專利名稱:機(jī)器部件及制造和修補(bǔ)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及制造機(jī)器部件，且更具體而言，涉及在機(jī)器部件上形成堆焊硬化層的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
絕大多數(shù)已公知的渦輪葉片被聯(lián)接至中心葉轂，所述中心葉轂被附接至從動軸，且相對于所述葉轂和從動軸的軸線大體上徑向地設(shè)置葉片。葉片包括翼面，且高能驅(qū)動流體沖擊翼面并傳遞轉(zhuǎn)動能，所述轉(zhuǎn)動能進(jìn)一步使軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。一些已公知的燃?xì)廨啓C(jī)葉片在相關(guān)聯(lián)的翼面的外部末端處具有圍帶。葉片圍帶被嵌套在接近彼此的位置處。許多已公知的渦輪葉片圍帶具有以切口形式存在的機(jī)械互鎖特征，所述切口由于其形狀與字母Z十分相像而通常被稱作“Z形切口”，所述切口允許每個(gè)葉片在其圍帶處與相鄰的葉片產(chǎn)生物理互鎖。
存在多種可能會導(dǎo)致Z形切口區(qū)域產(chǎn)生磨損的機(jī)制。例如，在引擎的工作過程中，相鄰葉片彼此之間且相對于葉轂可能存在微小但連續(xù)的振動。上面提到的互鎖特征有利于減輕翼面振動，以進(jìn)一步減小工作過程中在葉片內(nèi)誘發(fā)的應(yīng)力。由于葉片中產(chǎn)生的振動是通過圍帶的Z形切口的緊公差得以減輕的，因此當(dāng)相鄰的切口彼此之間產(chǎn)生摩擦?xí)r，這種狀況可能增大圍帶的Z形切口附近產(chǎn)生的磨損。
進(jìn)一步地，在引擎啟動工作的過程中，由于圍帶、翼面和葉轂(以及與流體接界的所有其它部件)的溫度在每個(gè)單獨(dú)部件內(nèi)將會產(chǎn)生變化且與其它相鄰的部件相比將會產(chǎn)生變化，并且引擎被加速至工作速度，因此葉片和圍帶將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)以使得切口將不時(shí)地彼此接觸，即實(shí)現(xiàn)互鎖狀況。此外，在引擎停止工作的過程中，部件溫度將產(chǎn)生變化，該溫度變化大體上與跟啟動過程相關(guān)聯(lián)的變化是相反的，且在所述工作過程中引擎將產(chǎn)生減速，從而使得葉片和圍帶將產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，使得切口將不會彼此接觸，即實(shí)現(xiàn)非互鎖狀況。
通常，圍帶材料不具有耐受由于接觸和摩擦的長期積聚效應(yīng)產(chǎn)生的硬度特征。切口的表面材料傾向于產(chǎn)生磨損。當(dāng)切口產(chǎn)生磨損時(shí)，上面提到的扭轉(zhuǎn)和振動效應(yīng)將得到增強(qiáng)，且維護(hù)停止，并且必須更頻繁地進(jìn)行修補(bǔ)。因此，Z形切口通常與跟基底材料相容且具有與基底材料相比增加的硬度特征的保護(hù)材料一起使用，從而有利于減輕切口區(qū)域的易磨損性。該工藝通常被稱作堆焊硬化工藝且所使用的相關(guān)材料被稱作堆焊硬化材料。可通過焊接、噴涂或釬焊形成堆焊硬化材料層。通常，噴涂方法可能無法提供一些焊接和釬焊方法所實(shí)現(xiàn)的長期結(jié)果。
利用包括鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)、激光焊接和等離子電弧焊接方法的熔焊方法的堆焊硬化工藝存在將變量引入堆焊硬化工藝的潛在可能，這樣就降低了無缺陷層形成過程的可重復(fù)性。這種情況傾向于增加焊后檢查以及補(bǔ)焊行為的次數(shù)和持續(xù)時(shí)間。例如，焊接缺陷通常包括焊接裂紋、形成多孔堆焊硬化層、堆焊硬化層結(jié)合不良和堆焊硬化層附著不良、堆焊硬化材料和基底發(fā)生氧化、以及由于形成熱影響區(qū)域而產(chǎn)生基底裂紋。
發(fā)明內(nèi)容在一個(gè)方面中，提供了一種制造機(jī)器部件的方法。所述方法包括制備至少一部分機(jī)器部件表面以接收燒結(jié)預(yù)成型件。所述方法還包括形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的混合堆焊硬化混合物，所述步驟包括使至少一種堆焊硬化材料的預(yù)定部分與至少一種釬焊材料的預(yù)定部分相結(jié)合。所述方法進(jìn)一步包括形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件。所述預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件具有預(yù)定尺寸。所述方法還包括形成所述燒結(jié)預(yù)成型件且將所述燒結(jié)預(yù)成型件放置在所述機(jī)器部件上。所述方法進(jìn)一步包括通過釬焊將所述燒結(jié)預(yù)成型件固定聯(lián)接到至少一部分所述機(jī)器部件上。
在另一個(gè)方面中，提供了一種修補(bǔ)機(jī)器部件的方法。所述方法包括制備要進(jìn)行修補(bǔ)的至少一部分機(jī)器部件。所述機(jī)器部件具有基底，所述基底具有表面，且至少一部分所述基底表面具有預(yù)定的材料成分。制備所述部件包括去除表面下的材料變形部分，通過在所述表面上形成與所述基底材料相容的材料層而填充表面孔隙且通過將所述表面機(jī)加工達(dá)到預(yù)定尺寸而減少表面不規(guī)則部分。所述方法還包括通過使至少一種堆焊硬化材料的預(yù)定部分與至少一種釬焊材料的預(yù)定部分相結(jié)合而形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的混合堆焊硬化混合物。所述方法進(jìn)一步包括形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件，所述預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件具有預(yù)定尺寸。所述方法還包括形成所述燒結(jié)預(yù)成型件且將所述燒結(jié)預(yù)成型件放置在所述機(jī)器部件上。所述方法還包括通過釬焊將所述燒結(jié)預(yù)成型件固定聯(lián)接到至少一部分所述機(jī)器部件上。
在又一個(gè)方面中，提供了一種機(jī)器部件。所述機(jī)器部件包括基底。所述基底包括表面且至少一部分所述基底表面包括預(yù)定的材料成分。所述機(jī)器部件還包括混合堆焊硬化材料層。通過將燒結(jié)預(yù)成型件釬焊到所述基底表面上而在至少一部分所述基底表面上形成所述混合堆焊硬化材料層。所述燒結(jié)預(yù)成型件包括釬焊材料和堆焊硬化材料的混合物。
圖1是典型的燃?xì)廨啓C(jī)引擎的一部分的側(cè)部透視圖；圖2是可與圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)引擎一起使用的沒有堆焊硬化層的多個(gè)渦輪葉片圍帶的不連續(xù)頂部透視圖；圖3是對圖2所示的渦輪葉片圍帶進(jìn)行堆焊硬化處理的典型方法的流程圖；圖4是可被施加到圖2所示的渦輪葉片圍帶上的預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的平板的頂部透視圖；圖5是具有聯(lián)接在一起的燒結(jié)堆焊硬化預(yù)成型件的圖2所示的圍帶的不連續(xù)透視圖；和圖6是可與圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)引擎一起使用的具有堆焊硬化部的渦輪葉片圍帶的不連續(xù)頂部透視圖。
具體實(shí)施方式圖1是典型的燃?xì)廨啓C(jī)引擎100的一部分的側(cè)部透視圖。引擎100具有被聯(lián)接至葉轂104的多個(gè)渦輪葉片102。在典型實(shí)施例中，葉片102是第三級輪葉。葉轂104被聯(lián)接至輪機(jī)軸(圖1中未示出)。每個(gè)葉片102具有相應(yīng)的翼面106和位于翼面106的徑向最遠(yuǎn)末端處的被固定聯(lián)接到翼面106上的相應(yīng)的渦輪葉片圍帶108。每個(gè)圍帶108具有兩個(gè)相應(yīng)的相對Z形切口110，圖中僅示出了每個(gè)圍帶108上的一個(gè)Z形切口。突部112有利于將大體上呈弓形的密封環(huán)(圖1中未示出)聯(lián)接至圍帶112從而有利于減少葉片102沿周向的移動和振動。圖2示出了被粗體虛線圍繞的由附圖標(biāo)記2表示的圖1所示的部分。
在一個(gè)實(shí)施例中，引擎100是MS9001FA引擎，所述引擎有時(shí)被稱作9FA引擎，在商業(yè)上可從General Electric Company，Greenville，South Carolina得到所述引擎。本發(fā)明不限于任何一種特定引擎且可與其它引擎結(jié)合植入，所述其它引擎例如包括General ElectricCompany的型號為MS6001FA(6FA)，MS6001B(6B)、MS6001C(6C)、MS7001FA(7FA)、MS7001FB(7FB)和MS9001FB(9FB)的引擎。
圖2是可與燃?xì)廨啓C(jī)引擎100一起使用的沒有堆焊硬化部的渦輪葉片圍帶108的不連續(xù)頂部透視圖。如圖所示的圍帶108在每一端上具有Z形切口110。Z形切口110具有配合表面114。圖中示出了翼面106(用輪廓線表示)和突部112沿該取向的透視圖。
圍帶108具有可由超合金材料形成的基底。超合金通常為鎳基合金或鈷基合金，其中超合金中的鎳或鈷的量按重量計(jì)算是唯一最多的元素。示例性的鎳基超合金包括重量百分比至少為約40％的鎳(Ni)和選自包括鈷(Co)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉿(Hf)、硼(B)、碳(C)和鐵(Fe)的組群中的至少一種組分。鎳基超合金的代表性實(shí)例包括，但不限于商標(biāo)名為Inconel、Nimonic、Rene(例如Rene80-、Rene95、Rene142和ReneN5合金)和Udimet的合金且包括定向固化和單晶超合金。示例性鈷基超合金包括重量百分比至少為約30％的鈷，和選自包括鎳、鉻、鋁、鎢、鉬、鈦和鐵的組群中的至少一種組分。鈷基超合金的代表性實(shí)例包括商標(biāo)名為Haynes、Nozzaloy、Stellite和Ultimet的合金。
圖3是對渦輪葉片圍帶108進(jìn)行堆焊硬化處理，且更具體而言對相關(guān)聯(lián)的Z形切口110(如圖2所示)進(jìn)行處理，的典型方法200的流程圖。典型方法200中的方法步驟202是制備渦輪葉片圍帶的Z形切口110的表面114(如圖2所示)。對在還未在引擎100內(nèi)使用的圍帶108上實(shí)施的步驟202包括去除可能在使用過程中積聚起來的任何疏松的表面污染物的子步驟。這些表面污染物可能包括在貯存過程中沉積的疏松的灰塵和砂礫。步驟202還包括用于去除施加的涂層材料的子步驟。在制造過程中，任何施加到葉片102上的涂層(如圖1所示)也可能已沉積在表面114上。通常，存在渦輪葉片涂層可能對方法200中隨后進(jìn)行的包括材料結(jié)合工藝的步驟產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，步驟202包括用于從Z形切口配合表面114上，例如在葉片102的制造和貯存過程中可能已經(jīng)形成的氧化表面層，去除冶金雜質(zhì)的子步驟。此外，步驟202包括去除通常在制造工藝過程中形成的表面不規(guī)則部分的子步驟。如上所述的用于制備表面的方法通常利用緩和的洗滌劑、軟磨料和輕微的機(jī)加工。
另一種可選方式是，可在已經(jīng)在引擎100內(nèi)使用過、已經(jīng)被除去以便進(jìn)行檢查且計(jì)劃進(jìn)行修補(bǔ)的圍帶108上實(shí)施方法步驟202。在實(shí)施步驟202之前，設(shè)想已經(jīng)利用本領(lǐng)域眾所周知的慣用拆卸方法從引擎部段100上除去了圍帶108。圍帶108可與翼面106分離以便有利于進(jìn)一步實(shí)施與圍帶108相關(guān)聯(lián)的方法步驟。另一種可選方式是，圍帶108可保持被聯(lián)接至翼面106的狀態(tài)以便有利于組合與葉片102相關(guān)聯(lián)的多種維護(hù)行為。在實(shí)施上述子步驟之前，圍帶108可能需要附加的預(yù)備子步驟。在使用期間，圍帶108經(jīng)受多種環(huán)境條件，所述環(huán)境條件可能改變基底的材料狀態(tài)，例如可能由于工作瞬間誘發(fā)的溫度梯度而導(dǎo)致產(chǎn)生小裂紋。這些附加的子步驟包括去除表面下的材料變形部分。為了去除更接近表面的變形部分，利用軟磨料對機(jī)器部件的基底表面進(jìn)行打磨以形成配合表面可能更為有利。對于那些距離表面更深的變形部分而言，利用氣動或電動研磨機(jī)對至少一部分機(jī)器部件的基底表面進(jìn)行打磨可能更為有利。附加的子步驟是填充由于上述打磨行為而形成的表面孔隙，或在使用工作過程中由于與高能流體或任何潛在攜帶的顆粒污染物之間產(chǎn)生物理相互作用而形成的名義凹坑。通常通過在Z形切口配合表面114上形成與基底材料相容的一層材料層而實(shí)施填充孔隙的步驟。此外，附加的子步驟是通過將表面機(jī)加工達(dá)到預(yù)定尺寸而減少表面不規(guī)則部分。通常通過輕微機(jī)加工利用軟磨料實(shí)施該子步驟。
典型方法200中的方法步驟204是形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件(PSP)的混合堆焊硬化混合物。步驟204包括使至少一種堆焊硬化材料的預(yù)定部分與至少一種釬焊材料的預(yù)定部分相結(jié)合以形成混合堆焊硬化材料。在典型實(shí)施例中，堆焊硬化材料是以粉末形式存在的TribaloyT800。T800是一種由Deloro Stellite Inc.，Belleville，Ontario，Canada生產(chǎn)的鈷基堆焊硬化合金且在商業(yè)上可從Morgan AdvancedCeramics，Haywood，California的子公司W(wǎng)ESGO Ceramics得到T800。T800具有以近似的重量百分比表示的下列組成成分
Co 余量Mo 27.00-30.00Cr 16.50-18.50Si 3.00-3.80Fe 最大1.50Ni 最大1.50O 最大0.15C 最大0.08P 最大0.03S 最大0.03
T800粉末中的鉻含量有利于減輕氧化和腐蝕。
另一種可選方式是，可使用有時(shí)被稱作CM-64和CM64的CoastMetal 64。在商業(yè)上可從Morgan Advanced Ceramics，Haywood，California的子公司W(wǎng)ESGO Ceramics得到CM-64。CM-64具有以近似的重量百分比表示的下列組成成分
Co 余量Cr 26.00-30.00W 18.00-21.00Ni 4.00-6.00V 0.75-1.25C 0.70-1.00B 0.005-0.10Fe 最大3.00Mg 最大1.00Si 最大1.00Mo 最大0.50
在典型實(shí)施例中，釬焊材料是以粉末形式存在的MAR M-509B。在商業(yè)上可從Morgan Advanced Ceramics，Haywood，California的子公司W(wǎng)ESGO Ceramics得到M-509B。M-509B是具有硼添加劑的鈷基釬焊合金，且具有以近似的重量百分比表示的下列組成成分
Co 余量Cr 22.00-24.75Ni 9.00-11.00W 6.50-7.60Ta 3.00-4.00B 2.60-3.16C 0.55-0.65Zr 0.30-0.60Ti 0.15-0.30Fe 最大1.30Si 最大0.40Mn 最大0.10S 最大0.02
上述硼添加劑的重要性將在下面進(jìn)行描述。
在典型實(shí)施例中，T-800/CM-64與MAR-M-509B之比為80％-85％的T-800/CM-64與20％-15％的MAR-M-509B。另一種可選方式是，可利用的T-800/CM-64與MAR-M-509B之比為90％-60％的T-800/CM-64與10％-40％的MAR-M-509B。當(dāng)MAR-M-509B的百分比增加時(shí)，化合物的釬焊溫度和耐磨損性傾向于降低。
典型方法200中的方法步驟206是形成預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件。步驟20包括使PSP的混合堆焊硬化混合物形成與具有預(yù)定厚度的平板大體上相似的形狀。通常，基于Z形切口110的最終尺寸預(yù)先確定該厚度。通常，該厚度在0.203厘米(cm)(0.080英寸(in))至0.254cm(0.100 in)的范圍內(nèi)。
典型方法200中的方法步驟208是形成燒結(jié)預(yù)成型件。步驟208包括對PSP平板預(yù)成型件進(jìn)行燒結(jié)的子步驟。通過在恒溫調(diào)節(jié)燒結(jié)爐內(nèi)在預(yù)定時(shí)期內(nèi)將PSP平板加熱至預(yù)定溫度以便在PSP中獲得小于2％的孔隙率而實(shí)施對預(yù)成型件的燒結(jié)?；旌隙押赣不旌衔镏械拟F焊粉末和堆焊硬化粉末被允許進(jìn)行熔化且彼此混合，即彼此擴(kuò)散，以形成大體上均質(zhì)的混合物。在結(jié)束燒結(jié)后，PSP平板預(yù)成型件被允許進(jìn)行冷卻。圖4是平板組件300的頂部透視圖，所述平板組件包括可被施加到渦輪葉片圍帶的Z形切口110(如圖2所示)上的燒結(jié)平板302。如圖所示，燒結(jié)平板302被擱放在成形托盤304上。步驟208還包括從燒結(jié)平板302上取出燒結(jié)預(yù)成型件(圖4中未示出)的第二子步驟。通過利用激光切割工具或水噴射切割工具從燒結(jié)平板上取出燒結(jié)預(yù)成型件。燒結(jié)預(yù)成型件具有大體上與跟Z形切口110的預(yù)定最終尺寸相關(guān)聯(lián)的那些尺寸相似的預(yù)定尺寸。
典型方法200中的方法步驟210是將燒結(jié)預(yù)成型件放置在渦輪葉片圍帶的Z形切口110上。圖5是具有聯(lián)接在一起的燒結(jié)堆焊硬化預(yù)成型件402的圍帶108的不連續(xù)透視圖。通過至少一個(gè)不連續(xù)的定位焊點(diǎn)404將預(yù)成型件402保持在Z形切口110的配合表面114上的適當(dāng)位置處。在典型實(shí)施例中，利用兩個(gè)定位焊點(diǎn)以有利于將預(yù)成型件402附著到表面114上。通常，定位焊點(diǎn)的數(shù)量被保持為一個(gè)或兩個(gè)焊點(diǎn)以減輕在表面114上形成熱影響區(qū)的情況且減輕預(yù)成型件402產(chǎn)生變形的情況。通常，焊炬(圖5中未示出)足夠有力以形成透過堆焊硬化預(yù)成型件402的定位焊點(diǎn)404，同時(shí)在配合表面114的定位焊點(diǎn)404的位置處大體上僅造成基底的局部熔化。
另一種可選方式是，正如本領(lǐng)域中已公知地，具有預(yù)定厚度和化學(xué)組成的材料層可被插入到預(yù)成型件402與表面114之間以便有利于結(jié)合。例如，可使用化學(xué)組成為Ni 13Cr 4Si 4Fe 3B的商業(yè)上可得的鎳基合金Amdry915的薄箔。薄箔的厚度可為約1毫米(mm)(0.04英寸(in))至5mm(0.20 in)且其它尺寸可與表面114的尺寸大體上相似。
典型方法200中的方法步驟212是將燒結(jié)預(yù)成型件402釬焊到Z形切口配合表面114上。步驟212包括加熱循環(huán)子步驟和冷卻循環(huán)子步驟。在典型實(shí)施例中，加熱循環(huán)子步驟包括將在其兩個(gè)Z形切口110的每個(gè)切口上定位焊接有預(yù)成型件402的圍帶108安置于處在室溫即約21攝氏度(℃)(70華氏度())下的釬焊爐中。為了有利于結(jié)合工藝，可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已公知的方法在爐內(nèi)提供非氧化氣氛并提供在堆焊硬化預(yù)成型件402上誘發(fā)壓力的方法。為了獲得非氧化氣氛，在爐中形成壓力為約0.067帕斯卡(Pa)(0.5豪托)或更低的真空。(爐以約14℃/分鐘(25/分鐘)的速率被加熱至約650℃(1200)。一旦達(dá)到約650℃(1200)，則保持該溫度達(dá)約30分鐘。隨后爐溫以約14℃/分鐘(25/分鐘)的速率升高至約980℃(1800)。一旦達(dá)到約980℃(1800)，則保持該溫度達(dá)約30分鐘。隨后爐溫以約19℃/分鐘(35/分鐘)的速率升高至約1204至1218 ℃(2200至2225)的溫度。一旦達(dá)到約1204至1218℃(2200至2225)，則保持該溫度達(dá)約20分鐘。
此外，在典型實(shí)施例中，冷卻循環(huán)子步驟包括將內(nèi)部置有圍帶108的釬焊爐以控制方式冷卻至約1120℃(2050)且保持該溫度達(dá)約60分鐘。隨后該爐被進(jìn)一步冷卻至約815℃(1500)。該爐隨后被冷卻至約室溫。
在另一個(gè)可選實(shí)施例中，步驟212可與其它熱處理行為結(jié)合實(shí)施以縮短生產(chǎn)日程。例如，對于經(jīng)受附加或其它維護(hù)和修補(bǔ)行為的圍帶108而言，還可利用步驟212作為消除應(yīng)力的方法。此外，另一種可選方式是，對翼面106進(jìn)行的熱處理可與圍帶108結(jié)合實(shí)施。
典型方法200中的步驟212有利于在堆焊硬化預(yù)成型件402與配合表面114之間形成牢固結(jié)合。這至少部分是由于MAR M-509B釬焊粉末中所具有的硼(B)濃度的原因。步驟212利用擴(kuò)散結(jié)合的形式，其中在高溫下結(jié)合的材料表面產(chǎn)生的持久屈服和蠕變有利于去除兩種材料之間大體上所有的孔隙。硼傾向于從堆焊硬化預(yù)成型件402擴(kuò)散進(jìn)入配合表面114內(nèi)，由此有利于進(jìn)行擴(kuò)散結(jié)合工藝。通常，擴(kuò)散通過材料的硼的量越大且距離越遠(yuǎn)，則結(jié)合越牢固。在典型實(shí)施例中，硼擴(kuò)散有利于形成長度介于76微米(μm)(0.003英寸)與127微米(μm)(0.005英寸)之間的擴(kuò)散結(jié)合部，這與利用包括鎢極惰性氣體保護(hù)焊(TIG)、激光焊接和等離子電弧焊接方法的熔焊方法進(jìn)行的堆焊硬化大體上未提供擴(kuò)散結(jié)合的情況形成了對比。在典型實(shí)施例中，典型結(jié)合部的剪切強(qiáng)度，即材料或結(jié)合部在失效前可耐受的力，介于在約704℃(1300)下的89,600千帕(13千磅/平方英寸(ksi))與在室溫下的93,800千帕(13.6ksi)之間。該范圍與單獨(dú)的基底在927℃(1700)的溫度下剪切強(qiáng)度為約100,663kPa(14.6ksi)的情況形成了對比。
另一種可選方式是，為了進(jìn)一步有利于進(jìn)行方法步驟212，方法步驟210可包括將含硼材料層插入配合表面114與預(yù)成型件402之間以增加擴(kuò)散硼在結(jié)合部中的濃度。此外，另一種可選方式是，方法步驟204中所述的釬焊粉末可具有增加的硼濃度以有利于進(jìn)行擴(kuò)散結(jié)合工藝。此外，另一種可選方式是，附加的含硼粉末可與方法步驟204中的典型釬焊粉末和堆焊硬化粉末進(jìn)行混合。
除了這些改進(jìn)的結(jié)合特征以外，超越上面提到的焊接方法的優(yōu)點(diǎn)還包括降低了堆焊硬化材料的孔隙率。這是由于形成了單個(gè)一致層的緣故，而焊接通常在動力方法中形成了多個(gè)層且形成了不一致層。附加的優(yōu)點(diǎn)包括消除了熱影響區(qū)的形成且消除了隨后的焊接誘發(fā)的裂紋的形成。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)包括由于利用非氧化環(huán)境形成堆焊硬化層而減輕了基底和堆焊硬化材料的氧化。
圖6是可被重新安裝在燃?xì)廨啓C(jī)引擎100中的在Z形切口110中具有堆焊硬化部402的渦輪葉片圍帶108的不連續(xù)頂部透視圖。在將圍帶108重新安裝在引擎100內(nèi)之前，可對堆焊硬化部402進(jìn)行輕微的機(jī)加工以減少表面不規(guī)則部分且有利于使堆焊硬化部的尺寸與配合表面114的相關(guān)聯(lián)尺寸大體上相似。
本文所述的用于制造渦輪葉片的方法和設(shè)備有利于對輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作。更具體而言，如上所述對渦輪葉片進(jìn)行堆焊硬化處理有利于形成更堅(jiān)固、耐磨損和可靠的渦輪葉片。這種葉片還有利于可靠性且有利于降低維護(hù)成本且減少系統(tǒng)運(yùn)行中斷的情況。
上面對與輪機(jī)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的渦輪葉片的典型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述。所述方法、設(shè)備和系統(tǒng)不限于在此所述的特定實(shí)施例，也不限于特定說明的渦輪葉片。
盡管已經(jīng)根據(jù)多個(gè)特定實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可通過在權(quán)利要求
書的精神和范圍內(nèi)的變型實(shí)施本發(fā)明。
零件表
權(quán)利要求
1.一種制造機(jī)器部件的方法(200)，所述方法包括制備(202)至少一部分機(jī)器部件表面(114)以接收燒結(jié)預(yù)成型件；形成(204)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的混合堆焊硬化混合物，所述步驟包括使至少一種堆焊硬化材料的預(yù)定部分與至少一種釬焊材料的預(yù)定部分相結(jié)合；形成(206)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件，所述預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件具有預(yù)定尺寸；形成(208)所述燒結(jié)預(yù)成型件；將所述燒結(jié)預(yù)成型件放置(210)在所述機(jī)器部件上；并且通過釬焊將所述燒結(jié)預(yù)成型件固定(212)聯(lián)接到至少一部分所述機(jī)器部件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的制造機(jī)器部件的方法(200)，其中制備(202)至少一部分表面(114)包括從至少一部分所述機(jī)器部件表面上去除疏松的表面污染物、施加的涂層材料、冶金雜質(zhì)和表面不規(guī)則部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的制造機(jī)器部件的方法(200)，其中形成(204)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件包括使所述預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的混合物形成與具有預(yù)定厚度的平板(302)大體上相似的形狀。
4.一種機(jī)器部件，所述機(jī)器部件包括基底，所述基底包括表面(114)，至少一部分所述基底表面包括預(yù)定材料成分；和混合堆焊硬化材料層，通過將燒結(jié)預(yù)成型件釬焊到所述基底表面上而在至少一部分所述基底表面上形成所述混合堆焊硬化材料層，所述燒結(jié)預(yù)成型件包括釬焊材料和堆焊硬化材料的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器部件，其中所述基底表面(114)包括超合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的機(jī)器部件，其中所述超合金大體上是鎳基超合金，所述超合金具有預(yù)定熔點(diǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器部件，其中所述基底包括渦輪葉片圍帶(108)，所述圍帶包括Z形切口(110)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器部件，其中所述混合堆焊硬化材料具有預(yù)定熔點(diǎn)，所述混合堆焊硬化材料的熔點(diǎn)低于基底表面(114)的熔點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器部件，其中所述堆焊硬化材料大體上包括鈷基合金，所述合金包括鉻和鉬。
10.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器部件，其中所述釬焊材料大體上包括鈷基合金，所述合金包括鉻、鎳和硼，所述硼擴(kuò)散進(jìn)入所述基底表面(114)內(nèi)。
專利摘要
提供了一種制造機(jī)器部件的方法(200)。所述方法包括制備(202)至少一部分機(jī)器部件表面(114)以接收燒結(jié)預(yù)成型件。所述方法還包括形成(204)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件的混合堆焊硬化混合物，所述步驟包括使至少一種堆焊硬化材料的預(yù)定部分與至少一種釬焊材料的預(yù)定部分相結(jié)合。所述方法進(jìn)一步包括形成(206)預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件。所述預(yù)燒結(jié)預(yù)成型件具有預(yù)定尺寸。所述方法還包括形成(208)所述燒結(jié)預(yù)成型件且將所述燒結(jié)預(yù)成型件放置(210)在所述機(jī)器部件上。所述方法進(jìn)一步包括通過釬焊將所述燒結(jié)預(yù)成型件固定(212)聯(lián)接到至少一部分所述機(jī)器部件上。
文檔編號B23K1/20GK1994646SQ200610172756
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月31日
發(fā)明者S·薩蒂安, A·K·庫魯維拉, D·諾沃克 申請人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan