專利名稱：使用冷噴涂技術連接金屬部件的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本文公開的主題大體涉及部件的連接，且更具體地講涉及金屬的連接。背景摶術在制造、修理和其它過程中，將部件連接在一起，以形成較大的構件和結構。已經開發(fā)出多種技術來連接金屬部件。焊接是用來將兩個或更多個金屬部件連接在一起的典型 技術。雖然焊接已經發(fā)展成許多不同的類型和技術，但是像焊接一樣的傳統(tǒng)連接技術包含 一些缺點。例如，將兩個金屬部件焊接在一起可能會在材料和接縫的質量、焊接過程的控制 以及焊接過程的應用方面引起問題。另外，焊接可能不適于將兩種不同的金屬連接在一起。 此外，一些類型的金屬部件，例如鍛造的或鑄造的部件，可能不適于焊接。

發(fā)明內容
在一個實施例中，一種方法包括對齊第一金屬部件和第二金屬部件，以產生接 縫；以及將材料冷噴涂到第一金屬部件和第二金屬部件上，以在接縫處形成結合。在另一個實施例中，一種系統(tǒng)包括控制器，該控制器配置成以便控制冷噴槍，以在 第一金屬部件和第二金屬部件之間形成結合。


當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得 更好理解，在附圖中，相同字符在所有圖中代表相同部件，其中圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的用于連接部件的冷噴涂系統(tǒng)；圖2是根據本發(fā)明的一個實施例的圖1的系統(tǒng)的冷噴槍的截面；圖3是描繪了根據本發(fā)明的一個實施例的、用于通過冷噴涂應用來連接兩個部件 的過程的圖示；圖4是描繪了根據本發(fā)明的另一個實施例的、用于通過冷噴涂應用來連接兩個部 件的過程的圖示；圖5是描繪了根據本發(fā)明的另一個實施例的、用于選擇用來連接兩個部件的冷噴 涂應用過程的參數的過程的圖示；圖6是具有根據本技術的一個實施例而制造的構件的渦輪機系統(tǒng)的簡圖；圖7是如圖6所示的渦輪機系統(tǒng)的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D
具體實施例方式下面將對本發(fā)明的一個或多個具體實施例進行描述。為了提供這些實施例的簡明 描述，可能不會在說明書中對實際實現的所有特征進行描述。應當理解，在例如在任何工程 或設計項目中開發(fā)任何這種實際實現時，必須作出許多對于實現而言特定的決定來實現開 發(fā)者的具體目標，例如符合與系統(tǒng)有關及商業(yè)有關的約束，開發(fā)人員的具體目標可根據不 同的實現而不同。此外，應當理解，這種開發(fā)工作可能是復雜和耗時的，但盡管如此，對具有 本公開的益處的普通技術人員來說，這種開發(fā)工作將是設計、生產和制造的例行任務。當介紹本發(fā)明的各實施例的元件時，冠詞“一個”、“一種”、“該”和“所述”意圖表 示存在一個或多個該元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖為包括性的，且表示除了列 出的元件之外還可有另外的元件。將在下面進一步論述，本發(fā)明的實施例提供了一種用于使用冷噴涂沉積將金屬部 件連接在一起的系統(tǒng)和技術。如本文所用，術語“冷噴涂”(也稱為“冷氣動力噴涂”)指的 是使用運載氣體和收擴型噴槍來噴涂高速顆粒(“原料粉末”的顆粒)，而不需要例如焊接或一些其它噴涂過程中的氣體的任何燃燒。顆粒用足夠的能量沖擊金屬基底，例如金屬部件的表面，以使顆粒和基底變形，且在顆粒和基底之間產生金屬一金屬結合。在下面所描述 的實施例中，可通過定位各個部件的表面以形成期望接縫且對部件和接縫進行冷噴涂來將 某金屬部件連接到另一個金屬部件上。在冷噴涂顆粒沉積之后，可加熱連接的金屬部件，以 在顆粒和金屬部件之中進一步形成擴散結合。在另一個實施例中，可在期望接縫處、在金屬 部件中的一個或兩者中形成凹槽，從而使得顆?？赏ㄟ^冷噴涂而沉積到凹槽上。另外，對冷 噴涂過程的參數、顆粒的參數進行控制，以及對金屬部件進行加熱，可允許對由冷噴涂應用 產生的結合進行控制。圖1描繪了根據本發(fā)明的一個實施例的用于通過冷噴涂過程將金屬連接在一起 的系統(tǒng)10。系統(tǒng)可包括聯接到機器人臂14上的冷噴槍12、控制器16和工作臺18?？刂?器16可控制機器人臂14，以控制對一個或多個金屬部件和表面應用冷噴涂。噴槍12可接 收來自氣體源15 (例如加壓氣體罐或氣體供應系統(tǒng))的氣體?？蓪⑷魏晤愋偷臍怏w用作過 程氣體(process gas)，但是，通常使用的氣體是氦、氮、空氣或這些氣體的混合物。噴槍12 還可接收來自給料器17的原料粉末。在一些實施例中，來自氣體源的氣體可在被輸入冷噴 槍12中之前通過加熱裝備19。工作臺18可包括用于保持待加工的一個或多個金屬部件 20的固定支架或其它適當的裝置。工作臺18還可包括用于使待連接到一起的金屬部件旋 轉的馬達或其它適當的裝置。該裝置可為CNC控制的，以實現精密性和準確性。部件20可包括任何數量、類型、形狀或大小的部件。例如，部件20可包括燃氣輪 機部件，例如轉子、葉片、葉盤(blisk)和/或噴嘴。部件20可包括由任何工藝形成的金屬 部件，例如機械加工、鍛造、焊接和/或鑄造。另外，部件20可包括由相似的金屬制成的兩 個或更多個部件，或者由不同的金屬制成的兩個或更多個部件。在其它實施例中，部件可由 非金屬制成，例如陶瓷和聚合物。在連接非金屬的情況下，不能省略以下論述的熱處理。將在下面進一步論述，控制器16還可監(jiān)視和控制冷噴涂過程的各種參數。例如， 參數可包括冷噴涂的持續(xù)時間、冷噴涂的應用的次數、原料粉末的源、冷噴涂過程的溫度 (例如由過程氣體的溫度所控制)、過程氣體的質量流量、粉末原料的供給率，或者可由控 制器16監(jiān)視和控制的任何其它參數。系統(tǒng)10還可包括可由控制器16控制的烤爐22或者 其它適當的加熱裝備，以在應用冷噴涂之前加熱部件20。在一些實施例中，可手動地操作冷 噴槍12 (例如在沒有機器人臂14和/或控制器16的情況下)，從而使得操作員可直接操作 槍，且對部件20進行噴涂。圖2描繪了根據本發(fā)明的一個實施例的冷噴槍12的截面。冷噴槍12包括過程氣 體入口 26、原料粉末入口 28、溫度和壓力端口 30，以及隔板31。冷噴槍12的內部包括會聚 區(qū)32、喉部34、漸擴區(qū)36以及出口 38。通過槍的冷噴涂的流動大體由箭頭40指示。出口 38的截面積與喉部34的截面積的比率以及所使用的氣體的類型確定了過程氣體的離開速 率(例如離開馬赫值)。例如，較高的比率會輸送較高的氣體速度。過程氣體入口 26為高速氣體流提供入口，高速氣體流將原料粉末推入槍12中，通 過隔板31的端口 41進入會聚區(qū)32中，通過喉部34和漸擴區(qū)36，且從出口 38出來。例如 從氣體罐、壓縮機、氣體供應系統(tǒng)或者它們的組合，在相對高的壓力下提供通過入口 26提 供的過程氣體。在一些實施例中，過程氣體可基本包括氦、氮、空氣或者任何適當的氣體。在 一些實施例中，取決于噴涂參數，過程氣體可將原料顆粒加速到300米/秒至1200米/秒的速度。另外，還可將過程氣體加熱到約800°C，下面會進一步進行論述。粉末入口 28接收在待噴涂的金屬的基底上提供涂層的原料粉末。如本文所用，術 語“原料粉末”可指在冷噴涂過程中使用的任何大小、形狀和成分的顆粒。在一些實施例中， 顆?？稍诩s1微米至約250微米的范圍內，其中，在以下論述的實施例中使用了約10微米 至約25微米的大小(例如，給料器17中的原料粉末可包括處在這些范圍中的任何大小的 顆粒)。原料粉末的顆粒可為球形的、非球形的，或者任何其它形狀，或者它們的任何組合。原料粉末可為用以在部件20之間形成期望的接縫的任何適當的金屬或其它材 料。原料粉末可包括鋼、鎳、鋁、銅、鎢、鈦、任何其它金屬，或者它們的組合(例如合金等)。 原料粉末可與待連接的部件20的金屬相似或不同。另外，將在下面進一步論述，原料粉末 或者其成分可在冷噴涂過程期間改變。例如，過程可一個接一個地為噴涂提供一系列不同 的材料，同時提供多種不同的材料，或者它們的組合。此外，漸擴區(qū)36和出口 38可選擇成 以便影響冷噴涂的寬度。例如，取決于被噴涂的區(qū)域的寬度，槍 20可設計成以便提供窄的 噴束或者寬的噴束。溫度和壓力端口 30可接收配置成以便將槍12中的過程氣體和原料粉末的溫度和 壓力量度提供給控制器26的傳感器?？刂破?6可基于從端口 30處的溫度和壓力傳感器 中接收到的反饋來調節(jié)冷噴涂過程的參數。例如，控制器16可調節(jié)加熱器輸出、閥位置、氣 體的流率、粉末的流率，或者任何其它參數。在槍12的內部，原料粉末被加速到非常高的速度，從而使得粉末沖擊被噴涂的部 件，以形成金屬一金屬結合。漸擴區(qū)36中的加壓的過程氣體的膨脹幫助使顆粒加速到高的 速度。在一個實施例中，顆?？蛇_到約300米/秒、400米/秒、500米/秒、600米/秒、700 米/秒、800米/秒、900米/秒、1000米/秒、1100米/秒和約1200米/秒的速度。會聚 區(qū)32、喉部34和漸擴區(qū)36幫助使與過程氣體結合的原料顆粒加速到高的速度，以進行冷噴 涂過程。原料粉末的顆粒大體被加速到高到足以降低在傳輸到被噴涂的部件期間發(fā)生任何 飛行中的氧化或其它反應的可能性的速度。被噴涂的部件的表面處的高速沖擊會打破顆粒和/或金屬部件的表面上的任何 氧化物，且使顆粒變形，從而確保顆粒粘附到部件的表面上。由于在沖擊之后的迅速的冷處 理，在冷噴涂期間以高應變率實現了高應變值。在原料粉末的顆粒和被噴涂的部件的金屬 表面之間的、沖擊下的純的金屬一金屬接觸和高的局部溫度，在顆粒和金屬部件之間產生 了結合。該結合是由在被噴涂的部件區(qū)域上方的顆粒涂層形成的?？赏ㄟ^重復進行冷噴涂 過程來建立顆粒的這個涂層。將在下面進一步論述，通過使用適當的粉末成分，可通過由冷 噴涂涂層形成的結合來連接相似的或不同的金屬部件。圖3是描繪了根據本發(fā)明的一個實施例的、用于使用冷噴涂來連接兩個金屬部件 的過程50的圖示。首先，在步驟52中，待連接的第一部件54和第二部件56可放置成彼此 鄰近，且以期望的構造對齊，以產生接縫58。如圖3所示，第一部件54包括將連接到第二部 件56的表面62上的表面60。因此，當準備進行連接時對齊彼此鄰近的部件54和56時，將 第一部件54的表面60放置成鄰近第二部件56的表面62。應當理解，表面60和62可為任 何大小、形狀或外形。在步驟64中，對部件54和56以及接縫58應用冷噴涂，以將顆粒沉積在部件54和 56以及接縫58上。冷噴涂沿著第一部件54的表面60和第二部件56的表面62之間的交接處提供冷噴涂沉積涂層65。如上所述，高速冷噴涂顆粒的沖擊會在顆粒與部件54和56 之間產生金屬一金屬結合。顆粒與表面60和62之間的金屬一金屬結合在接縫58處將兩 個部件54和58連接在一起。有利地，冷噴槍20的靈活性和瞄準允許在表面60、表面62和 接縫58的任何大小、形狀和/或外形上進行冷噴涂?？赏ㄟ^調節(jié)槍12離接縫58的距離、 調節(jié)來自槍12的噴涂的寬度和/或調節(jié)顆粒的速度(例如通過選擇過程氣體)，來控制涂 層5的寬度。另外，部件54和56可按任何定向對齊，例如，水平地、豎直地或者成任何角度 對齊。在冷噴涂顆粒沉積和顆粒涂層65形成之后，可在例如烤爐或其它適當的裝置中對部件54和56進行熱處理(框66)，以使擴散結合在冷噴涂涂層65與表面60和62之間 以及在表面60和62之間擴展?？扇Q于材料來選擇熱處理的溫度和持續(xù)時間，且其可選 擇成以便形成任何深度的擴散結合。因此，由冷噴涂涂層65產生的擴散結合可延伸到表面 60和62下任何距離。在熱處理之后，可對部件進行機械加工(框68)，以獲得所連接的部 件54和56的期望的尺寸、形狀和大小。圖4是描繪了根據本發(fā)明的另一個實施例的、用于使用冷噴涂來連接兩個金屬部件的過程70的圖示。首先，在步驟72中，待連接的第一部件74和第二部件76可放置成彼 此鄰近，且沿著交接處77以期望的構造對齊。凹槽78例如可通過機械加工或其它適當技 術沿著交接處77形成于部件74和76上，以為沉積提供凹陷區(qū)。凹槽在第一部件74上產 生凹面80，且在交接處77的相對側上、在第二部件76上產生凹面82。與以上在圖3所論述的實施例相比，凹槽78的形成使得能夠增加在部件74和76 之間的連接的深度。另外，可改變凹槽78的深度，以控制連接的深度。第一部件74的凹面 80通過凹槽78中的冷噴涂涂層的沉積而連接到第二部件76的凹面82上。在一些實施例 中，在沿著交接處77將部件放置在一起以進行連接之前，凹槽78可單獨地形成于各個部件 74禾口 76中。在步驟84中，在凹槽78形成之后，冷噴涂顆粒可沉積到凹槽78中，且沉積到表面 80和82上，以形成涂層86。再次，如上所述，冷噴涂的高速顆粒會在顆粒與表面80和82 之間產生金屬一金屬結合。凹槽78中的沉積涂層86會結合第一部件74的表面80和第二 部件76的表面82，以在部件74和76之間形成接縫88。如上所述，凹槽78的深度控制由 涂層86形成的接縫88的深度。再次，冷噴槍20的靈活性和瞄準允許在表面80、表面82和 凹槽78的任何大小、形狀和/或外形上進行冷噴涂。例如，凹槽78可為平的、有角度的、彎 曲的、環(huán)形的，以及/或者它們的任何組合。例如，凹槽78可具有V形、U形、長方形或者任 何其它適當的形狀。另外，部件54和56可按任何定向對齊，例如，水平地、豎直地，或者成 任何角度74和76而對齊。在顆粒的冷噴涂沉積以及涂層86形成于凹槽78中之后，可在例如烤爐或其它適當的裝置中對部件74和76進行熱處理(框90)。熱處理幫助使擴散結合延伸超出冷噴涂 涂層86與表面80和82以及在表面80和82之間延伸。如上所述，可取決于材料來選擇熱 處理的溫度和持續(xù)時間，且其可選擇成以便形成任何期望深度的擴散結合(例如通過使擴 散結合延伸到超出表面80和82任何距離)。在熱處理之后，可對部件進行機械加工(框 92)，以獲得連接的部件74和76的期望的尺寸、形狀和大小。圖5描繪了用于使用如上所述的冷噴涂來控制兩個金屬部件的連接的過程100的一個實施例。例如，過程100可與圖3和4所示的技術一起使用。過程100可包括基于待 連接的金屬和接縫的期望的微結構和屬性來控制和選擇參數。應當理解，任何參數和過程 100的所述步驟在任何實施例中均可省略或者可包括在其中。例如可由用于執(zhí)行存儲在有 形的計算機可讀介質上的過程100的一個或多個步驟的代碼，在計算機上執(zhí)行過程100的 任何或所有步驟。在框102中，可選擇冷噴涂沉積的參數。這些參數可包括過程氣體的成分、過程氣 體的溫度、涂層各次應用的持續(xù)時間，以及涂層的數量。如上所述，過程氣體可為氦、氮、空 氣、任何適當的氣體，或者它們的任何組合。過程氣體的溫度可選擇成以便確保顆粒獲得高 的速度，以在沖擊到部件的金屬基底上之后產生金屬一金屬結合。在一個實施例中，可將過 程氣體加熱到大于400 V、500 V、600 V、700 V、800 V等。
另外，可選擇和控制冷噴涂涂層的各次應用的持續(xù)時間和涂層的數量。涂層的應 用的持續(xù)時間和涂層的數量可影響最終涂層的厚度，且因而影響被連接的部件之間的接縫 的厚度。涂層的厚度還可影響用于達到擴散結合的具體深度的加熱的持續(xù)時間。使用冷噴 涂的特別的優(yōu)點在于，由于對原料材料和靠近涂層的基底進行的非常高的水平的冷處理， 所觀察到的擴散率大體高于在以傳統(tǒng)的方式(例如鑄造、鍛造等)制備的材料中觀察到的 那些。因此，可在相對較短的加熱時間里產生相對較深的擴散結合。在框104中，可選擇原料粉末(即冷噴涂顆粒)的參數。例如，可選擇顆粒的形態(tài)、 大小和成分。如上所述，顆粒可為任何大小的顆粒，例如納米大小的顆粒、細粒大小的顆粒， 或者任何適當的大小。在一些實施例中，顆粒的范圍可為從約1微米至約250微米(例如， 原料粉末中的顆?？稍诒疚乃_的范圍的任何大小或子范圍內)。顆粒的成分可與被連 接的部件相同，或者該成分可與被連接的部件不同。這種成分可包括鋼、鎳、鋁、銅、鎢、鈦、 任何其它金屬，或者它們的組合(例如合金等)。另外，顆?？砂硗獾牟牧?，例如碳(例 如碳化物)。在一個實施例中，原料粉末的顆?？蔀殇撘绘?。另外，在一些實施例中，顆粒的 成分可根據應用的持續(xù)時間而改變。例如，當連接兩個不同的金屬部件時，可改變顆粒的成 分，因為冷噴涂沉積是從一個金屬部件到另一個金屬部件來應用的。接下來，在框106中，可定位待連接的金屬部件，如以上圖3和4中所述。例如，可 使將組成接縫的各個部件的表面定位成彼此鄰近。另外，如果凹槽將形成于部件中，如圖4 所述，則部件可定位成使得凹槽可以形成于期望的接縫處。在一些實施例中，可在冷噴涂沉積之前或期間加熱待連接的金屬部件。在其它實 施例中，可從過程100中省略在冷噴涂沉積之前或期間對金屬部件的加熱?？墒褂脤ΥB 接的部件的加熱，來控制由冷噴涂涂層和部件形成的結合(部)的微結構和屬性。例如，在 連接鋼合金部件的一個實施例中，可使用加熱來更改鋼合金的晶界，以較好地制備鋼合金 部件的表面，以與冷噴涂涂層的顆粒形成結合。這個微結構可進一步由對部件的加熱的持 續(xù)時間和溫度來控制。在一些實施例中，部件可從約200°c加熱到被連接的部件的熔點。在框110中，可通過冷噴涂來應用顆粒，以在被連接的部件的交接處處形成涂層。 例如，可將冷噴涂應用于待連接的部件的表面上(如圖3所述)，或者應用于形成于部件中 的凹槽上(如圖4所述)?；谝陨线x擇的冷噴涂參數，可在過程氣體的特定溫度下、對于 各個噴層以選定的持續(xù)時間、且針對選定數量的涂層來執(zhí)行冷噴涂(如框102所述)。另 夕卜，所使用顆粒可基于選定的原料參數(如框104所述)。
在沉積冷噴涂涂層之后，可在例如烤爐中或者通過任何其它適當的裝置對金屬部 件和結合(部)進行熱處理(框112)。在一些實施例中，可在高于200°C、30(TC、40(rC、 500°C、600°C、700°C、800°C、900°C、1000°C、高達待連接的部件的熔點的溫度下進行熱處 理。另外，在一些實施例中，對某些冷噴涂參數的選擇可使得能夠最大程度地減少熱處理或 者消除熱處理。例如，以足夠的過程氣體溫度以及足夠數量的冷噴涂涂層，由冷噴涂沉積產 生擴散結合可能就足夠了，而不需要另外的熱處理。在部件之間形成結合之后，部件可能會 經歷最終機械加工，以達到期望的尺寸、大小和形狀。
現在轉到附圖，且首先參看圖6，示出了燃氣輪機系統(tǒng)200的一個實施例的簡圖。 如以上詳細地論述，可使用所公開的實施例來連接各種金屬部件，以形成渦輪機系統(tǒng)200 中的各種構件。簡圖包括燃料噴嘴202、燃料供應204和燃燒室206。如所描繪的，燃料供 應204將液體燃料或氣體燃料(例如天然氣)傳送到渦輪機系統(tǒng)200，通過燃料噴嘴202進 入燃燒室206中。將在下面論述，燃料噴嘴202構造成以便噴射燃料，且使燃料與壓縮空氣 混合成改進的燃料_空氣混合物。燃燒室206點燃且燃燒燃料_空氣混合物，然后將熱的 加壓廢氣傳送進入渦輪208中。廢氣經過渦輪208中的渦輪葉片，從而驅動渦輪208旋轉。 而渦輪208中的葉片和軸209之間的聯接將使軸209旋轉，軸209也聯接到渦輪機系統(tǒng)200 各處的若干構件上，如圖所示。最后，燃燒過程的排氣可通過排氣出口 220離開渦輪機系統(tǒng) 200。在渦輪機系統(tǒng)200的一個實施例中，包括作為壓縮機222的構件的壓縮機槳葉或 葉片。壓縮機220內的葉片可聯接到軸209上，且將在軸209由渦輪208驅動而旋轉時旋 轉。壓縮機220可通過空氣進口 224將空氣吸入渦輪機系統(tǒng)200中。另外，軸209可聯接 到負載226上，負載226可通過軸209的旋轉被供以動力。如所理解的，負載226可為可 通過渦輪機系統(tǒng)200的旋轉輸出產生功率的任何適當的裝置，例如發(fā)電設備或外部機械負 載。例如，負載226可包括發(fā)電機、飛機的推進器等。空氣進口 224通過適當的機構(例如 冷空氣進口)將空氣230吸入渦輪機系統(tǒng)200中，以隨后通過燃料噴嘴202使空氣230與燃 料供應204混合。將在下面詳細地論述，可供給由渦輪機系統(tǒng)200引入的空氣230，且通過 使壓縮機220內的葉片旋轉將之壓縮成加壓空氣。然后可將加壓空氣供給到燃料噴嘴202 中，如由箭頭232所示。然后燃料噴嘴202可使加壓空氣和燃料混合，如標號234所示，以 產生燃燒的最優(yōu)混合比，例如使燃料更加充分地燃燒的燃燒，以便不浪費燃料，或者不造成 過量的排放。渦輪機系統(tǒng)200的一個實施例包括燃料噴嘴202內的某些結構和構件，以改 進空氣燃料混合，從而提高性能且降低排放。圖7顯示了渦輪機系統(tǒng)200的一個實施例的剖面?zhèn)纫晥D。如所描繪的，該實施例 包括壓縮機220，壓縮機220聯接到環(huán)形排列的燃燒室206上。例如，六個燃燒室206位于 所示渦輪機系統(tǒng)200中。各個燃燒室206均包括一個或多個燃料噴嘴12，燃料噴嘴12將空 氣燃料混合物供給到位于各個燃燒室206內的燃燒區(qū)。例如，各個燃燒室206可包括成環(huán) 形或其它合適的布置的一個或多個燃料噴嘴202?？諝馊剂匣旌衔镌谌紵?06內的燃燒 將會使渦輪208內的槳葉或葉片隨著廢氣朝排氣出口 220傳送而旋轉。將在下面詳細地論 述，燃料噴嘴202的某些實施例包括多種獨特的特征，以改進空氣燃料混合物，從而改進燃 燒、降低不合需要的排氣排放，并且改進燃料消耗。雖然僅示出和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領域技術人員將會想到許多修改和改變。因此要理解的是，所附權利要求書意圖覆蓋落在本發(fā)明的真實精神內的所有這樣的修改和改變。
權利要求
一種方法(100)，包括對齊第一金屬部件(54)和第二金屬部件(56)，以產生接縫(58)；以及將材料(65)冷噴涂在所述第一金屬部件(54)和所述第二金屬部件(56)上，以在所述接縫(58)處形成結合。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在冷噴涂所述材料(65)之 后，加熱所述第一金屬部件(54)、所述第二金屬部件(56)和所述接縫(58)。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在冷噴涂所述材料(65)期 間，加熱所述第一金屬部件(54)、所述第二金屬部件(56)和所述接縫(58)。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在冷噴涂所述材料(65)之 后，對所述第一金屬部件(54)、所述第二金屬部件(56)或者它們的組合進行機械加工。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，冷噴涂所述材料(65)包括一個接一個地 沉積多個不同材料層。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金屬部件(54)的金屬與所述第 二金屬部件(56)的金屬不同。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料(65)包括所述第一部件(54)的 金屬、所述第二部件(56)的金屬或者它們的組合。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述接縫(88)處，在所述第一金屬部件(74)、所述第二金屬部件(76)或者它們組合 中形成凹槽(78)。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法包括將所述材料冷噴涂到所述 凹槽(78)中。
10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括加熱所述冷噴涂的過程氣體。
11.一種系統(tǒng)(10)，包括控制器(16)，所述控制器(16)配置成以便控制冷噴槍(12)，以在第一金屬部件(54) 和第二金屬部件(56)之間形成結合。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括所述冷噴槍(12)。
13.根據權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括聯接到所述控制器(16) 和所述冷噴槍(12)上的機器人臂(14)。
14.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括氣體源(15)。
15.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括原料源(17)。
16.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括加熱裝備(22)，以加熱所 述第一金屬部件(54)和所述第二金屬部件(56)來使所述第一金屬部件(54)擴散結合到 所述第二金屬部件(56)上。
17.根據權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(16)配置成以便控制流過 所述冷噴槍(12)的氣體的溫度、來自所述冷噴槍(12)的噴涂的持續(xù)時間，以及來自所述冷 噴槍(12)的噴涂的次數。
18.根據權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一金屬部件(54)、所述第二金屬 部件(56)或它們的組合包括渦輪機(200)的轉子、葉片、葉盤、噴嘴或它們的組合。
19.一種方法(100)，包括對齊第一非金屬部件(54)和第二非金屬部件(56)，以產生接縫(58)；以及 將材料(65)冷噴涂在所述第一非金屬部件(54)和所述第二非金屬部件(56)上，以在 所述接縫(58)處形成結合。
20.根據權利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一非金屬部件(54)包括陶瓷或 聚合物，且所述第二非金屬部件(56)包括陶瓷或聚合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用冷噴涂技術連接金屬部件的系統(tǒng)和方法。公開了用于通過冷噴涂將兩個或更多個部件(20)連接在一起的系統(tǒng)(10)和方法(100)。在一個實施例中，第一部件(54)和第二部件(56)可對齊在一起，以產生接縫(58)。通過將材料(65)冷噴涂到第一金屬部件(54)和第二金屬部件(56)上以在接縫(58)處形成結合而將部件連接起來。公開了一種包括控制器(16)的系統(tǒng)(100)，控制器(16)配置成以便控制冷噴槍(12)，以在第一金屬部件(54)和第二金屬部件(56)之間形成結合。
文檔編號B23K31/02GK101797669SQ20101000396
公開日2010年8月11日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權日2009年1月7日
發(fā)明者E·卡拉 申請人:通用電氣公司