使用多种填料制造涂覆部件的方法技术

提供了使用多种填料制造涂覆部件(100)的方法。一种方法包括在衬底(110)的外表面(112)中形成一个或更多凹槽(132)。各凹槽均具有底部(134)且至少部分地沿该外表面延伸。在凹槽内沉积牺牲性填料(32)，第二填料(33)被沉积在该牺牲性填料(32)上，并且在该外表面的至少一部分上以及在该第二填料上沉积涂层(150)。该方法还包括从凹槽去除牺牲性填料并至少部分地去除第二填料，以限定用于冷却该部件的一个或更多通道(130)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及燃气涡轮发动机，且更具体地涉及其中的微通道冷却。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中加压并与燃料在燃烧器中混合以产生热的燃烧气体。在高压涡轮(HPT)和低压涡轮(LPT)中从气体提取能量，高压涡轮驱动压缩机，低压涡轮驱动涡扇飞行器发动机应用中的风扇，或驱动航海和エ业应用中的外部轴。发动机效率随着燃烧气体的温度升高。然而，燃烧气体沿它们的流径加热各种部件，这又要求部件的冷却以获得长发动机寿命。典型地，热气路径部件通过来自压缩机的泄放空气冷却。此冷却过程减低发动机效率，因为泄放空气没有用于燃烧过程中。 燃气涡轮发动机冷却技术是成熟的并包括对于各种热气路径部件中冷却回路和特征的各种方面的众多专利。例如，燃烧器包括径向外衬垫和内衬垫，它们在运行期间需要冷却。涡轮喷嘴包括支撑在外部带和内部带之间的中空导叶，其也需要冷却。涡轮转子叶片是中空的并典型地在其中包括冷却回路，且叶片被涡轮护罩包围，其也需要冷却。热燃烧气体通过排气装置排放，排气装置也可被垫衬，并被适当地冷却。在所有这些示例性燃气涡轮发动机部件中，典型地使用高強度超合金金属的薄金属壁用于增强的耐久性同时最小化对于其冷却的需求。对于这些单个的部件在它们在发动机的对应环境中定制各种冷却回路和特征。例如，可在热气路径部件中形成一系列内部冷却通道或蛇形管。可从气室向蛇形管提供冷却流体，且该冷却流体可流过通道，从而冷却热气路径部件衬底和涂层。然而，此冷却策略典型地导致相当低的热流量以及不均匀的部件温度曲线。通过将冷却置于尽可能地靠近加热区域，从而降低对于给定的热流量主负载承受衬底材料的热侧和冷侧之间的温差，微通道冷却具有极大地降低冷却需求的潜力。当前，在结构性涂层的涂敷期间使用単一牺牲性材料来防止结构性涂层堵塞冷却通道。因为冷却通道趋向于具有大的长度对液カ直径的比值，填料去除过程典型地是耗时的且因而是昂贵的，并且还面临填料不完全去除的问题。因而期望的是提供克服了当前技术的上述缺点的用于将结构性涂层沉积在冷却通道上的方法。
技术实现思路
本专利技术的ー个方面在于ー种制造部件的方法,该方法包括在衬底的外表面中形成一个或更多凹槽。各凹槽均具有底部且至少部分地沿该衬底的表面延伸。该制造方法还包括在凹槽内沉积牺牲性填料，在牺牲性填料上沉积第二填料，以及在衬底的外表面的至少一部分上以及该第二填料上沉积涂层。该制造方法还包括从凹槽去除牺牲性填料并至少部分地去除第二填料，以限定用于冷却该部件的一个或更多通道。本专利技术的又另一方面在于ー种制造部件的方法，该方法包括在衬底的外表面中形成一个或更多凹槽。各凹槽均具有宽于其顶部的底部，并且沿衬底的外表面至少部分地延伸，使得各凹槽均包括凹角形的凹槽。该制造方法还包括在凹槽内沉积牺牲性填料，在衬底的外表面的至少一部分上以及在牺牲性填料上沉积涂层，以及从该凹角形凹槽去除该牺牲性填料，使得凹槽和涂层一起限定用于冷却该部件的一个或更多凹角形通道。附图说明当參考附图阅读以下详细说明时，本专利技术的这些以及其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中贯穿附图相似的标号代表相似的零件，其中图I是燃气涡轮机系统的示意性图示；图2是根据本专利技术的多个方面具有冷却通道的示例异型件构造的示意性横截面；图3-9示意性地图示了用于使用多种填料将涂层涂覆于衬底的方法步骤； 图10图示了在期望凹槽的任一侧上通过在衬底的外表面上添加材料以形成凹槽的另一种技术；图11示意性地图示了使用三种填料的方法步骤；图12示意性地图示了具有凹角形冷却通道的涂层部件；图13以透视图示意性地描绘了部分地沿衬底的表面延伸并将冷却剂导向相应的薄膜冷却孔的三个示例冷却通道；以及图14是图12的其中一个示例冷却通道的横截面视图并显示了将冷却剂从进入口输送至薄膜冷却孔的通道；以及图15-17示意性地图示了使用牺牲性填料用于将涂层涂敷至具有凹角形凹槽的衬底的方法步骤。零部件列表10 燃气涡轮机系统12 压缩机14 燃烧器16 涡轮18 轴20 燃料喷嘴30 短暂涂层32 牺牲性填料33 第二填料35 附加填料100 热气路径部件110 衬底112 衬底的外表面114 中空内部空间116 衬底的内表面130 通道132 凹槽134凹槽的底部136凹槽的顶部(开ロ)138凹槽壁140进入孔142薄膜孔150涂层160磨蚀性液体射流具体实施方式 用词“第一”、“第二”等在此处并不代表任何顺序、数量或重要性，而只是用于将ー个元件与另ー个元件区分。用词“一”和“ー个”在此并不代表数量的限制，而是代表至少其中ー个所指项目的存在。修饰词“大约”与包括所指数值的数量结合使用，并且具有由上下文指示的含义(例如，包括与特定数量的測量相关的误差程度)。此外，用词“组合”包括混合物、混杂物、合金、反应产物等。此外，在此说明书中，修饰词“(多个)”通常意在包括其修饰项目的単数和复数两者，从而包括一个或更多该项目(例如，“通道孔”可包括一个或更多通道孔，除非另外指明)。贯穿本说明书对“ー个实施例”、“另ー个实施例”、“实施例”等的述及意味着与该实施例相关描述的特定要件(例如，特征、结构和/或特性)包括在此处描述的至少ー个实施例中，并且可能或可能不存在于其它实施例中。此外，应该理解的是所描述的专利技术性特征可以以任何合适的方式结合在各种实施例中。图I是燃气涡轮机系统10的示意性图示。系统10可包括一个或更多压缩机12、燃烧器14、涡轮16以及燃料喷嘴20。压缩机12和涡轮16可由ー个或更多轴18联接。轴18可为单个轴或者联接到一起以形成轴18的多个轴节段。燃气涡轮机系统10可包括多个热气路径部件100。热气路径部件为至少部分地暴露于通过该系统10的高温气体流的系统10的任何部件。例如，轮叶组件(也称为叶片或叶片组件)、喷嘴组件(也称为导叶或导叶组件)、护罩组件、过渡件、保持环以及压缩机排放部件都是热气路径部件。然而，应该理解的是，本专利技术的热气路径部件100不限于以上示例，而是可为至少部分地暴露于高温气体流的任何部件。此外，还应该理解的是本专利技术公开的热气路径部件100不限于燃气涡轮机系统10中的部件，而是可为可能暴露于高温流的任何机械件或其部件。当热气路径部件100暴露于热气流时，热气路径部件100被热气流加热并可达到这样的温度，在该温度下热气路径部件100失效。因此，为了允许系统10以高温下的热气流操作，从而增大系统10的效率和性能，需要用于热气路径部件100的冷却系统。通常，本专利技术公开的冷却系统包括形成在热气路径部件100的表面中的一系列小通道或微通道。对于エ业大小的发电涡轮机部件，“小”或“微”通道尺寸将涵盖在O. 25mm到I. 5mm范围中的大致深度和宽度,而对于航空大小的涡轮机部件通道尺寸将涵盖在O. 15mm到O. 5mm范围中的大致深度和宽度。热气路径部件可设有覆盖层。可从气室向通道提供冷却流体，并且冷却流体可流过通道，从而冷却该覆盖层。參考图2-11、13和14描述了ー种制造部件100的方法。如例如图3和10中所标示的，该部件制造方法包括在衬底110的表面112中形成一个或更多凹槽132。例如如图13和14中所示，各凹槽132均具有底部134且至少部分地沿衬底110的表面112延伸。凹槽132可或者通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造部件(100)的方法，所述方法包括：在衬底(110)的外表面(112)中形成一个或更多凹槽(132)，其中所述一个或更多凹槽(132)的每一个均具有底部(134)并至少部分地沿所述衬底(110)的表面(112)延伸；在所述一个或更多凹槽(132)内沉积牺牲性填料(32)；在所述牺牲性填料(32)上沉积第二填料(33)；在所述衬底(110)的所述外表面(112)的至少一部分上并在所述第二填料(33)上沉积涂层(150)；以及从所述一个或更多凹槽(132)去除所述牺牲性填料(32)并至少部分地去除所述第二填料(33)，以限定用于冷却所述部件(100)的一个或更多通道(130)。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·B·里贝克，R·S·班克，L·B·库尔，D·M·利普金，J·B·麦德莫特，A·M·里特，R·B·罗林，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：