專利名稱：給空心部件鉆通孔時(shí)的填料、用于此的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在給空心部件鉆孔時(shí)的填料以及用于此的一種方法和一種裝置， 其中穿過外壁產(chǎn)生通孔。
背景技術(shù)：
部件例如渦輪機(jī)葉片具有薄膜冷卻孔作為通孔，在鑄造部件之后置入所述通孔。為此使用激光或者電子束，從而在外壁中產(chǎn)生孔。在空心部件中，通常用材料填充 空腔，從而防止在過程最后擊穿孔時(shí)強(qiáng)烈地?fù)p壞位于內(nèi)部的壁。這能夠通過用可UV硬化的 材料進(jìn)行的填充來實(shí)現(xiàn)。然而這不總是足夠的，例如在材料蒸發(fā)并且然后通過孔向外排出時(shí)。此外，材料的置入和去除是花費(fèi)時(shí)間的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是解決上面所提到的問題。該任務(wù)通過按權(quán)利要求1所述的填料、按權(quán)利要求9所述的方法以及按權(quán)利要求 11所述的裝置得到解決。在從屬權(quán)利要求中列出了其它有利的措施，所述措施能夠相互任意地組合，從而 實(shí)現(xiàn)其它優(yōu)點(diǎn)。


附圖示出
圖1是用于實(shí)施方法的裝置連同這樣的填料； 圖2是渦輪機(jī)葉片； 圖3是超合金的列表。
具體實(shí)施例方式附圖以及說明僅僅表示本發(fā)明的實(shí)施例。在圖1中示出了部件1、120、130的部分區(qū)域。該部件1優(yōu)選是渦輪機(jī)葉片120、130，要在內(nèi)部冷卻該渦輪機(jī)葉片，從而所述部件 1、120、130具有空腔19。從外壁4的外表面22出發(fā)產(chǎn)生孔7。該孔7應(yīng)該在其最后階段獲得通孔，如在圖1中用點(diǎn)示出的那樣。為了鉆孔優(yōu)選使用激光器10，該激光器發(fā)射激光束13，該激光束使壁4的材料蒸發(fā)。同樣也可以使用電子束或者其它充滿能量的射束。這種方法中的問題在于，在產(chǎn)生通孔7的最后的區(qū)域25時(shí)，激光束會(huì)部分地侵入空腔19并且會(huì)損壞空腔19中對(duì)置的壁觀。相反，將填料16’、16’’、16’’’置入空腔19中，從而保護(hù)位于內(nèi)部的壁觀。按本發(fā)明，在這里將球16’、16’’、…、尤其玻璃球置入空腔19中。所述球16’、16’’、…的目的是吸收和/或反射能量束(激光束)。所述玻璃球優(yōu)選具有彡5mm的直徑，尤其彡2mm，特別彡1. 2mm。優(yōu)選也可以使用 不同的球直徑，例如可以將較小的球填充較大的球之間的中間空間，從而實(shí)現(xiàn)更高的充填
也/又。優(yōu)選所述直徑至少為0. Imm,尤其為0. 3mm。在這里優(yōu)選使用硅酸鹽玻璃或者鈹玻璃。對(duì)于玻璃球沒有對(duì)圓度或者表面特性提出特別高的要求，從而避免了對(duì)其的關(guān)注。激光能量的或者能量束的吸收過程同樣能夠通過有色的、優(yōu)選綠色或者藍(lán)色的玻 璃球來改善。如果激光或者能量束碰到一個(gè)或者多個(gè)這樣的玻璃球上，那么分解激光能量，使 得分解的激光束的能量或者激光束的拓寬不再足以在對(duì)置的壁上實(shí)現(xiàn)損壞。通過變形和表 面特性耗盡能量束。能量的吸收也通過以下方法實(shí)現(xiàn)，即通過激光束強(qiáng)有力地碰到玻璃球并且將其打 碎。由此變空的空腔通過其它接替的玻璃球進(jìn)行填充。這通過玻璃球的自重自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。 所述球能夠構(gòu)造成實(shí)心的或者多孔的。所述玻璃球或者玻璃球的剩余部分能夠簡(jiǎn)單地從部件1的或者渦輪機(jī)葉片120、 130的內(nèi)部去除，其中人們簡(jiǎn)單地將其倒空或者例如機(jī)械地進(jìn)行振動(dòng)。相對(duì)于使用蠟或者其 它材料，不必重新加熱并且通過填料的軟化實(shí)現(xiàn)流出。由此顯著加速去除所述填料。圖2以透視圖示出了流體機(jī)械的轉(zhuǎn)子葉片120或?qū)蛉~片130，該轉(zhuǎn)子葉片或者導(dǎo) 向葉片沿著縱軸線121延伸。該流體機(jī)械可以是飛機(jī)的或者用于發(fā)電的發(fā)電廠的燃?xì)鉁u輪機(jī)、蒸汽渦輪機(jī)或者 壓縮機(jī)。所述葉片120、130沿著縱軸線121先后跟隨地具有固定區(qū)域400、鄰接的葉片平臺(tái) 403以及葉身406和葉尖415。作為導(dǎo)向葉片130，該葉片130在其葉尖415上可以具有另一平臺(tái)(沒有示出)。在固定區(qū)域400中形成了葉根183，該葉根用于將轉(zhuǎn)子葉片120、130固定在軸上或 者盤上(沒有示出)。例如將葉根183設(shè)計(jì)成錘頭。其它作為揪樹葉根或者燕尾葉根的設(shè)計(jì)方案也是可 以的。所述葉片120、130對(duì)于流過葉身406的介質(zhì)具有流入邊緣409和流出邊緣412。在常規(guī)的葉片120、130中，在葉片120、130的所有區(qū)域400、403、406中例如使用
實(shí)心的金屬材料、尤其超合金。這種超合金例如由EP 1 204 776 Bi、EP 1 306 454、EP 1 319 729 Al、WO 99/67435 或者 WO 00/44949 公開。在此，所述葉片120、130可以通過鑄造方法、也借助于定向凝固、通過鍛造方法、通過銑削方法或者這些方法的組合制成。具有單晶結(jié)構(gòu)的工件用作機(jī)器的部件，所述部件在運(yùn)行中暴露在高的機(jī)械、熱和/ 或化學(xué)載荷之下。例如通過由熔液的定向凝固來制造這種單晶的工件。在此涉及鑄造方法，其中將 液態(tài)的金屬合金定向凝固成單晶結(jié)構(gòu)，也就是定向凝固成單晶的工件。在此，枝狀的晶體沿著熱流定向，并且要么形成桿狀晶的晶粒結(jié)構(gòu)(柱狀晶，也就 是在工件的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸的并且在這里根據(jù)普通的語言慣用語稱為定向凝固的晶粒)要 么形成單晶的結(jié)構(gòu)，也就是整個(gè)工件由一個(gè)唯一的晶體構(gòu)成。在這種方法中必須避免過渡 到球狀晶的(多晶的)凝固，因?yàn)橥ㄟ^非定向的生長(zhǎng)必然形成橫向和縱向的晶界，這些晶界 使得定向凝固的或者單晶的部件的良好特性遺失殆盡。如果通常談及定向凝固的組織，那么以此不僅是指沒有晶界或者最多具有小角 度晶界的單晶體，而且是指具有可能沿縱向延伸的晶界、但是沒有橫向晶界的桿狀晶結(jié) 構(gòu)。這兩種提到的晶體結(jié)構(gòu)人們也稱為定向凝固的組織(directional Iy so 1 idif ied structured)。這種方法由US-PS 6，024，792 以及 EP 0 892 090 Al 公開。所述葉片120、130同樣可以具有抗腐蝕或抗氧化的涂層，例如(MCrAlX ;M是鐵 (Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)組中的至少一種元素，X是活性元素并且表示釔(Y)和/或硅和/或 至少一種稀土元素或者說鉿(Hf))。這種合金由EP 0 486 489 BUEP 0 786 017 BUEP 0 412 397 Bl 或者 EP 1 306 454 Al 公開。密度優(yōu)選是理論密度的95%。在MCrAlX層(作為中間層或者最外面的層)上形成了保護(hù)性的氧化鋁層(TGO=熱 生長(zhǎng)氧化層)。優(yōu)選所述層成分具有Co-30Nij8Cr-8Al-0.6Y_0.7Si或者 Co-28Ni-24Cr-10Al-0. 6Y。除了所述鈷基的保護(hù)涂層之外，也優(yōu)選使用鎳基的 保護(hù)層，例如 Ni-10Cr-12Al-0. 6Y-3Re 或者 Ni-12Co-21Cr-llAl_0. 4Y_2Re 或者 Ni-25Co-17Cr-10Al-0. 4Y-1. 5Re。在MCrAlX上還可以存在隔熱層，該隔熱層優(yōu)選是最外面的層并且例如由&02、 Y2O3-ZrO2制成，也就是說該隔熱層不是部分或者完全地通過氧化釔和/或氧化鈣和/或氧 化鎂來穩(wěn)定。所述隔熱層覆蓋整個(gè)MCrAlX層。通過合適的涂層方法例如電子束氣相沉積 (EB-PVD)在隔熱層中產(chǎn)生桿狀晶粒?？梢钥紤]其它涂層方法，例如大氣等離子噴涂(APS)、LPPS、VPS或者CVD。所述隔 熱層可以具有多孔的、帶有微觀裂紋或者宏觀裂紋的晶粒用于更好地抵抗熱沖擊。因此，該 隔熱層優(yōu)選比MCrAlX層更多孔。 再加工(翻新)是指，所述部件120、130在其使用之后必要時(shí)必須除去保護(hù)層(例如 通過噴砂)。隨后去除腐蝕層和/或氧化層或者說腐蝕產(chǎn)物和/或氧化產(chǎn)物。必要時(shí)也還 要修復(fù)部件120、130中的裂紋。隨后重新對(duì)部件120、130進(jìn)行涂層并且重新使用所述部件 120,130ο 所述葉片120、130可以構(gòu)造成空心的或者實(shí)心的。如果要冷卻所述葉片120、130，那么該葉片是空心的并且必要時(shí)還具有薄膜冷卻孔418 (虛線示出)。
權(quán)利要求
1.在給空心部件(1、120、130、155)鉆通孔(7)時(shí)的填料，該填料是吸收性的或者反射 性的球(16’、16’’、…)，尤其是玻璃球。
2.按權(quán)利要求1所述的填料，其中，所述玻璃球(16’、16’’、…)具有< 5mm的直徑，尤 其彡2_，特別彡1. 2_。
3.按權(quán)利要求1或2所述的填料，所述填料具有硅酸鹽玻璃，尤其由該硅酸鹽玻璃制成。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的填料，所述填料具有鈹玻璃。
5.按權(quán)利要求1、2、3或4所述的填料，其中，所述玻璃是有色的，尤其是綠色或藍(lán)色的。
6.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的填料，所述填料的球(16’、16’’、…)具有不同的直徑。
7.按權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的填料，所述填料的球(16’、16’’、…)是實(shí)心的。
8.按權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的填料，所述填料的球(16’、16’’、…)是空心的或者是多孔的。
9.用于形成空心部件(1、120、130、155)的穿過所述空心部件的壁(4)的通孔(7)的方 法，其中，將按權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的填料在空腔(19)中圍繞所述空心部件 (1、120、155)的有待形成的通孔(7)進(jìn)行布置，并且能量束碰到所述填料(16’、16’’、…)。
10.按權(quán)利要求9所述的方法，其中，使用激光形成所述通孔(7)。
11.用于激光鉆孔的裝置，該裝置具有 激光器，用于部件(120、130)的保持裝置， 部件(120、130)，所述部件(120、130)中的按上述權(quán)利要求1到8中一項(xiàng)或者多項(xiàng)所述的填料(16’、 16”、…)。
全文摘要
本發(fā)明涉及給空心部件鉆通孔時(shí)的填料、用于此的方法和裝置。由玻璃制成的新穎的填料改善了射束的能量的吸收和分布，從而不會(huì)損壞所述空心部件(1、120、130、155)的處于內(nèi)部的壁(28)。
文檔編號(hào)C03C12/00GK102085606SQ20101057222
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者拉德魯 F-J., 里曼 M., 多恩 W. 申請(qǐng)人:西門子公司, 鉻合金燃?xì)廨啓C(jī)有限責(zé)任公司