提出了一种使用增材制造过程来修复部件的方法。该方法包括：将部件浸入到粉末床中，使得部件的待修复的部分与粉末床的表面齐平，并且部件的突出部分突出于粉末床的表面上方；将包括第一擦拭器部段和第二擦拭器部段的分体式擦拭器定位在粉末床中的表面处；通过将第一擦拭器部段和第二擦拭器部段平移横过粉末床的表面来推进一定量的粉末；以及将激光束引导横过表面，以将粉末床的粉末颗粒熔合至下方基材，从而形成部件的层。第一擦拭器部段和第二擦拭器部段中的每一者均遵循表面处的突出部分的不同轮廓。分的不同轮廓。分的不同轮廓。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用分体式擦拭器来修复在粉末床上方突出的物体的方法和设备
[0001]背景
[0002]本公开的各个方面总体上涉及增材制造(AM)，并且更具体地涉及粉末床熔合过程，比如选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)。特别地，本公开涉及具有在粉末床上方突出的部分的部件的制造和修复。
[0003]诸如选择性激光熔化(SLM)和选择性激光烧结(SLS)之类的粉末床熔合过程包括在构建板处开始逐层沉积粉末，然后对每层进行激光熔化/激光烧结。SLM和SLS中使用的擦拭器是下述元件：所述元件伸出横过粉末床并且以线性(X
‑
Y轴线)方式移动，以在诸如激光束或电子束之类的能量束扫描过程增加之前对新的粉末层进行分布并整平。这样的擦拭器通常具有类似于汽车挡风玻璃擦拭器的结构。选择性激光制造限于从平坦的构建板开始的构建。选择性激光修复限于从浸没在粉末床顶部下方的部件上开始的构建。不允许在粉末床上方有任何固体突出物，因为这些障碍物会阻碍伸出横过床的擦拭器的清扫动作。
技术实现思路
[0004]在一个实施方式中，一种使用增材制造过程来修复部件的方法，该方法包括：将部件浸入到粉末床中，使得部件的待修复的部分与粉末床的表面齐平，并且部件的突出部分在粉末床的表面上方突出；将包括第一擦拭器部段和第二擦拭器部段的分体式擦拭器定位在粉末床中的表面处；通过将第一擦拭器部段和第二擦拭器部段平移横过粉末床的表面来推进一定量的粉末，并引导激光束横过粉末床的表面，以将粉末床的粉末颗粒熔合至下方基材，从而形成部件的层。第一擦拭器部段和第二擦拭器部段中的每一者均遵循粉末床的表面处的突出部分的不同轮廓。
[0005]在另一实施方式中，一种利用粉末床熔合增材制造过程来修复部件的系统，该系统包括：容器，该容器包含具有部件的粉末床，其中，该部件的待修复的部分被浸入到该部分处于粉末床的表面处、由部件中的凹穴限定的位置，并且部件的突出部分突出于粉末床上方；分体式擦拭器，该分体式擦拭器包括第一擦拭器部段和第二擦拭器部段；以及能量束源，该能量束源以可操作的方式构造成将激光能量朝向粉末床引导，以将一定量的粉末熔合到部件上的附加材料层中。第一擦拭器部段和第二擦拭器部段各自构造成遵循粉末床的表面处的突出部分的不同轮廓。第一擦拭器部段将一定量的粉末推进到部件上的附加材料层中。
[0006]在另一实施方式中，一种增材制造部件的方法，该方法包括将第一擦拭器部段定位在部件的第一表面处，并且将第二擦拭器部段定位在部件的第二表面处，其中第一表面和第二表面处于不同的高度处。该方法还包括对在平移方向上位于第一擦拭器部段和第二擦拭器部段中的每一者前面的螺旋钻进行操作，每个螺旋钻均包括粉末供应器。通过分别平移横过第一表面和第二表面来将每个螺旋钻与第一擦拭器部和第二擦拭器部段一起推进。每个螺旋钻均沿着螺旋钻的长度输送粉末，使得一定量的粉末分布在相应的表面上。将能量束引导横过第一表面和第二表面，以将粉末颗粒熔合至部件，从而形成部件的层。
附图说明
[0007]为了容易地识别任何特定元件或动作的论述，附图标记中的最重要的一个或多个数字是指元件被首次引入的图号。
[0008]图1是涡轮机叶片的俯视图。
[0009]图2是涡轮机叶片的侧视图。
[0010]图3是图1的涡轮机叶片在具有损坏部的情况下的俯视图。
[0011]图4是图1的涡轮机叶片在具有损坏部的情况下的侧视图。
[0012]图5是图1和图2的涡轮机叶片的俯视图，该涡轮机叶片利用分体式擦拭器。
[0013]图6是图1和图2的涡轮机叶片的侧视图，该涡轮机叶片利用分体式擦拭器。
[0014]图7是带有支撑件的擦拭器部段的侧视图和横截面图。
[0015]图8是在分体式擦拭器平移步骤期间涡轮机叶片的俯视图。
[0016]图9是在另一分体式擦拭器平移步骤期间涡轮机叶片的俯视图。
[0017]图10是在另一分体式擦拭器平移步骤期间涡轮机叶片的俯视图。
[0018]图11是利用螺旋钻擦拭器来提供横向粉末运送的涡轮机叶片的俯视图。
[0019]图12是利用在擦拭器叶片之前的螺旋钻来提供横向粉末运送的涡轮机叶片的俯视图。
[0020]图13是输送粉末的螺旋钻的侧视图，该螺旋钻位于对粉末进行整平的擦拭器叶片之前。
[0021]图14是在不同高度处利用分体式擦拭器的涡轮机叶片的侧视图。
[0022]图15是利用粉末料斗的螺旋钻的侧视图。
具体实施方式
[0023]图1和图2图示了常规涡轮机叶片的俯视图和侧视图。涡轮机叶片100包括翼型部102、平台104以及根部106。根部106可以构造成被以可滑动的方式接纳到转子盘中的相应轴向凹槽中。根部106和轴向凹槽可以构造成用于互锁接合。平台104的平面可以大致垂直于叶片翼型部102的延伸部。
[0024]许多需要修复的部件具有复杂的形状，并具有需要修复的区域，在部件的其余部分完全浸入的情况下无法接近这些区域。这种挑战的示例是修复燃气涡轮机叶片的平台。图3和图4图示了图1和图2的涡轮机叶片100的俯视图和侧视图，涡轮机叶片100具有位于叶片平台104上的带有损坏部206的部分。使用SLM和SLS修复部件包括将部件浸入到粉末床中。然而，为了使用SLM或SLS来修复平台104的损坏部206，叶片翼型部102不能完全浸入在粉末床204中。如在图3和图4中可以看出，擦拭器202臂将不能平移横过平台104的平面，这是由于突出的翼型部102是这种运动的障碍物208。
[0025]本公开内容教示了一种当部件在粉末床上方突出时粉末床处理的解决方案。图5图示了图1至图4的涡轮机叶片100，涡轮机叶片100利用分体式擦拭器302进行增材制造过程，比如SLM或SLS。涡轮机叶片100浸入在粉末床204中，使得部件的包含损坏部206的部分306——在这个示例中，部分306是涡轮机叶片的平台104——位于粉末床204的表面处，并且部件的突出部分308、比如所示出的翼型部102突出于粉末床204上方。可以设置包含粉末床204的容器。损坏部206可以包括位于涡轮机叶片100的部分306中的凹穴304，凹穴304需
要修复，比如通过激光粉末床熔合过程向涡轮机叶片100添加新的材料层。凹穴304可以先前已经通过机械加工形成，例如以移除诸如裂缝之类的损坏部206。
[0026]在实施方式中，可以设置分体式擦拭器302。分体式擦拭器302可以包括第一擦拭器部段312和第二擦拭器部段310。第一擦拭器部段312和第二擦拭器部段310可以从粉末床204的边缘的相反侧突出相邻接触的方式定位于粉末床204中。在一种结构中，第一擦拭器部段312和第二擦拭器部段310各自包括具有端部表面314和侧部表面316的擦拭器叶片，使得端部表面314与侧部表面316相配合以在端部表面314与侧部表面316之间限定锐角(θ)。锐角(θ)可以变化以最适合于不同部件的几何形状。例如，擦拭器叶片的角度(θ)可以构造成适应来自本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用增材制造过程来修复部件的方法，所述方法包括：将所述部件浸入到粉末床中，使得所述部件的待修复的部分与所述粉末床的表面齐平，并且所述部件的突出部分在所述粉末床的所述表面上方突出；将包括第一擦拭器部段和第二擦拭器部段的分体式擦拭器定位在所述粉末床中的所述表面处；通过将所述第一擦拭器部段和所述第二擦拭器部段平移横过所述粉末床的所述表面来推进一定量的粉末，其中，所述第一擦拭器部段和所述第二擦拭器部段中的每一者均遵循所述粉末床的所述表面处的所述突出部分的不同轮廓；以及引导能量束横过所述粉末床的所述表面，以将所述粉末床的粉末颗粒熔合至下方基材，从而形成所述部件的层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一擦拭器部段包括擦拭器叶片，所述擦拭器叶片包括端部表面和侧部表面，所述端部表面与所述侧部表面形成锐角。3.根据权利要求2所述的方法，其中，通过所述第一擦拭器部段将所述一定量的粉末推动到所述部件中的对待修复的所述部分进行限定的凹穴中。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述推进还包括将所述擦拭器叶片在所述凹穴的边缘处以预定的深度降低到所述凹穴中，以推进粉末横过所述凹穴的宽度。5.根据权利要求3所述的方法，还包括在所述凹穴中平移所述擦拭器叶片之前，将部分地浸入所述粉末床中的螺旋钻推进，并操作所述螺旋钻以沿着所述螺旋钻的长度输送粉末，使得粉末分布在整个所述凹穴中。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述推进还包括将粉末输送到所述部件中的对待由所述第一擦拭器部段修复的所述部分进行限定的凹穴中，其中，所述第一擦拭器部段包括部分地浸入到所述粉末床中的螺旋钻，并且其中，所述螺旋钻沿着所述螺旋钻的长度将粉末输送到所述凹穴中，使得所述粉末分布于整个所述凹穴中。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述推进还包括使所述第一擦拭器部段在沿着所述第一擦拭器部段的轴线的方向上振荡。8.根据权利要求1所述的方法，还包括通过控制器控制所述第一擦拭器部段和所述第二擦拭器部段的平移，使得每个擦拭器部段均遵循所述粉末床的所述表面处的所述突出部分的不同轮廓。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述控制包括对所述控制器进行预编程，以包括所述表面处的所述突出部分的轮廓几何形状，使得所述第一擦拭器部段和所述第二擦拭器部段中的每一者均遵循所述突出部分的不同轮廓。10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述控制包括利用跟踪和感测方法来控制所述第一擦拭器部段和所述第二擦拭器部段的平移，使得每个擦拭器部段均遵循所述部件的所述突出部分的不同轮廓。11.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述第一擦拭器部段沿着其轴线并且与平移横过所述粉末床的方向平行或垂直地振动，以用于进行粉末分布。12.根据权利要求1所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德，
申请(专利权)人：西门子能源美国公司，
类型：发明
国别省市：
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