先進(jìn)的堆焊焊道累進(jìn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種堆焊方法，包括：通過一系列并排的焊道在基底(10)上沉積焊接材料(12)，以形成第一焊層(12a)，其中，形成第一焊層(12a)的基本上所有焊道都沿第一焊道方向(d1)沉積。隨后，在第一層上并排沉積一系列焊道，以形成第二焊層(12b)，其中，形成第二焊層(12b)的基本上所有焊道都沿與第一焊道方向(d1)相反的第二焊道方向(d2)沉積。每層的每個(gè)焊道可沉積在使該焊道被約束在平行于焊道延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
【專利說明】先進(jìn)的堆焊焊道累進(jìn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在部件上形成堆焊結(jié)構(gòu)的方法，尤其涉及一種在渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件上形成堆焊結(jié)構(gòu)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)的各種部件(例如在發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪段中的導(dǎo)葉和輪葉)都承受高溫，而且在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中在輪葉轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下可能受到很強(qiáng)的機(jī)械載荷。因此，鎳基超級(jí)合金用作這種部件的優(yōu)選材料。由這種超級(jí)合金構(gòu)成的渦輪機(jī)輪葉和其它部件的生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜、高成本的過程。因此，人們做出了各種努力，以盡可能減少?gòu)U品，例如在生產(chǎn)中對(duì)有缺陷部件進(jìn)行修理，以及對(duì)因運(yùn)轉(zhuǎn)而造成的損壞進(jìn)行修理。例如，需要對(duì)腐蝕、異物損傷、以及熱力機(jī)械疲勞裂紋進(jìn)行修理，以延長(zhǎng)部件壽命。
[0003]需要對(duì)燃?xì)鉁u輪部件(尤其是工作中的輪葉)進(jìn)行定期保養(yǎng)，并在必要時(shí)更換。為了延長(zhǎng)部件的使用壽命，只要這些部件能被整修，在整修后就可把部件在燃?xì)鉁u輪中重新使用。這種整修例如可能涉及在受損區(qū)域中進(jìn)行必要的堆焊，以恢復(fù)部件的原有特性和/或尺寸。尤其是，對(duì)于超級(jí)合金部件，通?？梢岳眉す馊鄹膊僮鱽磉M(jìn)行修理。激光熔覆可采用較低的熱輸入進(jìn)行，以便在基底上形成金屬沉積層，避免改變底層超級(jí)合金部件的材料性質(zhì)。超級(jí)合金部件通常包括單晶和定向凝固結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在受到很高的熱輸入時(shí)易發(fā)生重結(jié)晶，例如，使用常規(guī)焊接工藝時(shí)可能發(fā)生這種熱輸入，例如等離子弧焊接或氣體保護(hù)鎢極電弧焊。
[0004]目前，焊補(bǔ)過程中存在著一些難題。在形成堆焊焊縫時(shí)，有多種因素會(huì)影響堆焊焊縫的質(zhì)量，包括可能導(dǎo)致焊接材料內(nèi)發(fā)生重結(jié)晶的因素，以及可能導(dǎo)致焊接材料內(nèi)發(fā)生微觀分離或裂紋的因素。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法。所述方法包括:提供構(gòu)成焊接表面的基底，以及在焊接表面上沉積焊接材料。焊接材料的沉積包括在焊接表面上并排沉積一系列焊道，以形成第一焊層，其中，形成第一焊層的基本上所有焊道都沿第一焊道方向沉積；以及，在第一層上并排沉積一系列焊道，以形成第二焊層，其中，形成第二焊層的基本上所有焊道都沿與第一焊道方向相反的第二焊道方向沉積。
[0006]根據(jù)其它方面，第二焊層的焊道可大體上平行于第一焊層的焊道。在第二焊層上可形成一個(gè)或多個(gè)其它的焊層，其中，每個(gè)后續(xù)焊層是通過使基本上所有焊道沿與前一層的焊道方向相反的方向沉積而形成的。每層的每個(gè)焊道可沉積在使該焊道被約束在平行于焊道并基本上沿焊道的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
[0007]基底可包括相對(duì)于焊接表面的其它部分延伸出來的延伸表面，所述延伸表面具有沿著與由第一和第二焊層構(gòu)成的堆焊層的方向平行的方向或與由第一和第二焊層構(gòu)成的堆焊層的方向大致成一個(gè)角度的方向延伸的部分。另外，每層的每個(gè)焊道可大致平行于延伸表面與焊接表面之間的接合線延伸，每層的每個(gè)焊道可沉積在使該焊道被約束在平行于焊道延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。每個(gè)焊層的焊道可沉積在從延伸表面沿某個(gè)方向順次延伸的并排位置。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法。所述方法包括:提供構(gòu)成焊接表面的基底，以及在焊接表面上沉積焊接材料，包括沉積兩層或更多層焊接材料，每層包括焊接材料的一個(gè)或多個(gè)焊道；并且每個(gè)焊層具有與前一個(gè)焊層的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反的焊接金屬凝固累進(jìn)方向。
[0009]其它方面包括:每層的一個(gè)或多個(gè)焊道可大體上平行于每個(gè)其它層的一個(gè)或多個(gè)焊道。每層的每個(gè)焊道可沉積在使該焊道被約束在平行于焊道并基本上沿焊道的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法。所述方法包括:提供構(gòu)成焊接表面的基底，其中，所述基底包括相對(duì)于焊接表面的其它部分延伸出來的延伸表面。在焊接表面上沉積焊接材料，包括沉積多層焊接材料，每層包括彼此并排的一系列焊道。另夕卜，每層的每個(gè)焊道可大致平行于延伸表面與焊接表面之間的接合線延伸，每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
[0011]本發(fā)明的其它方面包括:每個(gè)焊層的焊道可沉積在從延伸表面沿某個(gè)方向順次延伸的并排位置。每個(gè)焊層的沉積方式使得其焊接金屬凝固累進(jìn)方向與前一焊層的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反。每個(gè)焊層的焊道可大體上平行于每個(gè)其它層的焊道。每層的初始焊道可沿延伸表面沉積。基底可包括位于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件上的焊接表面，所述部件可包括超級(jí)合金。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]雖然本說明書所附的權(quán)利要求書具體、明確地提出了本發(fā)明的權(quán)利要求，但是通過參照附圖做出的以下說明，能夠更好地理解本發(fā)明，在附圖中，相似的引用數(shù)字標(biāo)示相似的元件，其中:
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的具有多層堆焊結(jié)構(gòu)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的橫截面圖；
[0014]圖2是圖1所示的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的一部分的平面圖，該部分包括兩層堆焊結(jié)構(gòu)，其中的上層被部分地切掉；
[0015]圖3是與圖1類似的放大橫截面圖，示出了裂紋在堆焊結(jié)構(gòu)的焊層之間的界面處終止的特點(diǎn)；
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的橫截面圖，其中示出了一系列焊道位置；
[0017]圖5是圖4所示的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的一部分的平面圖，該部分包括兩層堆焊結(jié)構(gòu)，其中的上層被部分地切掉；和
[0018]圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)工藝的單層堆焊結(jié)構(gòu)的放大橫截面圖，示出了在兩個(gè)約束側(cè)邊之間形成的收縮裂紋。

【具體實(shí)施方式】
[0019]在以下優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將參照構(gòu)成本說明書的一部分的附圖以示例性方式而非限定性方式說明可實(shí)踐本發(fā)明的一個(gè)具體優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解，也可以利用其它實(shí)施例，以及在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)所內(nèi)公開的實(shí)施例做出各種變化。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，發(fā)明人注意到，通過在焊接過程中限制或減少應(yīng)力和多晶凝固，能夠減少裂紋的形成和擴(kuò)展，從而提高通過多層結(jié)構(gòu)焊接形成的部件結(jié)構(gòu)的耐用性。具體而言，在本發(fā)明的一個(gè)方面中，在超級(jí)合金基底等基底上形成堆焊結(jié)構(gòu)，其中，所述堆焊結(jié)構(gòu)是通過按一定的順序和方向排布焊道而形成的，以限制或最大限度地減少重結(jié)晶和/或限制或最大限度地減少裂紋在焊接結(jié)構(gòu)中的形成。
[0021]在執(zhí)行產(chǎn)生堆焊結(jié)構(gòu)的常規(guī)工藝時(shí)(例如，所述工藝包括在超級(jí)合金部件上形成焊接覆層)，常常未考慮形成堆焊結(jié)構(gòu)時(shí)的特定焊接累進(jìn)順序。尤其是，常常未能系統(tǒng)地考慮堆焊過程中焊道的方向以及焊道相對(duì)于周圍結(jié)構(gòu)的布置。根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面，可以對(duì)堆焊結(jié)構(gòu)的構(gòu)造進(jìn)行控制，以便通過根據(jù)焊道區(qū)的基底結(jié)構(gòu)選擇的有計(jì)劃的焊道累進(jìn)方式來最大限度地減少裂紋的形成。根據(jù)本發(fā)明的其它方面，可以對(duì)堆焊結(jié)構(gòu)的構(gòu)造進(jìn)行控制，通過參照相鄰層的焊道方向來選擇每層的焊道方向，以便使晶粒保持沿?fù)駜?yōu)生長(zhǎng)方向伸展，并最小化或減少多晶凝固和伴隨的開裂的危害，從而能最小化或減少由焊道形成的相鄰層之間的裂紋擴(kuò)展。
[0022]請(qǐng)參考圖1，其中示出了用于接收堆焊結(jié)構(gòu)12的部件或基底10，所述部件或基底10優(yōu)選可包括超級(jí)合金，例如常用于燃?xì)廨啓C(jī)導(dǎo)葉或輪葉的超級(jí)合金。例如，基底10可構(gòu)成超級(jí)合金燃?xì)廨啓C(jī)導(dǎo)葉或輪葉，所述燃?xì)廨啓C(jī)導(dǎo)葉或輪葉與流過燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪段的高溫工作氣體接觸。一種典型的超級(jí)合金是鎳基超級(jí)合金，它通過鑄造工藝形成，能夠承受渦輪段的高溫。
[0023]基底10包括用于接收焊接結(jié)構(gòu)12的外露焊接表面14，并且通?？砂ń?jīng)過處理或調(diào)節(jié)的表面，例如已通過研磨或其它機(jī)械和/或化學(xué)加工手段去除了受損材料、準(zhǔn)備好接收用于形成堆焊結(jié)構(gòu)12的覆層或其它替換材料的表面?；蛘?，堆焊結(jié)構(gòu)12不一定必須作為用在舊部件上的修補(bǔ)結(jié)構(gòu)，也可包括用于新制造部件的結(jié)構(gòu)。堆焊結(jié)構(gòu)12由多層焊接材料形成，在圖1中，以四層12a、12b、12c、12d表示，其中，焊層12a包括直接沉積在焊接表面14上的第一焊層?？梢岳斫獾氖牵m然圖中示出了四個(gè)焊層，但是也可提供任意數(shù)目的多個(gè)層。
[0024]根據(jù)本文中所述的本發(fā)明的第一方面，多個(gè)層12a_d中的每一層都由多個(gè)焊縫或焊道構(gòu)成,其中，每個(gè)層12a-d的焊道按一致的焊道方向沉積，如下文中所詳述。這些焊道在圖2中進(jìn)一步示出，其中示出了堆焊結(jié)構(gòu)12的前兩層12a和12b，第二層12b被部分地切掉，即，在線13處剖切，以露出第一層12a的一部份。如圖2所示，第一層12a的外露焊道包括一系列并排布置的焊道，它們分別標(biāo)為第一焊道12an，......，12an+4。類似地，第二層12b的焊道包括一系列并排布置的焊道，它們分別標(biāo)為第二焊道12bn，......, 12m+3o可以理解的是，第一層12a的其它焊道在第二層12b的焊道之下，并構(gòu)成第二層12b的焊道的焊接表面，并且每層的焊道數(shù)目可以比示出的數(shù)目多或少。
[0025]第二層12b的焊道12bm，......，12m+3沿大體上平行于第一層12a的焊道
12an，......，12an+4的方向沉積在第一層12a上。而且，第二層12b的焊道12\，......，
12m+3以及每個(gè)后續(xù)層的焊道的沉積方式使得能保持之前層的優(yōu)選的下方晶粒朝向。根據(jù)此方面，第二層12b的焊道12bm，......，12m+3中的每一條焊道的沉積方式使得第二焊道
12bm,......,12m中的每一條焊道的焊接金屬凝固累進(jìn)方向與構(gòu)成下面的第一層12a的第一焊道12an，......，12an+4的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反。
[0026]焊接金屬凝固累進(jìn)方向可通過沿與前一層相反的方向沉積每層的焊道來控制。請(qǐng)參考圖2,所不的第一層12a的第一焊道12an,......, 12an+4沿構(gòu)成第一焊道方向(I1的統(tǒng)一方向沉積。第二層12b的第二焊道121ν......，12m+3沿與第一焊道方向Cl1相反并構(gòu)成第二焊道方向d2的統(tǒng)一方向沉積在第一層12a上。因此,第一焊道12an,......, 12an+4可代表形成第一層12a的所有焊道，并沿第一方向Cl1沉積，第二焊道12bm，......，12m+3可代表形成第二層12b的所有焊道，并沿第二方向d2沉積。每個(gè)后續(xù)層的焊道沿與前一層相反的焊道方向沉積。這一點(diǎn)從圖1中可以看出，其中，第一和第三焊層12a、12c的焊道沿第一焊道方向Cl1沉積，而第二和第四焊層12b、12d的焊道沿第二焊道方向d2沉積。
[0027]應(yīng)理解，對(duì)堆焊結(jié)構(gòu)的一層中的“所有”和/或“基本上所有”焊道的引用指覆蓋相鄰層或與相鄰層交疊的一層的焊道，并且這些焊道相對(duì)于相鄰層沉積，從而在各層之間保持晶粒沿?fù)駜?yōu)生長(zhǎng)方向伸展，如上文中所述。
[0028]每個(gè)焊層的沉積方式使得其焊接金屬凝固累進(jìn)方向與前一焊層的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反。交替改變從一層至另一層的凝固累進(jìn)方向能夠使各層中的晶粒保持沿?fù)駜?yōu)生長(zhǎng)方向伸展，并避免采用常規(guī)的非交替式焊接累進(jìn)方式可能發(fā)生的多晶凝固和相關(guān)的開裂的危害。另外，交替改變各層的焊道方向能避免裂紋從一層擴(kuò)展到下一層，這是因?yàn)?，交替改變的焊接過程方向能實(shí)現(xiàn)交替變化的晶粒伸展方向，防止裂紋越過各層之間的界面，如圖3所示，層12b中的裂紋16終止在層12b和12c之間的界面18處。而且，交替改變層12a-d的凝固方向能限制或減少形成堆焊結(jié)構(gòu)12時(shí)在沉積材料中可能積累的應(yīng)力。
[0029]本文所述的形成焊接結(jié)構(gòu)12的工藝可應(yīng)用于構(gòu)成基底10的定向凝固(DS)超級(jí)合金鑄件，能夠提高鑄件結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和抗裂紋擴(kuò)展能力。根據(jù)此方面，可以選擇焊道的施焊方向，以避免相鄰焊層的材料發(fā)生重結(jié)晶。
[0030]之所以能產(chǎn)生這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是因?yàn)樵诤附咏饘倌踢^程中，晶粒垂直于固-液界面并沿溫度梯度最高的方向生長(zhǎng)。在原來的形成基底10的DS鑄造過程中，這種溫度梯度基本上是單軸的，導(dǎo)致相應(yīng)的晶粒方向性，例如大體上沿徑向從輪葉的基部向末端伸展。對(duì)于不交替變化的堆焊層，溫度梯度趨向于不斷地促進(jìn)單一的焊縫方向。由于焊縫的方向性，原來的DS鑄造晶粒的擇優(yōu)生長(zhǎng)方向或易生長(zhǎng)方向可能以稍稍離軸的梯度延續(xù)一個(gè)堆焊層，即，從輪葉的徑向偏離軸線。但是，以相同的焊接方向堆焊多層會(huì)導(dǎo)致新的晶粒成核朝向沿單個(gè)離軸方向追隨連續(xù)的離軸梯度。對(duì)于交替改變的堆焊層，相鄰層之間的溫度梯度方向交替變化，雖然在各層之間晶?？赡苁恰颁忼X狀的”(圖3)，但是晶粒被“導(dǎo)向”，沿與基底10的原來的底層DS鑄造顯微結(jié)構(gòu)類似的總方向伸展，即，晶粒17大體上沿徑向伸展。
[0031]根據(jù)本文中所述的本發(fā)明的第二方面，每層的焊道優(yōu)選以預(yù)定的累進(jìn)次序沉積，如圖4和圖5所示，其中，與圖1-2中所述的元件對(duì)應(yīng)的元件用相同參考數(shù)字加100構(gòu)成的標(biāo)號(hào)標(biāo)示。
[0032]如圖4所示，在構(gòu)成焊接表面114的基底110上沉積多個(gè)層112a_d，作為堆焊結(jié)構(gòu)112?；?10可包括延伸結(jié)構(gòu)108，所述延伸結(jié)構(gòu)108限定出相對(duì)于焊接表面114的其它部分延伸出來的延伸表面109。例如，延伸表面109可具有沿平行于由焊層112a-d構(gòu)成的堆焊層的方向或大體上與該方向成一定角度的方向延伸的部分，如下文中所詳述。
[0033]如圖4所示，每個(gè)焊層112a_d由按預(yù)先順序并排沉積的一系列焊縫或焊道形成，以最大限度地減少收縮應(yīng)力和相關(guān)的開裂。具體而言，本發(fā)明的一個(gè)方面是避免側(cè)向約束很嚴(yán)重的焊道位置，例如焊道的材料需要適應(yīng)沿相對(duì)的側(cè)向收縮的位置，即，沿大體上垂直于焊道方向的相對(duì)方向。圖6示出了一種側(cè)向約束狀況，其中，焊道212沉積在兩個(gè)區(qū)域之間，每個(gè)區(qū)域都形成側(cè)向約束，例如由延伸表面209構(gòu)成的第一區(qū)域，以及可能由以前沉積的焊道構(gòu)成的第二區(qū)域230，其中，這兩個(gè)區(qū)域沿焊道212的側(cè)邊朝向外方向延伸一段距離，所述的向外方向大體上橫截焊道方向和側(cè)向。焊道212的冷卻沿箭頭232a、232b所示的方向發(fā)生，導(dǎo)致的凝固沿箭頭234a、234b所示的方向發(fā)生。在從相對(duì)的側(cè)向約束區(qū)域209、230向內(nèi)至焊道212的中央部分的方向上發(fā)生的凝固可能導(dǎo)致收縮裂紋236，隨著焊道212的最后材料從相對(duì)的側(cè)邊凝固并收縮，在焊縫的中央位置會(huì)留下空穴或裂紋。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，公認(rèn)的是，通過有意地選擇焊道順序以便使每個(gè)焊道受到的側(cè)向約束僅一個(gè)，能夠避免或限制收縮裂紋的形成。即，本發(fā)明的這個(gè)方面要求有目的地選擇焊道順序，使每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道并基本上沿焊道的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。在此使用的術(shù)語“側(cè)向約束”包括與焊縫或焊道相鄰并接觸、從焊道的焊接表面向外延伸(即，沿堆焊方向延伸)、并在其凝固時(shí)可形成把焊道材料的很大部分約束在焊道的側(cè)邊上的附著位置的固體結(jié)構(gòu)。例如，這種側(cè)向約束可由作為冷卻焊道的側(cè)邊并使焊道的側(cè)邊凝固的散熱片的結(jié)構(gòu)形成?？梢园褌?cè)向約束邊與焊道的無約束側(cè)邊對(duì)比，無約束側(cè)邊的很大部分從可能與周圍環(huán)境(即，氣體或空氣)相通的焊接表面向外延伸，并且在其冷卻時(shí)不被結(jié)構(gòu)附著物約束。
[0035]圖5示出了焊接過程的初始部分，其中，已沉積有第一和第二焊層112a、112b，并且第二焊層112b的一部份被切掉，即，在線115處裁切，以露出第一層112a的一部份。焊層112a中的焊道標(biāo)為112a1、112a2，焊層112b中的焊道標(biāo)為112b3、112b4，它們大體上彼此平行地延伸，并且大體上平行于在延伸表面109和焊接表面114之間形成的接合線122。
[0036]在圖4中示出了一系列焊道，并且這些焊道由圖4中所示的每個(gè)焊道內(nèi)給出的一系列數(shù)字標(biāo)出。具體而言，第一焊層112a包括焊道I和2，其中，這些焊道從延伸表面109的側(cè)向約束位置開始至無約束位置(以與基底110的右邊120相鄰的開放側(cè)示出)。BP,層112a中的焊道I可形成在由延伸表面109構(gòu)成的側(cè)向約束邊和與延伸表面109相對(duì)的側(cè)向無約束邊之間，層112a中的焊道2可形成在由焊道I構(gòu)成的側(cè)向約束邊和在右邊120處的與焊道I相對(duì)的側(cè)向無約束邊之間。類似地，第二層112b的焊道3、4，第三層112c的焊道5、6、7，和第四層112d的焊道8、9、10位于從延伸表面109朝無約束位置順次累進(jìn)的位置。因此，在所示的例子中，每個(gè)層112a-d的焊道的沉積方式使得每個(gè)焊道沉積在特定位置，在該位置，在焊接表面114上順次沉積為堆焊結(jié)構(gòu)112的多個(gè)層112a-d中的每個(gè)層允許有僅一個(gè)側(cè)向約束，例如可由延伸表面109或其它焊道形成的側(cè)向約束。
[0037]可以理解的是，形成每個(gè)層112a_d的焊道可包括單獨(dú)或獨(dú)立的大體上成直線形的焊道，例如在具有平坦的焊接表面的部件或基底110上形成的直線形焊道，其中，焊層112a_d中的特定層的焊道可從基底的同一端開始，并終止在基底的另一端。這種基底可包括葉尖，例如具有尖蓋的葉尖，其中，堆焊結(jié)構(gòu)可包括凹槽狀葉尖，如圖4所示。根據(jù)本文中所述的本發(fā)明的第一方面，對(duì)于每個(gè)后續(xù)焊層，焊道可在基底110的交錯(cuò)端開始和終止。
[0038]可替換地，部件或基底110可包括圓柱狀結(jié)構(gòu)(例如葉輪)，當(dāng)為每層112a_d形成連續(xù)的螺旋形焊縫時(shí)，所述圓柱狀結(jié)構(gòu)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，基底的每一次旋轉(zhuǎn)形成一個(gè)焊道。在此情況中，本發(fā)明的第一方面可通過沿交替變換的方向轉(zhuǎn)動(dòng)基底以形成每個(gè)后續(xù)層112a_d來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)層112a-d的連續(xù)焊縫可在圓柱形基底110的同一端開始，例如基底110的包括延伸表面109的一端。
[0039]本發(fā)明的焊接方法可通過向焊接金屬施加熱量的任何已知工藝實(shí)現(xiàn)，例如，可根據(jù)接收堆焊結(jié)構(gòu)的基底的材料來選擇這種工藝。例如，實(shí)施本發(fā)明的典型焊接方法可利用激光熔覆、等離子弧焊接、氣體保護(hù)鎢極電弧焊、電子束焊接、以及其它類似的工藝。而且，可以理解的是，在此堆焊過程中，可以采用焊接填充材料(例如粉末、焊絲或焊條的形式)，例如通常用于堆焊結(jié)構(gòu)的焊接填充材料和/或通常與上述的加熱焊接方法配套的焊接材料。
[0040]應(yīng)理解，在本文中所述的本發(fā)明的不同方面共同起到在堆焊結(jié)構(gòu)中防止裂紋和降低應(yīng)力的作用，并且還具有提高堆焊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐用性的輔助作用。而且，本文中所述的本發(fā)明的各個(gè)方面能夠單獨(dú)實(shí)施，以提高堆焊結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐用性。
[0041]雖然在上文中本發(fā)明是通過具體實(shí)施例來說明的，但是所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，能夠做出各種其它的變化和修飾。因此，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)做出的所有此類變化和修飾都應(yīng)涵蓋在所附權(quán)利要求限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法，包括: 提供構(gòu)成焊接表面的基底；以及 在焊接表面上沉積焊接材料，包括: 在焊接表面上并排沉積一系列焊道，以形成第一焊層，其中，形成第一焊層的基本上所有焊道都沿第一焊道方向沉積；以及， 在第一層上并排沉積一系列焊道，以形成第二焊層，其中，形成第二焊層的基本上所有焊道都沿與第一焊道方向相反的第二焊道方向沉積。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，第二焊層的焊道大體上平行于第一焊層的焊道。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在第二焊層上形成一個(gè)或多個(gè)其它的焊層，其中，每個(gè)后續(xù)焊層是通過使基本上所有焊道沿與前一層的焊道方向相反的方向沉積而形成的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道并基本上沿焊道的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述基底包括相對(duì)于焊接表面的其它部分延伸出來的延伸表面，所述延伸表面具有沿著與由第一和第二焊層構(gòu)成的堆焊層的方向平行的方向或與由第一和第二焊層構(gòu)成的堆焊層的方向大致成一個(gè)角度的方向延伸的部分，其中: 每層的焊道大體上平行于延伸表面和焊接表面之間的接合線延伸；和 每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，每個(gè)焊層的焊道沉積在從延伸表面沿某個(gè)方向順次延伸的并排位置。
7.—種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法，包括: 提供構(gòu)成焊接表面的基底； 在焊接表面上沉積焊接材料，包括沉積兩層或更多層焊接材料，每層包括一個(gè)或多個(gè)焊接材料焊道；以及 每個(gè)焊層具有與前一個(gè)焊層的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反的焊接金屬凝固累進(jìn)方向。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，每層的一個(gè)或多個(gè)焊道大體上平行于每個(gè)其它層的一個(gè)或多個(gè)焊道。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道并基本上沿焊道的整個(gè)長(zhǎng)度延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
10.一種通過在基底的焊接表面上進(jìn)行堆焊操作從而對(duì)構(gòu)成所述基底的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件進(jìn)行修理或修改的方法，包括: 提供構(gòu)成焊接表面的基底，所述基底包括相對(duì)于焊接表面的其它部分延伸出來的延伸表面；以及 在焊接表面上沉積焊接材料，包括沉積多層焊接材料，每層包括彼此并排的一系列焊道，其中: 每層的焊道大體上平行于延伸表面和焊接表面之間的接合線延伸；和 每層的每個(gè)焊道沉積在使該焊道被約束在平行于焊道延伸的僅一個(gè)側(cè)邊上的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，每個(gè)焊層的焊道沉積在從延伸表面沿某個(gè)方向順次延伸的并排位置。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，每個(gè)焊層的沉積方式使得其焊接金屬凝固累進(jìn)方向與前一焊層的焊接金屬凝固累進(jìn)方向相反。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，每個(gè)焊層的焊道大體上平行于每個(gè)其它層的焊道。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述基底包括位于渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部件上的焊接表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述部件包括超級(jí)合金，并且使用激光熔覆工藝來沉積焊接材料。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，每層的初始焊道沿延伸表面沉積。
【文檔編號(hào)】B23K26/342GK104245221SQ201380013698
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月12日
【發(fā)明者】G.J.布魯克, P.M.喬治瓦, B.W.希恩 申請(qǐng)人:西門子能量股份有限公司