带有冷却通道的构件和制造方法技术

本申请涉及带有冷却通道的构件和制造方法。其中，提供一种制造方法。该制造方法包括在构件(100)中形成一个或多个凹槽(132)，该构件(100)包括带有外表面(112)的基板(110)。基板具有至少一个内部空间(114)。每个凹槽至少部分地沿着基板延伸且具有基部(134)和顶部(146)。该制造方法还包括加工构件的中间表面(112,55)使得邻近相应凹槽(132)的至少一个边缘(135)的表面塑性变形，从而减小跨过凹槽顶部的距离。提供另一制造方法且包括加工构件的中间表面以将凹槽附近的中间表面形成刻面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体而言涉及燃气涡轮发动机，且尤其涉及其中的微通道冷却。
技术介绍
在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中被加压且在燃烧器中与燃料混合以生成热燃烧气体。从向压缩机提供动力的高压涡轮(HPT)和向涡轮风扇飞行器发动机应用中的风扇提供动力或者向用于海洋和工业应用的外轴提供动力的低压涡轮(LPT)中的气体提取倉tfi。发动机效率随着燃烧温度升高而提高。但是，燃烧气体沿着其流动路径加热各个构件，而各个构件需要被冷却以实现较长的发动机寿命。通常，热气体路径构件由自压缩机抽出的空气来冷却。这种冷却过程降低了发动机效率，因为抽出的空气并不用于燃烧过程。燃气涡轮发动机冷却技术是成熟的且包括用于冷却回路的各个方面和各种热气体路径构件中特点的许多专利。例如，燃烧器包括径向外衬套和内衬套，外衬套和内衬套在操作期间需要冷却。涡轮喷嘴包括支承于外带与内带之间的中空静叶，其也需要冷却。涡轮转子叶片为中空的且通常在其中包括冷却回路，且叶片由涡轮护罩包围，涡轮护罩也需要冷却。热燃烧气体通过排气口排放，排气口也可被加衬且合适地冷却。在所有这些示例性燃气涡轮发动机构件中，高强度超合金金属的薄壁通常用于减小构件重量且最小化对其冷却的需要。各种冷却回路和特点被定制用于在发动机中其相对应环境中的这些个别构件。例如，一系列内部冷却通路或蛇形管可形成于热气体路径构件中。冷却流体可从增压区提供给蛇形管，且冷却流体可通过通路流动，从而冷却热气体路径构件基板和任何相关联的涂层。但是，这种冷却策略通常导致比较低的传热速度和不均匀的构件温度分布。微通道冷却通过将冷却尽可能地靠近受热区域放置而具有显著地减轻冷却需求的可能，因此对于给定传热速率减小了在主承载基板材料的热侧与冷侧之间的温度差异。对于某些应用，需要形成具有窄开口的通道(相对于通道的液压直径)使得涂层更易于桥接通道。例如，近来提出使用研磨液射流来机械加工微通道。但在一些情况下，形成足够窄的通道顶部(限制的开口)常常是有挑战性的，因为当液体射流喷嘴孔口的大小小于约10mil (O. 0254 mm)时，研磨性粒子可堵塞喷嘴，可能导致尺寸公差损失，机械加工缺陷或机器可操作性的损失。因此需要形成具有减小开口(相对于通道的液压直径)的通道以便于跨过通道开口施加桥接涂层。
技术实现思路
本专利技术的一方面在于一种制造方法，其包括在构件中形成一个或多个凹槽，该构件包括带有外表面的基板。基板具有至少一个内部空间。每个凹槽至少部分地沿着基板延伸且具有基部和顶部。该制造方法还包括加工构件的中间表面使得邻近相应凹槽的至少一个边缘的表面塑性变形，从而减小跨过凹槽顶部的距离。本专利技术的另一方面在于一种制造方法，其包括在构件中形成一个或多个凹槽，该构件包括带有外表面的基板。基板具有至少一个内部空间。每个凹槽至少部分地沿着基板延伸且具有基部和顶部。该制造方法还包括加工构件的中间表面以将凹槽附近的中间表面形成塑性刻面(plastically facet)。本专利技术的又一方面在于一种构件，其包括基板，其包括外表面和内表面，其中内表面限定至少一个中空的内部空间。该构件限定一个或多个凹槽。每个凹槽至少部分地沿着基板延伸且具有基部和顶部，且每个凹槽在其相应顶部变窄使得每个凹槽包括凹腔形凹槽(re-entrant shaped groove)。构件的中间表面在相应凹槽附近形成刻面。一个或多个接入孔穿过相应凹槽的基部形成，以将凹槽连接成与相应中空内部空间流体连通。该构件还包括至少一个涂层，其置于基板的表面的至少一部分上，凹槽和涂层一起限定用于冷却该构件的一个或多个凹腔形通道。附图说明当参看附图来阅读本专利技术下文的详细描述时，本专利技术的这些和其它特点、方面和优点将变得更好理解，在所有附图中，相似的附图标记表示相似的部件，其中图1是燃气涡轮系统的示意图2为根据本专利技术的方面的具有带凹腔形冷却通道的示例翼型件构造的示意截面图；图3为带有凹腔形冷却通道的冷却回路的一部分的示意截面图4以透视图示意性地描绘了沿着基板的表面部分地延伸的三个示例微通道和到相应膜冷却孔的通道冷却剂；图5为图4的示例微通道之一的截面图，且示出了从接入孔向膜冷却孔输送冷却剂的微通道；图6示意性地描绘了用于在凹槽的排放端形成凹槽和锥形脱离区的示例工具加工路径(tooling path)；图7示意性地描绘了在机械加工后表面处理(post-machining surface treatment)之前的示例凹腔形冷却通道；图8示意性地描绘了在所处理的表面中引入不平度的机械加工后表面处理之后的图7的凹腔形冷却通道；图9为在机械加工后表面处理之前具有开口大小D1的示例凹腔形冷却通道的截面图；图10为在机械加工后表面处理之后具有减小到D2的开口大小的图9的凹腔形冷却通道的截面图；以及图11示出了带有形成于结构化涂层中的可渗透槽的凹腔形通道。部件列表10燃气涡轮系统12压缩机14燃烧器16涡轮18轴20燃料喷嘴54结构涂层的内层55结构涂层的内层的外表面(中间表面)56外涂层(外结构涂层)100热气体路径构件110基板112基板外表面(中间表面)114内部空间116基板的内表面130冷却通道132凹槽135凹槽边缘134凹槽基部140接入孔144多孔间隙146凹槽的顶部(开口)150涂层160研磨液射流170排放端172膜冷却孔174膜出射孔。具体实施例方式如本文所用的术语“第一、“第二”和类似词语并不表示任何顺序、量或重要性，而是用于区分一个元件与另一个元件。术语“一”在本文中并不表示对于数量的限制，而是表示存在所提及的物品中的至少一个。结合量使用的修饰词“约(大约)”包括所提到的值且具有上下文决定的意义(例如，包括与特定量的测量相关联的误差程度)。此外，术语“组合”包括共混物、混合物、合金、反应产物和类似物。此外，在本说明书中，未具体限定数量的术语通常包括该术语的单数和复数，从而包括该术语的一个或多个(例如，“通路孔”可包括一个或多个通路孔，除非另外规定)。在整个说明书中对“一个实施例”，“另一实施例”，“一实施例”等提及表示结合该实施例所描述的特定元件(例如，特点、结构和/或特征)包括于本文所述的至少一个实施例中且可或可不存在于其它实施例中。同样，对于“特定构造”的提及表示结合该构造所描述的特定元件(例如，特点、结构和/或特征)包括于本文所述的至少一个构造中且可或可不存在于其它构造中。此外，应了解所描述的专利技术特点可在各种实施例和构造中以任何合适方式组合。图1是燃气涡轮系统10的示意图。该系统10可包括一个或多个压缩机12、燃烧器14、涡轮16、和燃料喷嘴20。该压缩机12和涡轮16可由一个或多个轴18联接。轴18可为单个轴或联接在一起以形成轴18的多个轴段。燃气涡轮系统10可包括多个热气体路径构件100。热气体路径构件可为至少部分地向穿过该系统10的高温气流暴露的该系统10的任何构件。例如，动叶组件(也被称作叶片或叶片组件)，喷嘴组件(也被称作静叶或静叶组件)、护罩组件、过渡件、固定环和压缩机排气构件全都为热气体路径构件。但应了解本专利技术的热气体路径构件100并不限于上述示例，而是可为至少部分地向高温气流暴露的任何构件。另外，应了解本公开的热气体路径构件100并不限于燃气涡轮系统10中的构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造方法，包括：在构件(100)中形成一个或多个凹槽(132)，所述构件(100)包括带有外表面(112)的基板(110)，其中，所述基板(110)具有至少一个内部空间(114)，所述一个或多个凹槽(132)中的每一个至少部分地沿着所述基板(110)延伸且具有基部(134)和顶部(146)；以及加工所述构件(100)的中间表面(112,?55)使得邻近相应凹槽(132)的至少一个边缘(135)的表面塑性变形，从而减小跨过所述凹槽(132)的顶部(146)的距离。

【技术特征摘要】
2011.09.23 US 13/242,1791.一种制造方法，包括 在构件(100)中形成一个或多个凹槽(132)，所述构件(100)包括带有外表面(112)的基板(110)，其中，所述基板(110)具有至少一个内部空间(114)，所述一个或多个凹槽(132)中的每一个至少部分地沿着所述基板(110)延伸且具有基部(134)和顶部(146);以及 加工所述构件(100)的中间表面(112，55)使得邻近相应凹槽(132)的至少一个边缘(135)的表面塑性变形，从而减小跨过所述凹槽(132)的顶部(146)的距离。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，加工所述构件(100)的所述中间表面(112，55)包括执行下列中的一种或多种，以使得邻近所述凹槽的表面塑性变形，从而减小跨过所述凹槽(132)的顶部(146)的距离对所述中间表面(112，55)进行喷丸冲击强化处理，对所述中间表面(112，55)进行水射流冲击强化处理；对所述中间表面(112，55)进行片状物冲击强化处理；对所述中间表面(112，55)进行重力冲击强化处理；对所述中间表面(112，55)进行超声冲击强化处理；对所述中间表面(112，55)进行抛光；对所述中间表面进行低塑性抛光；以及对所述中间表面(112，55)进行激光冲击强化处理。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，加工所述构件(100)的所述中间表面(112，55)包括对所述中间表面(112，55)进行喷丸冲击强化处理，且所述加工在所述构件(100)的所述中间表面(112，55)中引入多个表面不平度。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在加工所述构件(100)的所述中间表面(112，55)之前，跨过所述凹槽(132)的顶部(146)的距离在约O. 2至约O. 6mm的范围，且在加工了所述中间表面(112，55)之后，跨过所述凹槽(132)的顶部(146)的距离在约O至约O. 4mm的范围。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于还包括将涂层(150)置于所述构件(110)的所述中间体表面(112，55)的至少一部分上，所述凹槽(132)和所述涂层(150)限定用于冷却所述构件(100)的一个或多个通道(130)，所述涂层(150)包括结构涂层的外层，所述方法还包括在形成所述一个或多个凹槽(132)之前将所述结构涂层(54)的内层沉积于所述基板(110)的外表面(112)上，所述一个或多个凹槽(132)至少部分地形成于所述内结构涂层(54)中，使得经加工以使所述相应凹槽(132)的至少一个边缘(135)变形的所述中间表面(112，55)包括所述结构涂层的所述内层(54)的上表面(55)。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS班克，SA韦弗，DM利普金，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：