焊接过程中的预热温度制造技术

本发明专利技术涉及焊接过程中的预热温度，其中单晶高温合金的焊接修补经常导致两种主要缺陷：裂纹和伪晶粒。这两种缺陷都可以通过将预热温度设置为高于５００℃而避免。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种局部焊接Ni基表面的方法，特别是使用激光束焊接单晶 (SX)高温合金基体的同时预热该基体至一个最佳温度来修补裂纹的方法。
技术介绍
由于叶片价格昂贵，特别是单晶(SX)结构的零件，因此这种方法是很有用的。美国专利US5374319指出，焊接过程中预热^J叟是76(TC， i^92(TC。 在铸造之后或工作之后，高温涡轮零件(如涡轮叶片或轮叶)会出现表面 裂纹，这，纹在加工之前必须被修补。 本专利技术的目的就是解决上述问题。 该问题是根据权利要求1所述的方法来解决的。从属权利要求列出了更多有益的工序，它们可以任意组合从而具有更多的 优势。可以^顿一种激光辅助工艺，通过表面局部控制激光焊接或重熔来修补影 响SX涡轮零件的裂纹。当通过激光处理SX零件时，两种主要缺陷会影响修补区域伪晶粒 (spurious grain)禾口凝固开裂。对SX零件进行成功的SX修补的理想状态是晶粒外延和柱状生长并且避免形成晶界的等轴生长或错误取向的柱状生长。为了保证sx结构，，有必要采取精确的工艺控制措施来确保夕卜延柱状生长。除了微观结构控制之外，产生自由凝固裂纹的条件构成了修补实际零件的鹏o舰预热来提髙周边材料的、鹏是降低冷却速率和开劍顷向的一个最有效 的方法。通常用于伽马沉淀强化镍基高温合金的预热处理包括将整个焊接区域加热至鹏性 ，塑性驗设置为时嫩驢( 870°C)以上和初期倒七纟鹏以 下，但也可能被限制为95(TC和1000。C之问，如美国专利US5374319。在该鹏范围之内，热梯度会降低一个或几个数量级，这样会增加形核驱动力从而增加伪晶粒形核的可能。用于sx凝固的工艺窗口被临界陶氏，其极大地限制了 sx激光辅助修补技术的应用。这样高的预热温度也为该工艺用于实际零件带来风险，因为它会在位错密 度高的区域(如叶片根部)引起局部再结晶。本领域的预热处理固有的局限性可以M定义一个可以平衡这两个矛盾特 征(伪晶粒形核和热裂纹)的预热处理来解决。
技术实现思路
在此提出的优化的预热处理^g高于500°Co这个待殊的温度可以降低周 围材料的屈服强度以及减少焊缝收缩所需的约束并且导致该临界区域形成拉伸 应力，同时将该伪晶粒的形核驱动力保持在一个足够低的值。使用的热源是允许局部热处理的感应系统。由于此处定义的是较低的温度，因此可以4顿红外线灯、散焦激光束縱 到所需的预热驗。 附图说明图1显示了一个燃气涡轮，图2显示了一个涡轮叶片，图3显示了一^h燃烧室，图4、 5、 6显示了一个辉接修补的零件，图7显示了一系列高温合金，及图8、 9显示了实验结果。具体实施例方式图1 M示例显示了，例如一个燃气涡轮100的部分纵截面图。在燃气涡轮100的内部具有一个可绕旋转轴102旋转的车衧103，通常指 涡轮机转子，其具有一,由101。进料箱104、压縮机105、例如环形燃烧室110、特别是所述环形燃烧室具 有多个同轴布置的燃烧器107、涡轮108和废气室109沿着转子103 jl,排列。环形燃烧室110与，例如一个环形热气通道111连接，例如四个连续的涡 纖112形淑呙轮亂^h涡轮级112由，例如两个叶片皿叶环组成。从工作介质113的流动方向看，在热气鹏111中一列导向轮叶115跟随一列导向轮叶125形成了转 子叶片120。导向轮叶130位于定子143的内箱138中，其中一列导向轮叶125的转子 叶片120 M例如涡轮盘133固定在转子103上。 一个发电机(未示出)与转子103相连。当燃气涡轮110工作时，压縮机105 MMiS料箱104吸收并压缩空气135。 压缩后的位于压缩机105的涡轮侧端的空气iSA燃烧器107，在燃烧器107中与燃料混合。该混合燃料Mi烧室iio中燃烧，生虹作介质m。 AAlfc处开始，工作介质113沿着热气通道111经过导向轮叶130和转子叶片120。工作介质 113在转子叶片120上膨胀，传递其动力，从而转子叶片120可以驱动转子103 且随后驱动与其连接的发电机。当燃气涡轮100工作时，暴露给热工作介质113的零j特经受热应力。沿 着工作介质113的流动方向观看，导向轮叶130和第一涡轮级112的涡轮叶片 120,与沿着环形燃烧室110排列的隔热块一起经受最高的热应力。为了肖,经受该处的、鹏，可以舰7衬卩剂进行;^卩。劐牛基底可以同样具有定向结构，例如是单晶形式(SX结构)或仅具有纵 向取向的晶粒(DS结构)。M例子可知，铁基、镍基或钴基高温合金可以作为此类零件的材料，特 别是涡轮叶片或轮叶120、 130和燃烧室110的零件材料。从例如EP1204776B1、 EP1306454 , EP1319729A1 、 W09967435或 WO0044949中可以获知此类高温合金。导向轮叶130具有朝向涡轮108的内箱138的导向轮叶根部(未示出)，导 向轮叶的头部位于导向轮叶根部的相对端。该导向轮叶的头部IW转子103并 被固定在定子143的锁紧环140上。图2显示了一个涡轮t/U且的转子叶片120或导向轮叶130的透视图，其沿 着纵轴121延伸。该涡轮机组可以是飞机的或用于发电的动力设备的燃气涡轮、蒸n^M 压縮机。该叶片或轮叶120、 130^ 纵轴121顺序具有固定区400、邻接叶片皿 叶凸台403和叶片皿叶主体406及叶片或轮叶尖部415。作为导向轮叶130，皿叶130在m叶尖部415处还具有凸台(未示出)。 用于将转子叶片120、 130固定到轴或盘(未示出)上的叶片^叶根部183成型于固定区400上。叶片^叶根部183被设计为例如锤头形状。其它形状，如揪树形或燕尾形也是可以的。叶片皿叶120、 130具有进气边409和排气边412，介质从M经叶片或 轮叶主体406。在传统叶片或轮叶120、 130的情况下，叶片^叶120、 130的全部区域 400、 403、 406都是由例如固体金属材料，特别是高温合飾ij造的。这种鄉的高温合金可以从例如EP1204776B1、EP1306454，EP1319729A1、 W09967435或WO0044949中获知。在这种情况下，叶片離叶120、 130可以i!31铸造工艺来制造，也可以通过定向凝固駄、麟工艺、车L制工艺及这些工艺的组合来制造。具有单晶结构，于机加工零件结构的工件，在工作时要经受高的机械、热和/或化学应力。这种鄉的单晶工件通过例如对熔齢属进行定向凝固来制 造。这包括利用铸造工艺，液体金属合金凝固或者定向凝固形成单晶结构，例 如单晶工件。在这种情况下，枝晶沿着热流的方向被定向并形成柱状晶粒结构 (即形成齡工件长度的晶粒，这里指通常所述的定向凝固)或单晶结构，即整 个工件只由一个单晶体组成。在这种情况下，需要避免向球状(多晶)凝固转 变，因为非定向长大会不可避免地形淑黄向和纵向晶界，这会破坏定向凝固零 件或单晶零件的良好性质。在本文提到的定向凝固组织，可以理解其意 包括单晶和柱状晶结构， 其中单晶不具有任何晶界或最多只具有小角度晶界，柱状晶只有纵向晶界而没 有任何横向晶界。第二种晶体结构也被称为定向凝固组织(定向凝固结构)。此 类工艺可从US6024792A和EP0892090A1中获知。叶片或轮叶120、 130同样可以具有保护涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于焊接零件（１，１２０，１３０，１５５）的焊接方法，其中　零件（１，１２０，１３０，１５５）的预热温度高于５００℃（＞５００℃）并且低于６００℃。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S莫卡德姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]