本发明专利技术涉及一种表面处理系统、表面处理工艺和系统处理的构件。公开了系统、工艺和构件。该系统和工艺涉及：感应加热器，其被布置和设置成加热构件以形成热表面；和喷嘴装置，其定位成施加流体到该热表面上以形成构件的经加工的表面。该经加工的表面包括压缩残余应力，从而导致构件的增加的抗疲劳性，包括抗微动疲劳性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制造和处理金属构件的系统和方法。更具体而言，本专利技术涉及感应加热和施加流体到金属构件上的系统和方法。
技术介绍
诸如燃气轮机的压缩机叶片燕尾榫的金属构件倾向于由于疲劳和微动疲劳两者而发生故障。疲劳能描述为这样的过程通过该过程，低于材料的抗拉强度的循环负荷开始并传播表面裂纹。微动疲劳可描述为ー种具体形式的疲劳，其中例如在大约50微米与大约200微米之间的小振幅滑动运动开始并传播裂纹。滑动运动能通过产生研磨性氧化磨损产物而加重通常的疲劳过程。微动疲劳能出现于诸如翼型件燕尾榫和/或燃气轮机或蒸汽涡轮转子中的附连点的构件中。普通和微动疲劳裂纹两者为传播到构件内部的从表面开始的微裂纹。当构件具有高温度梯度，且表面处于比内部部分更高温度时，更可能形成微动疲劳裂纹。靠近构件表面的压缩残余应カ减小了疲劳裂纹和微动疲劳裂纹两者将会形成的可能性。在已知的系统中，能使用激光冲击加工来通过增加在构件表面处的压缩残余应カ来改进抗微动疲劳性。使用激光冲击加工承受若干缺陷。举例而言，激光冲击加工能由于生成高强度冲击波而损坏诸如叶片燕尾榫的构件。冲击波在基础材料的表面上反射，生成拉应力。拉应カ能传播现有缺陷和裂纹，导致基础材料故障。此外，激光冲击加工添加了不需要的成本。在另ー种已知的系统中，涂层施加到压缩机叶片燕尾榫上以改进抗微动疲劳性。施加涂层承受若干缺陷。举例而言，施加涂层Alumazite能由于在涂层与基础材料(例如，马氏体不锈钢，诸如包括大约15. 5%铬、大约6. 3%镍，大约0. 8%钥，大约0. 03%碳和余量铁的合金)之间的界面处的应力的拉伸性质而具有提早的故障。当涂层剥落裂纹时这可导致裂纹传播到基础材料内。这可减小基础材料的抗腐蚀性且允许基础材料有缝隙腐蚀。此外，涂层可导致额外的不希望的成本。在另一已知系统中，使用水射流冲击来处理构件。水射流冲击移除碎屑且清洁构件的表面。水射流冲击承受若干缺陷。举例而言，水射流冲击并不改进抗微动疲劳性且水射流冲击并不增加构件表面附近的压缩残余应力。在本领域中将需要能够改进构件的抗微动疲劳性、不承受上述缺陷的系统和方法。
技术实现思路
根据ー个实施例，ー种表面处理系统包括感应加热器，其布置且设置成在处于感应处理模式时加热构件以形成热表面；喷嘴装置，其被定位成当处于流体施加模式时以高于流体的空化压カ的压カ施加流体到构件的热表面，以形成经加工的表面。经加工的表面包括压缩残余应力。根据另ー实施例，ー种表面处理工艺包括通过感应加热器来以感应的方式加热构件，从而形成热表面；以及以高于流体的空化压カ的压カ由喷嘴装置来施加流体到热表面上，从而形成经加工的表面。经加工的表面包括压缩残余应力。根据另一实施例，一种表面处理的构件包括经加工的表面，经加工的表面包括通过以感应的方式加热来形成热表面且将流体施加到该热表面而形成的压缩残余应力。经加エ的表面包括比构件的内部部分或未处理表面更强的抗微动疲劳性。通过结合附图得到的对优选实施例的以下更详细描述，本专利技术的其它特点和优点将会显然，附图以举例说明的方式说明本专利技术的原理。附图说明图1示出了根据本公开的示例性表面处理系统的ー个实施例的透视图。图2示出了根据本公开的示例性表面处理系统的ー个实施例的透视图。图3示出了根据本公开的示例性表面处理系统的ー个实施例的透视图。图4示出了在图I的示例性表面处理系统中在方向4-4中所得到的放大截面透视图。图5示出了在图2的示例性表面处理系统中在方向5-5中所得到的放大截面透视图。图6示出了根据本公开的示例性表面处理系统的ー个实施例的透视图。图7示出了根据本公开的示例性表面处理系统的ー个实施例的透视图。图8示出了根据本公开的示例性的表面处理的构件的一个实施例的透视图。图9示出了沿着图8中的示例性的表面处理的构件的线9-9的截面图。图10至图12示出了温度随时间的曲线，以比较方式说明了根据本公开的示例性表面处理工艺。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的參考标号来表示相同部件。具体实施例方式提供了能改进金属构件的抗微动疲劳性的表面处理系统和表面处理工艺。该系统和方法増加压缩残余应力，从而改进抗微动疲劳性。本公开的实施例允许感应加热和水射流喷射(peening)的自动化，延长了感应加热器的使用寿命，在靠近构件表面处生成压缩残余应カ，减小或排除了裂纹或裂纹在构件表面下方的传播以及它们的组合。根据本公开，“疲劳”和“微动疲劳”两者可能性都较低。因此，如下文中所用的那样，术语“疲劳”和“微动疲劳”在本公开的上下文中可互換地使用。參看图I至图2，系统100包括感应加热器102和喷嘴装置104。该系统100被构造为以感应的方式加热金属构件106。金属构件106包括任何合适的金属或金属组合物。举例而言，在各种实施例中，金属构件106包括任何类型的合金，包括但不限于奥氏体钢、钢/镍合金、马氏体/贝氏体不锈钢等。在一个实施例中，构件106包括马氏体/贝氏体不锈钢合金，其具有按重量计小于大约15 %的铬，小于大约5%的镍，小于大约2%的锰和小于大约3%的钥。在一个实施例中，构件106由硬件(未图示)固定，以在感应处理模式和/或流体施加模式期间限制构件106的移动。在感应加热模式期间，构件106由感应加热器102加热，形成热表面(在下文中參看图9所述)。參看图I，在一个实施例中，构件106在感应加热器102的腔室108中被加热。在一个实施例中，感应加热器102可由定位硬件(未图示)和/或定位设施(未图示)而定位。在一个实施例中，腔室108大体上为圆柱形且由以同轴关系或一体关系定位的感应加热器102和喷嘴装置104形成。在此实施例中，构件106或构件106的一部分可定位于腔室108内和/或系统100可绕构件106或构件106的一部分定位或者定位于构件106或构件106的一部分附近。 在另ー实施例中，參看图2，构件106通过靠近感应加热器102而被加热(例如，邻近感应加热器102定位或者在感应加热器102附近的外周向区域103内)。在此实施例中，构件106的内表面107由感应加热器102加热。在一个实施例中，然后冷却或允许冷却热表面。參看图I至图2，喷嘴装置104被构造为在流体施加模式期间施加流体到构件106上或构件106的一部分上。类似于感应加热器102，在一个实施例中，喷嘴装置104能在腔室108内施加流体到构件106上或者构件106的一部分上。在一个实施例中，喷嘴装置104可由定位硬件(未图示)和/或定位设施(未图示)而定位。在一个实施例中，喷嘴装置104能施加流体到靠近喷嘴装置104的构件106上或构件106的一部分上(例如，靠近喷嘴装置104定位或者定位于喷嘴装置104附近的外周向区域103内)，如图2所示。在一个实施例中，喷嘴装置104包括一个或多个喷嘴105 (合适的喷嘴包括用于水射流喷射的超高压力水射流喷嘴或能在喷嘴装置104内操作的任何其它喷嘴)。喷嘴装置104施加流体到金属构件106上。在一个实施例中，通过使用可结合任何合适的计算机操作的控制程序(未图示)，能够调整且协调喷嘴參数。在一个实施例中，喷嘴105中的ー个或多个被构造为以预定压カ或预定压カ范围(例如，高于大约1360巴(bar)，在大约2000巴与大约本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2011.02.24 US 13/0337711.一种表面处理系统，包括 感应加热器，布置且设置成在处于感应处理模式中时加热构件以形成热表面； 喷嘴装置，定位成在处于流体施加模式中时以高于流体的空化压カ的压カ将所述流体施加到所述构件的热表面，以形成经加工的表面； 其中，所述经加工的表面包括压缩残余应カ。2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述感应加热器被构造为加热所述流体。3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述感应加热器包括多于ー个感应线圏。4.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述感应加热器的布置形成腔室，所述腔室构造成用于在该腔室内定位所述构件。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述腔室基本上为圆柱形。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述喷嘴装置同轴地定位于所述腔室内。7.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述喷嘴装置与所述感应加热器是一体的。8.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述喷嘴装置被构造为通过所述感应加热器来运输所述流体。9.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述感应加热器包括选自由交流电流、电流密度以及它们的组合组成的组的可调整參数。10.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述感应加热器包括选自由以下參数组成的组的可调整參数在所述构件与所述感应加热器之间的距离，所述感应加热器的表面积以及它们的组合。11.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述喷嘴装置包括选自由以下參数组成的组的可调整參数流体压...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·马泰，A·B·维特尼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。