連接過(guò)程、連接物體、和制造連接物體的過(guò)程的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)連接過(guò)程、連接物體、和制造連接物體的過(guò)程。該連接過(guò)程包括：提供自耗電極，該自耗電極包括第一材料和第二材料；通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔來(lái)融熔所述自耗電極；以及重新固化第一材料和第二材料以形成不相似鑄錠，該不相似鑄錠具有第一材料重新固化的第一區(qū)域和第二材料重新固化的第二區(qū)域。該連接物體包括所述第一區(qū)域和第二區(qū)域；不相似鑄錠至少部分地限定所述連接物體。制造過(guò)程包括：提供不相似鑄錠；將該不相似鑄錠定位在模具內(nèi)；以及從模具施加力以壓縮所述不相似鑄錠，由此形成連接物體。
【專利說(shuō)明】連接過(guò)程、連接物體、和制造連接物體的過(guò)程

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及連接過(guò)程和連接物體。更具體地，本發(fā)明涉及這種過(guò)程以及通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔連接的物體。

【背景技術(shù)】
[0002]各種系統(tǒng)都依賴多于一種的材料用于部件的不同部分?？傮w而言，這種部件通過(guò)將第一材料固定至第二材料形成。固定技術(shù)能夠是通過(guò)釬焊、錫焊、熔化、焊接、粘附、機(jī)械固定、或其組合。這種技術(shù)受到各種缺點(diǎn)的困擾。這種技術(shù)具有有限的材料相容性、可能易受疲勞影響、可能分層、或其組合。
[0003]發(fā)電系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、橋、建筑物、風(fēng)力渦輪機(jī)、其它的大型結(jié)構(gòu)、以及具有含有兩種或多種材料部件的其它的對(duì)象連續(xù)承受較大的力以提高效率并且/或者由于新的環(huán)境條件而承受較大的力。這種應(yīng)用需要增大對(duì)疲勞的抵抗、增大耐溫度性(例如，耐差異溫度性)、增大操作能力、及其組合。具有兩種材料的已知部件不足以符合所有的期望參數(shù)。
[0004]不受上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)困擾的連接過(guò)程、連接物體、以及制造連接物體的過(guò)程將是本領(lǐng)域內(nèi)期望的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在示例性實(shí)施例中，一種連接過(guò)程包括:提供自耗電極，該自耗電極包括第一材料和第二材料；通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔來(lái)融熔自耗電極；以及重新固化第一材料和第二材料以形成不相似鑄錠，該不相似鑄錠具有第一材料重新固化的第一區(qū)域和第二材料重新固化的第二區(qū)域。
[0006]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，一種連接物體包括第一材料重新固化的第一區(qū)域和第二材料重新固化的第二區(qū)域。第一材料與第二材料通過(guò)電流感應(yīng)融熔重新固化成不相似鑄錠，該不相似鑄錠至少部分地限定所述連接物體。
[0007]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，制造連接物體的過(guò)程包括:提供不相似鑄錠；將不相似鑄錠定位在模具內(nèi)；以及從模具施加力以壓縮不相似鑄錠，由此形成連接物體。該不相似鑄錠具有第一材料重新固化的第一區(qū)域和第二材料重新固化的第二區(qū)域，第一材料與第二材料通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔重新固化成不相似鑄錠。
[0008]通過(guò)下文結(jié)合附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將是顯而易見(jiàn)的，所述附圖以舉例的方式說(shuō)明了本發(fā)明的原理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性連接過(guò)程的示意圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性自耗電極的示意圖。
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性自耗電極的透視圖。
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將不相似鑄錠制造成連接物體的示例性過(guò)程的示意圖。
[0013]圖5是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的示例性連接物體的透視圖。
[0014]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將不相似鑄錠制造成連接物體的示例性過(guò)程的示意圖。
[0015]圖7是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的示例性連接物體的透視圖。
[0016]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的將不相似鑄錠制造成連接物體的示例性過(guò)程的示意圖。
[0017]圖9是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的示例性連接物體的透視圖。
[0018]圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造示例性連接物體的示例性過(guò)程的示意圖。
[0019]圖11是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的作為外部護(hù)罩的示例性連接物體的透視圖。
[0020]圖12是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的作為凸緣的示例性連接物體的透視圖。
[0021]圖13是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的作為保持環(huán)的示例性連接物體的透視圖。
[0022]圖14是基于根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性過(guò)程制造的作為軸承的示例性連接物體的透視圖。
[0023]只要有可能，相同的附圖標(biāo)記就將在全部附圖中用于代表相同部件。

【具體實(shí)施方式】
[0024]提供示例性的連接過(guò)程、連接物體、和制造連接物體的過(guò)程。與具有彼此固定的兩種材料的已知物體相比，本發(fā)明的實(shí)施例增大了材料相容性；增大了抗疲勞性；減小了分層的風(fēng)險(xiǎn)并且/或者增大了粘附性能；允許提高系統(tǒng)(例如發(fā)電系統(tǒng)或發(fā)電機(jī))的效率；提供了對(duì)溫度變化和/或溫度梯度的更大的抵抗；由于減少或消除使用特殊合金(exoticalloy)而降低成本；由于增加了在非關(guān)鍵位置處使用較不昂貴的合金，通過(guò)鍛造在預(yù)定位置處具有預(yù)定性能的能力提高從而降低成本；或其組合。
[0025]參照?qǐng)D1，在一個(gè)實(shí)施例中，連接過(guò)程100包括提供自耗電極101。該自耗電極101包括第一材料103和第二材料105，該第二材料105例如位于第一材料103內(nèi)。該過(guò)程100包括通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔來(lái)融熔或重熔自耗電極101 (步驟102)并且使第一材料103和第二材料105重新固化(步驟104)以形成不相似鑄錠109，該不相似鑄錠109具有第一材料103重新固化的第一區(qū)域119和第二材料105重新固化的第二區(qū)域121。
[0026]融熔或重熔(步驟102)形成液體，該液體與自耗電極101中的材料相對(duì)應(yīng)。液體沉淀并且液體重新固化(步驟104)以形成不相似鑄錠109。在一個(gè)實(shí)施例中，去除熔渣，隨后例如通過(guò)磨碎熔渣來(lái)將其去除。
[0027]自耗電極101包括以任何合適的取向布置的任何合適的材料。例如，參照?qǐng)D2，在一個(gè)實(shí)施例中，基于術(shù)語(yǔ)“向下”是沿插入自耗電極101的方向(該方向大體與重力方向相對(duì)應(yīng))，自耗電極101包括第一材料103，該第一材料103定位在第二材料105之上或之下。參照?qǐng)D3，在一個(gè)實(shí)施例中，第一材料103圍繞第二材料105定位(以分層布置或包繞布置)。第一材料103與第二材料105 (和/或存在的其它材料)的不同之處在于組成、密度、熔點(diǎn)、或其組合。用于第一材料103和/或第二材料105的合適的材料包括但不限于合金鋼與不銹鋼、不銹鋼與鎳或鈷合金或者超級(jí)合金、或者任何其它合適的金屬或金屬材料。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1中所示，電流感應(yīng)融熔或重熔(步驟102)例如通過(guò)水冷機(jī)構(gòu)111 (例如，水進(jìn)口(多個(gè)水進(jìn)口)、水出口(多個(gè)水出口)、水冷基板、或其組合)在模具107中被冷卻。電流感應(yīng)融熔或重熔(步驟102)包括向自耗電極101施加電流(例如交流電流或直流電流)，由此融熔或重熔自耗電極101。合適的電流感應(yīng)融熔或重熔(步驟102)過(guò)程包括但不限于電渣重熔或真空電弧重熔。自耗電極101例如通過(guò)將自耗電極101插入到模具107中來(lái)融熔或重熔。
[0029]由連接過(guò)程100形成的不相似鑄錠109包括適于期望應(yīng)用的性能。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，不相似鑄錠109所具有的抗疲勞性大于自耗電極101的抗疲勞性、所具有的蠕變阻力大于自耗電極101的蠕變阻力、所具有強(qiáng)度大于自耗電極101的強(qiáng)度、所具有的耐熱性大于自耗電極101的耐熱性、所具有的抗氧化性大于自耗電極101的抗氧化性、或其組合。除此之外或者備選地，如圖4中所示，不相似鑄錠109被制造(步驟400)以形成連接物體501，例如通過(guò)將不相似鑄錠109定位在具有第一表面401和第二表面403的模具內(nèi)(步驟402)并且從模具施加力以壓縮不相似鑄錠109 (步驟404)，由此形成圖5中所示的連接物體501而。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，參照?qǐng)D6，模具包括突出部601以用于形成凹入部603，如圖7中的連接物體501所示。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖8中所示，模具包括凸模802，用于形成通孔803 (如圖9中的連接物體501所示)以及/或者穿孔物體805 (如圖8中所示)。
[0030]參照?qǐng)D10，在一個(gè)實(shí)施例中，連接過(guò)程100還包括銑削不相似鑄錠109 (步驟1000)，例如通過(guò)被布置和設(shè)置以擴(kuò)大和/或改變內(nèi)部區(qū)域1003(例如，內(nèi)徑)的芯棒機(jī)構(gòu)1001、通過(guò)被布置和設(shè)置以通過(guò)熱變形而改變外部區(qū)域1007的壓力輥機(jī)構(gòu)1005、使內(nèi)徑/外徑擴(kuò)展、成型、另外的處理、或其組合。軋制(步驟1000)形成包括連接物體501的實(shí)施例。連接物體501的合適的實(shí)施例包括但不限于外部護(hù)罩(outer shroud見(jiàn)圖11)、凸緣(見(jiàn)圖12)、保持環(huán)(見(jiàn)圖13)、軸承(見(jiàn)圖14)、其它合適的部件(例如，膜片(diaphragm)、輪葉、葉片、噴嘴、電觸頭、閥、和/或任何合適的渦輪機(jī)部件)、或其組合。
[0031]盡管已參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下進(jìn)行各種改變并且等同物可以代替其元件。此外，可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)而不偏離其基本范圍進(jìn)行多種改型以適應(yīng)特定的情況或材料。因此，期望本發(fā)明不限于被公開(kāi)作為能夠構(gòu)想的實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的全部實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種連接過(guò)程，所述連接過(guò)程包括: 提供自耗電極，所述自耗電極包括第一材料和第二材料； 通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔來(lái)融熔所述自耗電極；以及 重新固化所述第一材料和所述第二材料以形成不相似鑄錠，所述不相似鑄錠具有所述第一材料重新固化的第一區(qū)域和所述第二材料重新固化的第二區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述電流感應(yīng)融熔或重熔是電渣重熔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述電流感應(yīng)融熔或重熔是真空電弧重熔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述第一材料具有第一熔點(diǎn)并且所述第二材料具有第二熔點(diǎn)，所述第一熔點(diǎn)與所述第二熔點(diǎn)不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述第一材料具有第一密度并且所述第二材料具有第二密度，所述第一密度與所述第二密度不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括在所述自耗電極融熔之前將所述自耗電極插入到模具中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述不相似鑄錠所具有的抗疲勞性大于所述自耗電極的抗疲勞性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述不相似鑄錠所具有的蠕變阻力大于所述自耗電極的蠕變阻力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述不相似鑄錠所具有的強(qiáng)度大于所述自耗電極的強(qiáng)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述不相似鑄錠所具有的耐熱性大于所述自耗電極的耐熱性。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述不相似鑄錠所具有的抗氧化性大于所述自耗電極的抗氧化性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括將不相似鑄錠定位在模具內(nèi)并且從所述模具施加力以壓縮所述不相似鑄錠，由此形成連接物體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括將所述不相似鑄錠的區(qū)域或者由所述不相似鑄錠形成的物體穿孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括銑削所述不相似鑄錠或者由所述不相似鑄錠形成的物體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括使所述不相似鑄錠形成外部護(hù)罩、凸緣、保持環(huán)、軸承、膜片、輪葉、葉片、噴嘴、電觸頭、閥、或其組合的至少一部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接過(guò)程，其特征在于，所述連接過(guò)程還包括在所述自耗電極融熔之前將所述自耗電極的第二材料完全形成到所述第一材料內(nèi)。
17.—種連接物體，所述連接物體包括: 第一區(qū)域，所述第一區(qū)域是第一材料的重新固化；以及 第二區(qū)域，所述第二區(qū)域是第二材料的重新固化； 其中所述第一材料與所述第二材料通過(guò)電流感應(yīng)融熔重新固化成不相似鑄錠，所述不相似鑄錠至少部分地限定所述連接物體。
18.一種制造連接物體的過(guò)程，所述過(guò)程包括: 提供不相似鑄錠，所述不相似鑄錠具有第一材料重新固化的第一區(qū)域和第二材料重新固化的第二區(qū)域，所述第一材料與所述第二材料通過(guò)電流感應(yīng)融熔或重熔而重新固化成為所述不相似鑄錠； 將所述不相似鑄錠定位在模具內(nèi)；以及 從所述模具施加力以壓縮所述不相似鑄錠，由此形成所述連接物體。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過(guò)程，其特征在于，形成所述連接物體包括對(duì)所述不相似鑄錠的區(qū)域穿孔。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的過(guò)程，其特征在于，形成所述連接物體包括銑削所述不相似鑄錠。
【文檔編號(hào)】B23K11/30GK104139232SQ201410192737
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】崔巖, S.C.科蒂林加姆, 林德超, J.R.伍德 申請(qǐng)人:通用電氣公司