用于将包壳应用到动力发生系统构件上的包壳系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于将包壳应用到动力发生系统构件上的包壳系统和方法。一种用于将包壳应用到动力发生系统构件上的包壳系统和方法包括第一焊料焊道、第二焊料和填充焊道。第一焊料用第一能量源淀积在表面上且被凝固而形成第一焊料焊道。第二焊料用第一能量源淀积在表面上邻近第一焊料焊道处，其中，淀积第二焊料会在第一焊料焊道和第二焊料之间产生表面凹陷。在淀积第二焊料焊道时用第二能量源在表面凹陷中同时淀积填充焊道。使第二焊料和填充焊道凝固而形成包壳焊道。

【技术实现步骤摘要】
用于将包壳应用到动力发生系统构件上的包壳系统和方法
本公开大体上涉及包壳技术，并且更具体而言涉及用于将包壳(cladding)以增加的速度应用到构件上的包壳系统和工艺及方法。
技术介绍
如图1所示，填充金属在基底金属上的包壳可通过逐焊道逐焊道地焊接来实现。为了确保焊料(weld)覆层的无缝性，一个焊道在前一个焊道上的重叠是必要的，以便在从外表面移除材料时可获得期望的覆层厚度。焊道的重叠越多，为在构件上提供平滑表面而需要移除的材料越少。图1示出典型的三个重叠的焊道。在机加工之后，可以获得具有厚度54和宽度60的焊料覆层，如图2所示。如果各个焊道10的间距(焊道到焊道)扩大，导致焊道10之间的重叠部分40更小，则要移除更多材料以使包壳表面保持平坦，这导致焊料覆层的高度减小。如果在任何两个焊道之间没有建立重叠，则在为平坦表面而机加工焊道之后将不留下焊料覆层。因此，本领域需要用于应用包壳的、不存在上述缺点的包壳系统和工艺及方法。
技术实现思路
根据本公开的一个示例性实施例，提供了一种用于将包壳应用到构件上的方法。该方法包括提供具有表面的构件、用第一能量源在表面上淀积第一焊料。使第一焊料凝固而形成第一焊料焊道。用第一能量源在表面上邻近第一焊料焊道处淀积第二焊料。淀积第二焊料会在第一焊料焊道和第二焊料之间产生表面凹陷。同时，在淀积第二焊料时用第二能量源在表面凹陷中淀积填充焊道。使第二焊料和填充焊道凝固而形成包壳焊道。根据本公开的另一个示例性实施例，提供了一种包壳系统。该包壳系统包括具有表面和第一焊料的构件，第一焊料被凝固而形成第一焊料焊道。该包壳系统包括用第一能量源淀积的第二焊料，其中第二焊料淀积成邻近第一焊料焊道而形成表面凹陷。该包壳系统包括填充焊道，该填充焊道用第二能量源同时淀积在形成于第一焊料焊道和第二焊料焊道之间的表面凹陷中。用第一能量源和第二能量源同时淀积第二焊料焊道和填充焊道会在构件表面上提供包壳淀积。根据本公开的另一个示例性实施例，提供了一种用于对动力发生系统构件进行包壳的方法。该包壳工艺包括：提供具有表面的动力发生系统构件；用气体保护金属弧焊机在表面上淀积第一焊料；以及使第一焊料凝固而在表面上形成第一焊料焊道。接下来，用气体保护金属弧焊机在表面上邻近第一焊料焊道处淀积第二焊料。淀积第二焊料会在第一焊料焊道和第二焊料之间产生表面凹陷。该方法包括在淀积第二焊料时使用气体保护钨极弧焊机在表面凹陷中同时淀积填充焊道。该方法包括使第二焊料和填充焊道凝固而形成包壳焊道。根据下面的结合附图得到的优选实施例的更详细描述，本专利技术的其它特征和优点将显而易见，附图以举例方式示出了本专利技术的原理。附图说明图1和图2是用来对构件表面进行包壳的已知包壳工艺的示意图。图3是本公开的包括位于两者间的表面凹陷的第一焊料焊道和第二焊料焊道的示意图。图4是本公开的包壳系统的示意图。图5是本公开的包壳系统的透视图。图6是本公开的第一焊料焊道、第二焊料焊道和填充焊道的透视图。图7是本公开的包壳的示意图。图8是本公开的机加工包壳的示意图。图9是本公开的构件上的多个包壳层的示意图。图10是本公开的在具有弯曲表面的构件上的包壳的示意图。图11是本公开的用于应用包壳的方法的流程图。在任何可能的情况下，将在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同的部件。具体实施方式提供了一种用于应用包壳的包壳系统和工艺及方法，该包壳系统和工艺及方法不存在现有技术的缺点，并且提供更宽的包壳区域和更快的包壳速度。如图1和图2所示，提供了使用多个焊料焊道10的传统包壳工艺。如图1所示，各个焊料焊道10与以前的焊料焊道10重叠地淀积在构件20的表面30上。在一个实施例中，焊料焊道10的重叠部分为各个焊料焊道10的总面积的大约10％至大约30％。重叠部分40或重叠的焊料焊道10在构件20的表面30上提供了连续的包壳。如图2所示，为了给包壳提供平滑的抛光，各个焊料焊道10的部分52被移除(显示为虚线)，以在构件20上提供具有包壳厚度54和总包壳宽度60的最终包壳表面50。在传统包壳工艺中，焊料焊道10的重叠部分40越多，为达到具有平坦表面的最终包壳50的期望厚度而需要从焊料焊道10移除的材料52越少；然而，需要越多的焊料焊道10来在构件20上提供期望的包壳宽度60。在图1和图2所示包壳工艺中，焊料焊道10的重叠部分40越少，表面上的包壳宽度60越大；然而，当为提供最终包壳表面50而移除材料52时，厚度54大大减小。如图3至图7所示，提供了包壳系统90(参见图4)，该系统不存在现有技术的缺点，并且提供更宽的包壳区域和更快的包壳速度。包壳系统90包括具有表面130的构件120、第一焊料焊道102、第二焊料焊道104和填充焊道112(参见图4、图5和图6)。第一焊料焊道102和第二焊料焊道104用第一能量源162形成。第一焊料焊道102和第二焊料焊道104彼此相邻且形成具有表面区域109的表面凹陷110(参见图3)。如图4和图5所示，在用第一能量源162淀积第二焊料焊道104时，用第二能量源164同时淀积填充焊道112。表面凹陷110包含用第二能量源164形成的填充焊道112(参见图4和图5)。用第一能量源162和第二能量源164同时淀积填充焊道112和第二焊料焊道104会在构件120的表面130上提供包壳焊道115(参见图4)。包壳焊道115是凝固的第二焊料焊道104和填充焊道112的组合(参见图4)。在一个实施例中，包壳系统90的第一能量源162为具有自耗电极和保护气体的气体保护金属弧焊机(GMAW)或具有自耗填充焊丝的气体保护钨极弧焊机(GTAW)。在一个实施例中，包壳系统90的第二能量源164包括保护气体且为具有自耗电极的气体保护金属弧焊机(GMAW)或具有自耗填充焊丝的气体保护钨极弧焊机(GTAW)。在一个实施例中，在第一行程中，第一焊料焊道包括填充焊道112。在一个实施例中，保护气体为例如(但不限于)氩、氦、氩-氦、氩-氢、氩-二氧化碳、氩-氧，其含有或不含氢和氮。在一个实施例中，自耗电极主要基于被焊接的金属的组成和材料的表面状况。在另一个实施例中，自耗电极为(但不限于)非铁合金和铁合金，例如(但不限于)铝、铜、镍、钛、银、金、铂、黄铜、青铜、磷青铜、不锈钢、超合金、它们的组合，以及它们的合金。在一个实施例中，自耗进给焊丝为(但不限于)铝、铁、钴、铜、镍、不锈钢、碳钢、钛、金、银、钯、铂、它们的合金，以及它们的组合。在一个实施例中，由该工艺产生的包壳层114与构件材料基本上相同。在备选实施例中，包壳层114是与构件材料基本上不同的材料。在一个实施例中，构件120选自包括(但不限于)下者的基底金属：铝、钛、钢、不锈钢、黄铜、铜、镍、铍-铜、超合金、它们的合金，以及它们的组合。在另一个实施例中，构件120为适于进行包壳的任何衬底，例如(但不限于)燃气涡轮机构件、航空发动机构件，以及需要包壳的其它各种金属构件。图3是淀积在构件120的表面130上的焊料焊道100的示意图。在操作中，用第一能量源162在表面130上淀积第一焊料，并且允许第一焊料在构件120的表面130上凝固和形成第一焊料焊道102。在一个实施例中，用来淀积第一焊料的第一能量源162为具有自耗电极和保护气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将包壳应用到构件上的方法，包括：提供具有表面的所述构件；用第一能量源在所述表面上淀积第一焊料；使所述第一焊料凝固而在所述表面上形成第一焊料焊道；用所述第一能量源在所述表面上邻近所述第一焊料焊道处淀积第二焊料，其中淀积所述第二焊料会在所述第一焊料焊道和第二焊料之间产生表面凹陷；在淀积所述第二焊料时，用第二能量源在所述表面凹陷中同时淀积填充焊道；以及使所述第二焊料和所述填充焊道凝固而形成包壳焊道。

【技术特征摘要】
2011.08.04 US 13/197,9051.一种用于将包壳应用到构件上的方法，包括：提供具有表面的所述构件；用第一能量源在所述表面上淀积第一焊料；使所述第一焊料凝固而在所述表面上形成第一焊料焊道；用所述第一能量源在所述表面上邻近所述第一焊料焊道处淀积第二焊料，其中淀积所述第二焊料会在所述第一焊料焊道和第二焊料之间产生表面凹陷；在淀积所述第二焊料时，用第二能量源在所述表面凹陷中同时淀积填充焊道；以及使所述第二焊料和所述填充焊道凝固而形成包壳焊道。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一能量源为具有自耗电极和保护气体的气体保护金属弧焊机，并且其中所述第二能量源包括保护气体且为具有自耗电极的气体保护金属弧焊机或具有自耗填充焊丝的气体保护钨极弧焊机。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括机加工所述包壳以提供平滑表面。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法提供多20％至40％的总包壳淀积宽度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法需要少15％的热输入来提供所述包壳。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法重复以在所述构件的所述表面上提供多个包壳层。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在各个包壳层之间进行机加工以提供平滑表面。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包壳的材料选自与所述构件的材料类似的材料。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包壳材料选自包括下者的材料：金、银、钯、铂、铝、不锈钢、铜、镍、钛、它们的合金，以及它们的组合。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一焊料焊道和所述第二焊料焊道具有相同的淀积尺寸。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，自耗填充焊丝对于所述第一能量源和所述第二能量源是相同的。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构件包括板、管和任何弯曲轮廓。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：林德超，BL托利森，SC科蒂林加姆，崔岩，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：