工方法

技术介绍

[0001]本公开整体涉及工业机器零件修复或制造，并且更具体地涉及外表面上具有圆形横截面开口的超合金零件。
[0002]诸如镍基超合金和某些铝钛合金的难焊接(HTW)合金由于它们的γ'和各种几何约束，当γ'相以大于约30％的体积分数存在时，它们将难以接合，这可能在铝或钛含量超过约3％时发生。如本文所用，“HTW合金”是表现出液化、热和应变时效裂纹并且因此不适用于焊接的合金。
[0003]不可焊接(NW)合金通常是沉淀可硬化或固溶强化合金，其在工业环境中和工业规模下实际上无法焊接，仅在过度极端的条件下才能够焊接，并且因此通常被认为是不可焊接的。如本文所用，“NW合金”是指具有约4.5或更高的钛
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铝当量(或组分的组合百分比，按重量计)的合金。NW合金可包括其中主要硬化机制是经由沉淀工艺的镍基合金、经固溶强化的钴合金，以及在马上要焊接之前和在焊接期间需要加热到至少约1,000摄氏度(℃)的合金。
[0004]这些HTW和NW合金可结合到气体涡轮引擎的部件中，诸如翼面、叶片(斗)、喷嘴(静叶)、护罩、燃烧零件、过渡件和其他热气体路径(HGP)部件。HTW和NW合金的结合可能是有利的，因为它们通常具有优异的操作特性，特别是对于经受最极端条件和应力的某些部件而言。然而，HTW和NW合金固有的不良可焊性使结合这些合金的部件的维修和修复变得复杂。
[0005]工业机器零件诸如翼面、叶片(斗)、喷嘴(静叶)、护罩、燃烧零件、过渡件和其他热气体路径部件可具有提供流体流动路径的数百个或数千个冷却孔。涡轮机械中的HGP部件诸如涡轮叶片和喷嘴暴露于极端应力和环境。偶尔，机器零件可能具有过多的冷却孔，或冷却孔处于错误位置或冷却孔尺寸过大。这些机器零件需要进行维修以消除不当机加工的孔。然而，涡轮机械技术的进步已导致使用更先进的材料，诸如超合金，如高γ'超合金，这些材料不能使用常规技术进行修复。
[0006]修复部件中不当机加工的孔通常涉及定位具有适当直径的塞以配合该孔。该工艺存在多个挑战。首先，塞必须与不当机加工的孔的直径匹配。因此，塞必须在测量不当机加工的孔的直径之后进行机加工，以匹配孔的尺寸。此外，在部件与塞之间必须存在间隙以确保适当的硬钎焊。此外，如果塞被垂直地插入，则塞可能掉落。另选地，如果塞被水平地插入，则塞与部件之间不存在间隙。无法保证一个硬钎焊循环可修补不当机加工的孔。塞可能在硬钎焊过程期间移动，并且可能由于空隙、缺乏硬钎焊、过度流动等而需要返工。这种情况产生不可接受的长修复周期。

技术实现思路

[0007]本公开的第一方面提供了一种方法，该方法包括将塞定位到由部件的内表面限定的腔体中，其中塞具有联接到其的内部硬钎焊元件。腔体在部件的外表面处具有圆形横截面。塞完全填充圆形横截面，并且内部硬钎焊元件位于腔体内。该方法包括在外表面处将硬钎焊膏至少部分地围绕塞定位。该方法包括定位部件，使得内部硬钎焊元件位于塞上方。使
部件经受热循环以熔融塞周围的内部硬钎焊元件，从而通过与塞和部件的内表面形成冶金连结来完全密封腔体。
[0008]本公开的第二方面提供了一种部件，该部件包括具有第一材料的主体，其中主体包括外表面。该部件在外表面上包括第二材料，该第二材料完全覆盖外表面上的圆形横截面。该部件包括硬钎焊材料，该硬钎焊材料在限定主体内的腔体的内表面上与第一材料和第二材料结合。
[0009]本公开的第三方面提供了一种方法，该方法包括将塞定位到由超合金部件的内表面限定的腔体中，其中塞具有联接到其的预烧结预成型件(PSP)。腔体在超合金部件的外表面处具有圆形横截面。塞完全填充圆形横截面，并且PSP位于腔体内。该方法包括在超合金部件的外表面处将硬钎焊膏至少部分地围绕塞定位。该方法包括定位超合金部件，使得PSP位于塞上方。使超合金部件经受热循环以熔融塞周围的PSP，从而通过与塞和超合金部件的内表面形成冶金连结来完全密封腔体。
[0010]本公开的示例性方面被设计成解决本文描述的问题和/或未讨论的其他问题。
附图说明
[0011]从结合描绘本公开的各种实施方案的附图的对本公开的各个方面的以下详细描述，将更容易理解本公开的这些和其他特征，其中：
[0012]图1示出了涡轮机形式的例示性工业机器的剖视图。
[0013]图2示出了图1的涡轮机的放大横截面。
[0014]图3和图4分别示出了涡轮叶片和涡轮喷嘴形式的例示性工业零件的透视图。
[0015]图5示出了涡轮机的部件的剖视图。
[0016]图6至图11示出了各种塞的侧视图，其中塞具有附接到其的内部硬钎焊元件。
[0017]图12示出了将塞定位在具有腔体的涡轮机的部件上的剖视图，其中塞具有附接到其的内部硬钎焊元件。
[0018]图13示出了围绕具有腔体的涡轮机的部件上的塞定位硬钎焊膏的剖视图。
[0019]图14示出了定位部件使得内部硬钎焊元件位于塞上方的剖视图。
[0020]图15示出了部件在执行热循环以熔融内部硬钎焊元件之后的剖视图。
[0021]图16示出了部件在修整操作之后的剖视图。
[0022]应当注意，本公开的附图未按比例绘制。附图旨在仅描绘本公开的典型方面，并且因此不应当被视为限制本公开的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间的类似的元件。
具体实施方式
[0023]作为初始事项，为了清楚地描述当前公开，当引用和描述气体涡轮内的相关机器部件时，将有必要选择某些术语。在这样做时，如果可能的话，通用的行业术语将以与其接受含义一致的方式进行使用和采用。除非另有说明，否则应当对此类术语给出与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域的普通技术人员将了解，通常可以使用若干不同或重叠术语来引用特定部件。在本文中可描述为单个零件的物体可以包括多个部件并且在另一个上下文中被引用为由多个部件组成。另选地，本文中可描述为包括多个部件的物体可在别处称为单个零件。
[0024]图1示出了例示性工业机器的示意图，其零件可根据本公开的教导内容进行修复。在该示例中，该机器包括燃气或气体涡轮系统形式的涡轮机100。涡轮机100包括压缩机102和燃烧器104。燃烧器104包括燃烧区域106和燃料喷嘴组件108。涡轮机100还包括涡轮110和普通压缩机/涡轮轴112(有时称为转子112)。本公开不限于任何一个特定的工业机器，也不限于任何特定的燃烧涡轮机系统，并且可结合各种其他工业机器来应用。此外，本公开不限于任何特定的涡轮机，并且可以适用于例如蒸汽涡轮机、喷气发动机、压缩机、涡轮风扇等。
[0025]在操作中，空气流动通过压缩机102并且压缩空气被供应到燃烧器104。具体地，压缩空气被供应到燃料喷嘴组件108，该燃料喷嘴组件与燃烧器104成一整体。燃料喷嘴组件108与燃烧区域106流体连通。燃料喷嘴组件108还与燃料源(图1中未示出)流体连通，并且将燃料和空气引导到燃烧区域106。点燃燃烧器104并且燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，所述方法包括：将塞(50)定位到由部件(40)的内表面限定的腔体(46,204)中，所述塞具有联接到其的内部硬钎焊元件(52)，其中所述腔体(46,204)在所述部件(40)的外表面(42)处具有圆形横截面，其中所述塞(50)填充所述圆形横截面，并且其中所述内部硬钎焊元件(52)位于所述腔体(46,204)内；在所述外表面(42)处至少部分地围绕所述塞(50)定位硬钎焊膏(56,58)；定位所述部件(40)，使得所述内部硬钎焊元件(52)位于所述塞(50)上方；以及使所述部件(40)经受热循环以熔融所述塞(50)周围的所述内部硬钎焊元件(52)，从而通过与所述塞(50)和所述部件(40)的所述内表面形成冶金连结(59,66)来密封所述腔体(46,204)。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括研磨所述部件(40)以使所述外表面(42)平滑。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部硬钎焊元件(52)包含粉末状低熔点硬钎焊材料、粉末状高熔点材料和粘结剂的混合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述硬钎焊膏(56,58)包含硬钎焊填料材料和镍基金属填料硬钎焊粉末。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述部件(40)选自：气体涡轮(110,111)喷嘴、涡轮(110,111)斗、护罩，以及燃烧零件。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述部件(40)包含单晶超合金、等轴超合金或定向凝固(DS)超合金中的一者。7.根据权利要...

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