用于制造硬釬焊接頭間隙的方法及用于硬釬焊或軟釬焊的方法
【專利摘要】用于制造硬釬焊接頭間隙用于經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊將第一部分連接于第二部分的方法，其包括以下步驟：將微結(jié)構(gòu)元件添加于待經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊連接于第二部分的第一部分的第一連接表面；使第二部分和第一部分或具有工具輪廓的電極部分對(duì)準(zhǔn)，該工具輪廓與第一連接表面的輪廓相同；通過(guò)將第一部分或電極部分極化為陰極并且將第二部分極化為陽(yáng)極來(lái)電化學(xué)加工(ECM)或精確電化學(xué)加工(PECM)第二部分的第二連接表面。
【專利說(shuō)明】
用于制造硬釬焊接頭間隙的方法及用于硬釬焊或軟釬焊的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明針對(duì)一種用于制造硬釬焊接頭間隙用于經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊將第一部分連接于第二部分的方法，以及一種用于將第一部分和第二部分硬釬焊或軟釬焊在一起的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)燃?xì)鉁u輪(IGT)的技術(shù)領(lǐng)域中，此類工業(yè)燃?xì)鉁u輪的獨(dú)立構(gòu)件經(jīng)受熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。因此，通常必要的是修理或替換工業(yè)燃?xì)鉁u輪的部分。因此，已知的是，取出此類燃?xì)鉁u輪的退役部分(例如，燃?xì)鉁u輪導(dǎo)葉或燃?xì)鉁u輪葉片)，并且切掉經(jīng)受腐蝕或損壞的區(qū)段。此類區(qū)段接著由通常稱為試樣的新渦輪葉片區(qū)段替換。此類試樣通常連接于渦輪葉片或禍輪導(dǎo)葉，以便修理或修整(reconcept)退役構(gòu)件，或制造模塊化/混合部分。連接通常由硬釬焊或軟釬焊過(guò)程實(shí)現(xiàn)。然而，在將試樣"試樣硬釬焊"于渦輪導(dǎo)葉或葉片時(shí)，由于在硬釬焊過(guò)程的加熱和冷卻階段期間由待連接的區(qū)域具有不同熱能力而引起的試樣與IGT部分的基部區(qū)段之間的相對(duì)移動(dòng)，故關(guān)于再現(xiàn)性的質(zhì)量偏差可出現(xiàn)。
[0003]替換試樣經(jīng)常經(jīng)由生成方法如3D打印制作或制造。由于金屬粉末的粒徑的差異并且由于硬釬焊接頭間隙中的非最佳硬釬焊合金分布和相互擴(kuò)散，故存在具有大質(zhì)量偏差的高度變化。
[0004]將渦輪葉片區(qū)段(試樣)連接于渦輪葉片或渦輪導(dǎo)葉的退役構(gòu)件的另一個(gè)可能性在于將兩個(gè)部分焊接在一起。然而，該途徑為不適合的，因?yàn)楸”谇已由斓膮^(qū)段不可以以那些部分所需的質(zhì)量和再現(xiàn)性連結(jié)。此外，焊接為單件過(guò)程，而硬釬焊或軟釬焊可在批量過(guò)程中完成，其中若干部分可同時(shí)處理。因此，焊接比硬釬焊或軟釬焊顯著費(fèi)時(shí)更長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中已知的問(wèn)題，并且提供用于制造硬釬焊接頭間隙的方法，其在硬釬焊或軟釬焊過(guò)程期間最小化偏差和質(zhì)量問(wèn)題。
[0006]該目的利用根據(jù)權(quán)利要求1的用于制造硬釬焊接頭間隙用于經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊將第一部分連接于第二部分的方法實(shí)現(xiàn)。該方法包括以下步驟:將微結(jié)構(gòu)元件添加于待經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊連接于第二部分的第一部分的第一連接表面;使第二部分和第一部分或具有工具輪廓的電極部分對(duì)準(zhǔn)，該工具輪廓與第一連接表面的輪廓相同；通過(guò)將第一部分或電極部分極化為陰極并且將第二部分極化為陽(yáng)極來(lái)電化學(xué)加工(ECM)或精確電化學(xué)加工(PECM)第二部分的第二連接表面。
[0007]電化學(xué)加工(ECM)或精確電化學(xué)加工(PECM)比放電加工(EDM)更好地適合，因?yàn)楣ぞ唠姌O不經(jīng)受侵蝕。用作陰極的第一部分或電極部分用作工具電極。在ECM或PECM期間，可避免氧化皮或表面微裂紋或其它機(jī)械或熱沖擊。橫進(jìn)給移動(dòng)在朝第二部分移動(dòng)的第一部分或電極部分上執(zhí)行，其中材料從第二部分侵蝕。高電流在兩個(gè)電極(意思是第一部分或電極部分和第二部分)之間經(jīng)過(guò)。電解材料除去過(guò)程開始，其中使用了負(fù)電荷電極(陰極)、傳導(dǎo)流體(電解質(zhì))和傳導(dǎo)工件(陽(yáng)極)。只要給予足夠的導(dǎo)電性，則電極材料可在寬頻譜中變化。作為電解質(zhì)，通常使用含水NaCl或NaNO3溶液或它們的任何其它組合。還可選擇備選的傳導(dǎo)含水溶液。通過(guò)使用ECM或PECM方法，可能生成平行的宏結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)。可由ECM或PECM實(shí)現(xiàn)的公差為± 3μπι，其中粗糙度在Ra<0.05μπι的范圍中。為了進(jìn)行ECM/PECM過(guò)程，可使用導(dǎo)電材料如金屬、金屬間合金、陶瓷、陶瓷基質(zhì)復(fù)合物(CMC)或金屬基質(zhì)復(fù)合物(MMC)。
[0008]橫進(jìn)給移動(dòng)的行進(jìn)速度可在0.lmm/min至2mm/min之間連續(xù)地變化。所有關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)，如電解質(zhì)濃度(包括PH值和傳導(dǎo)值)、流體溫度和電流或電壓可遍及整個(gè)過(guò)程被監(jiān)測(cè)。
[0009]ECM工具電極(意思是第一部分或電極部分)可沿接近第二部分但不觸碰第二部分的期望路徑指引。不同于放電加工(EDM)，沒(méi)有產(chǎn)生火花。高金屬除去速率利用ECM或PECM是可能的，其中可避免在其它情況下可傳遞至部分的熱或機(jī)械應(yīng)力。還可實(shí)現(xiàn)高表面精整質(zhì)量。
[0010]作為優(yōu)選，待連接的部分為工業(yè)燃?xì)鉁u輪IGT的導(dǎo)葉或葉片，以及用于修理或修整導(dǎo)葉/葉片的試樣(渦輪葉片區(qū)段)。
[0011]添加于第一部分的微結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選經(jīng)由加工、鑄造、燒結(jié)或添加制造來(lái)制造。對(duì)準(zhǔn)在第一部分和第二部分將連接的位置執(zhí)行。在利用不同于第一部分的單獨(dú)的電極部分執(zhí)行ECM/PECM過(guò)程時(shí)，電極部分具有與第一連接表面的輪廓相同的輪廓。因此，設(shè)在第一連接表面上的微結(jié)構(gòu)元件也設(shè)在電極部分的表面上。有利地，微結(jié)構(gòu)元件定向成與連接表面成O到90°的角。通過(guò)提供那些微結(jié)構(gòu)元件，待連接的部分之間的側(cè)向和/或縱向移動(dòng)可在硬釬焊或軟釬焊過(guò)程期間避免。微結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選以硬釬焊接頭間隙的尺寸大小提供，意味著它們從第一表面延伸大約30μηι到200μηι。
[0012]ECM/PECM過(guò)程提供相比于焊接技術(shù)的附加優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝徊糠钟米麝帢O并且不需要使用附加電極部分如石墨電極時(shí)，第一部分的第一連接表面可用作工具表面。由于殘余應(yīng)力、取決于制造過(guò)程期間的第一部分的定向或由粉末質(zhì)量引起的變化的表面粗糙度，以及選擇性激光燒結(jié)(SLM)過(guò)程參數(shù)而引起的幾何扭曲在進(jìn)行生成制造時(shí)可克服，因?yàn)榈谝徊糠趾偷诙糠挚芍圃煊袑?duì)應(yīng)的第一表面和第二表面。利用ECM或PECM，可能在使待連接的兩個(gè)部分適于彼此時(shí)克服小和大的偏差。還可能補(bǔ)償初始狀態(tài)中的偏差，并且產(chǎn)生均一的硬釬焊接頭間隙，因?yàn)殡娡烤€在具有較小間隙距離的區(qū)域中更接近。因此，在具有不同間隙距離的區(qū)域中出現(xiàn)更多材料侵蝕和/或不同材料溶解速度。
[0013]有利地，選擇性激光熔化(SLM)用于將微結(jié)構(gòu)元件添加于第一部分和/或制造第一部分。這意味著第一部分還可通過(guò)使用選擇性激光熔化(SLM)制造，其中微結(jié)構(gòu)元件同時(shí)制成。還可能經(jīng)由銑削來(lái)制造第一部分，并且經(jīng)由選擇性激光熔化(SLM)在連續(xù)過(guò)程中添加微結(jié)構(gòu)元件。選擇性激光熔化(SLM)為添加制造過(guò)程，其中高能激光束用于通過(guò)將細(xì)金屬粉末熔合在一起來(lái)產(chǎn)生3維金屬部分。當(dāng)電極部分而非第一部分用于ECM/PECM過(guò)程時(shí)，電極部分可由不同材料如石墨制成。例如，還需要施加于由石墨制成的電極部分的微結(jié)構(gòu)元件可經(jīng)由切割、銑削或經(jīng)由燒結(jié)來(lái)加工。然而，在待連接的第一部分和第二部分并未展現(xiàn)顯著幾何偏差時(shí)，因?yàn)槠渌钣捎诘谝徊糠衷贓CM/PECM過(guò)程期間并未用作電極而不可補(bǔ)償，所以僅使用單獨(dú)的電極部分如石墨電極是可能的。
[0014]該方法的另一個(gè)有利實(shí)施例特征在于突起或凹口形成在連接表面上作為微結(jié)構(gòu)元件。有利地，此類突起形成正/凸微結(jié)構(gòu)元件，其中凹口形成負(fù)/凹微結(jié)構(gòu)元件。
[0015]特別優(yōu)選的是，微結(jié)構(gòu)元件提供為軌道、肋、鋸齒或交錯(cuò)的線、連續(xù)、間斷或點(diǎn)劃線。
[0016]在本方法的另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例中，電解質(zhì)通道并入到第一部分中。這些電解質(zhì)通道在進(jìn)行ECM/PECM過(guò)程之前并入到第一部分中。作為優(yōu)選，通道設(shè)計(jì)成使得電解質(zhì)通量可適于電極部分設(shè)計(jì)，并且電解質(zhì)可引導(dǎo)至第一連接表面與第二連接表面之間的間隙。當(dāng)單獨(dú)的電極部分用于ECM/PECM過(guò)程時(shí)，該間隙形成在電極部分的工具輪廓與第二連接表面之間。
[0017]特別優(yōu)選的是，由塑料或非傳導(dǎo)材料制成的優(yōu)選呈凸脊形式的頂部框架適于第一部分的形式，使得電解質(zhì)可引導(dǎo)至第一連接表面與第二連接表面之間的間隙。頂部框架優(yōu)選地包括入口通道和出口通道用于引導(dǎo)電解質(zhì)，其中入口通道將電解質(zhì)流體引導(dǎo)至第一表面與第二表面之間的間隙，并且其中出口通道將電解質(zhì)引導(dǎo)離間隙。特別優(yōu)選的是，出口通道的直徑大于入口通道的直徑。
[0018]本發(fā)明的另一個(gè)有利實(shí)施例在于頂部框架經(jīng)由生成制造過(guò)程制造。此類生成制造過(guò)程可為激光燒結(jié)。然而，當(dāng)使用由塑料制成的頂部框架時(shí)，特別優(yōu)選的是使用3D打印來(lái)制造頂部框架。
[0019]本方法的另一個(gè)有利實(shí)施例在于對(duì)準(zhǔn)通過(guò)使用幾何、光學(xué)或數(shù)字工具來(lái)實(shí)現(xiàn)?？墒褂霉鈱W(xué)或幾何測(cè)量，以便使第一部分和第二部分對(duì)準(zhǔn)。有利地，機(jī)械緊固裝置，優(yōu)選為夾具、抓爪或卡盤，用于緊固第一部分和第二部分。保持力施加于兩個(gè)部分，以便防止ECM/PECM過(guò)程期間除陰極朝陽(yáng)極的橫進(jìn)給移動(dòng)或沿Z軸線的重疊脈沖機(jī)械振蕩移動(dòng)外的任何相對(duì)移動(dòng)。
[0020]作為優(yōu)選，電化學(xué)加工(ECM)過(guò)程或精確電化學(xué)加工(PECM)過(guò)程執(zhí)行為脈沖過(guò)程，其中電源以脈沖模式操作。
[0021]特別優(yōu)選的是，當(dāng)機(jī)械振蕩疊加在電源脈動(dòng)上時(shí)。作為優(yōu)選，陰極振蕩。由于振蕩和流體的最佳進(jìn)給，故可實(shí)現(xiàn)化學(xué)加載的電解質(zhì)的有效排出。
[0022]本方法的另一個(gè)有利實(shí)施例在于在執(zhí)行ECM或PECM過(guò)程之前，遮蔽材料施加于第二連接表面的區(qū)段。通過(guò)以遮蔽材料遮蔽或涂覆區(qū)段或區(qū)域，將不經(jīng)受ECM/PECM過(guò)程的區(qū)域的遮蔽可實(shí)現(xiàn)，并且涂覆或遮蔽的區(qū)域中的電流材料除去可受控制。當(dāng)進(jìn)行ECM/PECM過(guò)程時(shí)，此類遮蔽區(qū)域不被侵蝕/溶解。
[0023]以上陳述的目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求13的用于將第一部分和第二部分硬釬焊或軟釬焊在一起的方法實(shí)現(xiàn)。該方法包括通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12中任一項(xiàng)的方法來(lái)制造硬釬焊接頭間隙的步驟。該方法進(jìn)一步包括以硬釬焊合金填充或潤(rùn)濕硬釬焊接頭間隙的步驟。添加于第一部分并且還經(jīng)由ECM或PECM過(guò)程作為第二部分的負(fù)形式添加的微結(jié)構(gòu)元件可用于將待連接的第一部分和第二部分互鎖。硬釬焊或軟釬焊過(guò)程優(yōu)選在批量過(guò)程中完成，其中加熱了待連接的部分。硬釬焊合金接著液化，并且用于填充硬釬焊接頭間隙。在加熱過(guò)程之后，開始冷卻過(guò)程，其中硬釬焊合金凝固。用于硬釬焊或軟釬焊的以上方法對(duì)于長(zhǎng)且寬的硬釬焊接頭而言是特別優(yōu)選的，因?yàn)榈谝槐砻婧偷诙砻鎸⒂捎贓CM/PECM過(guò)程而總是精確地配合在一起。
[0024]有利地，在填充或潤(rùn)濕過(guò)程之前，第一部分和第二部分以120μπι±30μπι的間隙平行對(duì)準(zhǔn)，優(yōu)選以70μπι±20μπι的間隙平行對(duì)準(zhǔn)。70μπι±20μπι的毛細(xì)間隙是特別優(yōu)選的，以便在硬釬焊過(guò)程期間實(shí)現(xiàn)利用硬釬焊合金的較高程度的填充和/或潤(rùn)濕。由于連續(xù)的硬釬焊接頭間隙，故改進(jìn)的等溫硬釬焊凝固可實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橛糜谌埸c(diǎn)抑制元素從硬釬焊合金到待連接的兩個(gè)表面的相互擴(kuò)散的表面由微結(jié)構(gòu)元件增大。這導(dǎo)致了硬釬焊接頭內(nèi)的殘余共晶相和空隙形成的減小的風(fēng)險(xiǎn)。因此，更好的機(jī)械性質(zhì)如更好的疲勞壽命可實(shí)現(xiàn)。較快的等溫凝固在冷卻時(shí)進(jìn)一步導(dǎo)致待連接的兩個(gè)表面或部分之間的移位的減小的風(fēng)險(xiǎn)。在用于硬釬焊或軟釬焊的方法的另一個(gè)方面中，硬釬焊漿料和/或硬釬焊箔片用于填充硬釬焊接頭間隙。作為優(yōu)選，硬釬焊箔片為熔紡硬釬焊箔片。
[0025]特別優(yōu)選的是，在寬間隙硬釬焊漿料(特別是具有高粘性的寬間隙硬釬焊漿料)的珠施加于硬釬焊接頭間隙的外側(cè)分開線時(shí)。寬間隙硬釬焊漿料的珠接著可用作襯墊，其阻礙熔融硬釬焊合金由于泄漏而損失材料。此外，寬間隙硬釬焊漿料的珠可用作儲(chǔ)存器來(lái)填充空隙和孔隙。
[0026]在又一個(gè)有利實(shí)施例中，在對(duì)準(zhǔn)之前，通風(fēng)孔設(shè)計(jì)在第一部分和第二部分中。硬釬焊漿料的粘結(jié)劑需要在加熱過(guò)程期間汽化。當(dāng)通風(fēng)或冷卻空氣孔設(shè)在第一部分和第二部分中時(shí)，粘結(jié)劑可通過(guò)那些通風(fēng)或冷卻空氣孔來(lái)汽化。在粘結(jié)劑汽化之后，通風(fēng)或冷卻空氣孔接著可由于毛細(xì)作用而由硬釬焊合金填充。因此，通風(fēng)或冷卻空氣孔可優(yōu)選在相同的硬釬焊或軟釬焊過(guò)程內(nèi)閉合。
[0027]作為優(yōu)選，機(jī)械緊固裝置，優(yōu)選為夾具、抓爪或卡盤，用于使第一部分和第二部分對(duì)準(zhǔn)。緊固裝置在待連接的兩個(gè)相鄰部分/表面之間產(chǎn)生附加的力。因此，在硬釬焊過(guò)程期間，沒(méi)有非合乎需要的相對(duì)移動(dòng)可出現(xiàn)。緊固裝置可尤其設(shè)計(jì)用于例如經(jīng)由3D打印連接的部分。特別優(yōu)選的是，當(dāng)直接在制造硬釬焊接頭間隙之后或期間進(jìn)行硬釬焊或軟釬焊過(guò)程時(shí)。必須為了 ECM/PECM過(guò)程對(duì)準(zhǔn)的第一部分和第二部分可保持在用于硬釬焊或軟釬焊過(guò)程的對(duì)準(zhǔn)位置。
[0028]以上目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求19的工件實(shí)現(xiàn)。該工件由至少兩個(gè)部分構(gòu)成，該至少兩個(gè)部分通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求18中任一項(xiàng)的方法硬釬焊或軟釬焊來(lái)連接。
[0029]在工業(yè)燃?xì)鉁u輪(IGT)領(lǐng)域中，所有以上描述措施對(duì)于改進(jìn)硬釬焊接頭的機(jī)械性質(zhì)而言為重要的。IGT區(qū)段之間的硬釬焊接頭通常是高熱和機(jī)械負(fù)載的區(qū)域。因此，以上提到的方法可尤其對(duì)于所有區(qū)域而言為重要的，其中硬釬焊接頭必須承載全部熱和/或機(jī)械負(fù)載，而沒(méi)有附加的機(jī)械互鎖，但具有機(jī)械互鎖也是好選擇。
【附圖說(shuō)明】
[0030]要求權(quán)利的本發(fā)明的另外的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)隨后連同附圖及它們的描述來(lái)描述。
[0031]圖1示出了渦輪葉片區(qū)段；
圖2示出了用于渦輪葉片的修理或修整的布置在渦輪葉片基部部件上的渦輪葉片區(qū)段；
圖3示出了根據(jù)圖1的渦輪葉片區(qū)段的仰視圖；
圖4示出了不具有渦輪葉片區(qū)段的根據(jù)圖2的渦輪葉片基部部件；
圖5示出了在ECM/PECM過(guò)程期間具有渦輪葉片區(qū)段的渦輪葉片基部部件的縱截面； 圖6以沿圖5中的線A-A的視圖示出了另一個(gè)截面；
圖7示出了具有不同微結(jié)構(gòu)元件的渦輪葉片區(qū)段的不同實(shí)施例；
圖8示出了具有微結(jié)構(gòu)元件的不同實(shí)施例的渦輪葉片區(qū)段中的不同區(qū)段。
【具體實(shí)施方式】
[0032]圖1示出了渦輪葉片區(qū)段10，其經(jīng)常稱為試樣。此類試樣10通常用于修整或修理工業(yè)燃?xì)鉁u輪(IGT)的退役部分。為了修理工業(yè)燃?xì)鉁u輪的導(dǎo)葉或渦輪葉片，導(dǎo)葉或葉片加工成使得受損的部分被除去和由新部分替換。渦輪葉片區(qū)段(試樣)10因此使用以便替換受損的區(qū)段。
[0033]圖2示出了渦輪導(dǎo)葉/渦輪葉片12的細(xì)節(jié)，其中渦輪葉片區(qū)段10可除去地附接于渦輪基部部件14。該渦輪基部部件具有腳部部件16，以便將渦輪葉片/渦輪導(dǎo)葉安裝在工業(yè)燃?xì)鉁u輪中。渦輪葉片區(qū)段10的第一表面18和渦輪基部部件的第二表面20布置成使得渦輪葉片/渦輪導(dǎo)葉具有暴露于熱氣體的外表面22。然而，可看到的是，渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14為兩個(gè)單獨(dú)的部分，因?yàn)樗鼈冇煞珠_線24分開。
[0034]在現(xiàn)有技術(shù)水平中，渦輪葉片區(qū)段(試樣)10和渦輪基部部件14經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊或經(jīng)由焊接部分來(lái)安裝于彼此。然而，當(dāng)連接渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14時(shí)，硬釬焊需要高精度。在硬釬焊/軟釬焊過(guò)程的冷卻階段期間，經(jīng)常存在在渦輪葉片區(qū)段10與渦輪基部部件14之間出現(xiàn)相對(duì)移動(dòng)的問(wèn)題。當(dāng)將渦輪葉片區(qū)段10焊接于渦輪基部部件14時(shí)，薄壁和延伸的區(qū)段不可以以所需的相同質(zhì)量和再現(xiàn)性連結(jié)。此外，焊接導(dǎo)致構(gòu)件中的殘余應(yīng)力。
[0035]因此，描述了新方法，以便將渦輪葉片區(qū)段10連接于渦輪基部部件14。根據(jù)圖1至圖8中所示的實(shí)施例，圖3中以仰視圖示出的渦輪葉片區(qū)段10具有形成在第一表面18上的若干微結(jié)構(gòu)元件。那些微結(jié)構(gòu)元件優(yōu)選形成為凸起線26或立方體凸起28。微結(jié)構(gòu)元件26,28優(yōu)選布置有離第一表面18的30μπι到200μπι的高度。
[0036]那些微結(jié)構(gòu)元件26，28用于硬釬焊或軟釬焊過(guò)程，以便改進(jìn)硬釬焊過(guò)程。優(yōu)選的是形成均一的連續(xù)硬釬焊接頭間隙，以便將渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14硬釬焊在一起。因此，優(yōu)選的是在渦輪基部部件的第二表面20中制作第一表面18的負(fù)形式。
[0037]圖4示出了渦輪基部部件14，其中第二表面20已經(jīng)適于第一表面，并且具有第一表面18的負(fù)形式。第二表面20具有對(duì)應(yīng)于凸起線26和立方體凸起28的線凹口 30和立方體凹口32ο
[0038]圖7和8中示出了微結(jié)構(gòu)元件如其它凸起線26或立方體或角錐凸起的另外的有利實(shí)施例?？赡艿氖?，渦輪葉片區(qū)段10僅具有凸起線26，或者僅具有立方體凸起28。然而，兩者的組合也可完成。立方體凸起28還可由平行對(duì)準(zhǔn)的角錐或屋頂形凸起34替換。如圖8中所示，凸起28，34可與渦輪葉片區(qū)段10的縱軸線平行對(duì)準(zhǔn)。還可能的是，將立方體凸起28或角錐凸起34布置成垂直于渦輪葉片區(qū)段10的縱軸線。凸起28，34的數(shù)量可取決于凸起28，34的結(jié)構(gòu)變化。
[0039]回到圖3，代表微結(jié)構(gòu)元件的凸起線26和立方體凸起28優(yōu)選經(jīng)由選擇性激光熔化(SLM)添加于第一表面18。選擇性激光熔化(SLM)為添加制造過(guò)程，其中高能激光束用于通過(guò)將細(xì)金屬粉末熔合在一起來(lái)產(chǎn)生3維金屬部分。因此，還可能的是，經(jīng)由選擇性激光熔化(SLM)來(lái)制造整個(gè)渦輪葉片區(qū)段(試樣)10。選擇性激光熔化過(guò)程對(duì)制造微結(jié)構(gòu)元件26，28，34而言是特別優(yōu)選的。為了制造渦輪基部部件14的第二表面20中的微結(jié)構(gòu)元件的負(fù)形式(線凹口 30和立方體凹口 32)，圖5和6中描述了新方法。
[0040]圖5示出了以間隙36布置在彼此頂部上的渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14的截面。為了制造凸起線26和立方體凸起28的負(fù)形式，進(jìn)行了電化學(xué)加工(ECM)過(guò)程或精確電化學(xué)加工(PECM)過(guò)程。渦輪葉片區(qū)段10極化為陰極，其中渦輪基部部件14極化為陽(yáng)極。高電流在渦輪葉片區(qū)段10與渦輪基部部件14之間經(jīng)過(guò)，其中進(jìn)行了電解材料除去過(guò)程。渦輪葉片區(qū)段10用作用于ECM/PECM過(guò)程的工具，其中加工渦輪基部部件14，并且材料從渦輪基部部件14除去。傳導(dǎo)流體(電解質(zhì))優(yōu)選為含水NaCl或NaNO3溶液，或用于ECM/PECM過(guò)程的它們的任何組合。為了將電解質(zhì)引導(dǎo)至間隙36，由塑料或非傳導(dǎo)材料制成的呈凸脊形式的頂部框架38適于渦輪葉片區(qū)段10的形式。渦輪葉片區(qū)段10具有突破部40和增強(qiáng)肋42。來(lái)自部分設(shè)計(jì)的可用結(jié)構(gòu)用作用于電解質(zhì)流指引的〃通道〃，以將電解質(zhì)引導(dǎo)至間隙36。頂部框架38設(shè)計(jì)成使得其包括入口通道44，其將電解質(zhì)引導(dǎo)至間隙36，其中材料從渦輪基部部件14的第二表面20除去。頂部框架38還包括出口通道46，其將電解質(zhì)引導(dǎo)離間隙。入口通道44中的電解質(zhì)流由箭頭48標(biāo)記，其中出口通道46中的電解質(zhì)流由箭頭50標(biāo)記。頂部框架38具有流體地連接于入口通道44的流入套管52，以及流體地連接于出口通道46的流出套管54。在圖5中，流入套管52和流出套管54在增強(qiáng)肋42之間布置在突破部40中。電解質(zhì)引導(dǎo)穿過(guò)入口通道44和流入套管52至間隙36，并且接著通過(guò)流出套管54和出口通道46指引開。在ECM/PECM過(guò)程期間，當(dāng)極化為陽(yáng)極的渦輪基部部件14的材料溶解在電解質(zhì)中時(shí)，進(jìn)行渦輪葉片區(qū)段的橫進(jìn)給移動(dòng)，其由箭頭56代表。由于ECM/PECM過(guò)程，故具有凸起28的渦輪葉片區(qū)段10的第一表面18的負(fù)形式形成在渦輪基部部件14中。因此，產(chǎn)生了對(duì)應(yīng)于立方體凸起28的立方體凹口 32。
[0041]圖6示出了突破部40的區(qū)域中的沿圖5中的線A-A的截面的視圖。因此，在圖6的截面中不可看到增強(qiáng)肋42。凸脊?fàn)铐敳靠蚣?8附接于渦輪葉片區(qū)段10的頂部。電解質(zhì)流入套管52插入到突破部40中，并且將電解質(zhì)經(jīng)由箭頭48指引至間隙36。電解質(zhì)流入套管52經(jīng)由塞連接來(lái)連接于頂部框架38。在圖6中，由遮蔽材料制成的遮蔽塞58附接于渦輪基部部件14的第二表面20。遮蔽塞58在執(zhí)行ECM或PECM過(guò)程之前附接，阻止了遮蔽區(qū)域的加工，并且引導(dǎo)電解質(zhì)流。然而，在立方體凸起28的區(qū)段中，不存在此類遮蔽塞58。因此，對(duì)應(yīng)的第二表面20由ECM/PECM過(guò)程加工，并且形成了對(duì)應(yīng)于立方體凸起28的立方體凹口 32。
[0042]經(jīng)由ECM/PECM，可能制造具有凸起26，22，34的渦輪葉片區(qū)段10的第一表面18的準(zhǔn)確負(fù)形式?？蛇_(dá)到的公差為大約±3μηι，其中粗糙度RA小于0.05μηι。沿圖5中的箭頭56的橫進(jìn)給移動(dòng)可在0.lmm/min至2mm/min之間連續(xù)地變化。在ECM/PECM過(guò)程期間，監(jiān)測(cè)所有關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)，如電解質(zhì)濃度、流體溫度和電流或電壓。由于在ECM/PECM過(guò)程期間存在非常低的工具磨損，故切割工具(意思是渦輪葉片區(qū)段10)不被侵蝕。因此，在進(jìn)行ECM/PECM過(guò)程之后，渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14兩者具有完美的表面，其中形成在渦輪葉片區(qū)段10的第一表面18上的微結(jié)構(gòu)元件26，28，34對(duì)應(yīng)地形成為渦輪基部部件14中的凹口 30，32。
[0043]當(dāng)將渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14硬釬焊或軟釬焊在一起時(shí)，渦輪葉片區(qū)段10和渦輪基部部件14以大約120μπι±30μπι的連續(xù)硬釬焊接頭間隙布置。70μπι±20μπι的毛細(xì)間隙是優(yōu)選的，以便在硬釬焊過(guò)程期間實(shí)現(xiàn)利用硬釬焊合金的較高程度的填充或潤(rùn)濕。有利地，寬間隙硬釬焊漿料(特別是具有高粘性的寬間隙硬釬焊漿料)的珠可施加于渦輪葉片區(qū)段10與渦輪基部部件14之間的外側(cè)分開線24，以便阻礙熔融硬釬焊合金由于泄漏而損失材料，并且用作儲(chǔ)存器來(lái)填充空隙和孔隙。
[0044]為了控制電流材料除去，陰極試樣微特征可通過(guò)施加電絕緣頂部涂層來(lái)局部地隔離。
[0045]公開的連結(jié)方法對(duì)于連結(jié)長(zhǎng)和/或?qū)挼慕宇^而言是尤其有益的。
[0046]部件列表
10渦輪葉片區(qū)段(試樣)
12渦輪導(dǎo)葉基部 14渦輪基部部件(試樣)
16腳部部件 18第一表面 20第二表面 22外表面 24分開線 26凸起線 28立方體凸起 30線凹口 32立方體凹口 34屋頂形凸起 36間隙 38頂部框架 40突破部 42增強(qiáng)肋 44入口通道 46出口通道 48箭頭 50箭頭 52流入通道 54流入通道 56箭頭 58遮蔽塞。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于制造硬釬焊接頭間隙(36)用于經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊將第一部分(10)連接于第二部分(14)的方法，其包括以下步驟: 將微結(jié)構(gòu)元件(26，28，34)添加于待經(jīng)由硬釬焊或軟釬焊連接于所述第二部分(14)的所述第一部分(10)的第一連接表面(18); 將所述第二部分(14)和所述第一部分(10)或具有工具輪廓的電極部分對(duì)準(zhǔn)，所述工具輪廓與所述第一連接表面(18)的輪廓相同； 通過(guò)將所述第一部分(10)或所述電極部分極化為陰極并且將所述第二部分(14)極化為陽(yáng)極來(lái)電化學(xué)加工(ECM)或精確電化學(xué)加工(PECM)所述第二部分的第二連接表面(20)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，選擇性激光熔化(SLM)用于將所述微結(jié)構(gòu)元件(26，28，34)添加于所述第一部分(10)和/或制造所述第一部分(10)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，突起或凹口在所述第一連接表面(18)上形成為微結(jié)構(gòu)元件(26，28，34)。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)元件(26，28，34)提供為軌道、肋、鋸齒或交錯(cuò)線、連續(xù)、間斷或點(diǎn)劃線。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，電解質(zhì)通道(40)并入到所述第一部分(10)中。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由塑料或非傳導(dǎo)材料制成的優(yōu)選呈凸脊形式的頂部框架(38)適于所述第一部分(10)的形式，使得電解質(zhì)可引導(dǎo)至所述第一連接表面(18)與所述第二連接表面(20)之間的所述間隙(36)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述頂部框架(38)經(jīng)由生成制造過(guò)程制造。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)通過(guò)使用幾何、光學(xué)或數(shù)字工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，機(jī)械緊固裝置，優(yōu)選為夾具、抓爪或卡盤，用于緊固所述第一部分(10)和所述第二部分(14)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電化學(xué)加工(ECM)過(guò)程或所述精確電化學(xué)加工(PECM)過(guò)程執(zhí)行為脈沖過(guò)程，其中電源以脈沖模式操作。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，機(jī)械振蕩疊加在電源脈沖上。12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，遮蔽材料(58)在執(zhí)行所述ECM或PECM過(guò)程之前施加于所述第二連接表面(20)的區(qū)段。13.用于將第一部分(10)和第二部分(14)硬釬焊或軟釬焊在一起的方法，其包括以下步驟: 通過(guò)使用根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的方法來(lái)制造硬釬焊接頭間隙(36); 以硬釬焊合金填充或潤(rùn)濕所述硬釬焊接頭間隙(36)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于硬釬焊或軟釬焊的方法，其特征在于，所述第一部分(10)和所述第二部分(14)在所述填充或潤(rùn)濕過(guò)程之前以120μπι±30μπι的間隙(36)平行對(duì)準(zhǔn)，優(yōu)選以70μπι ± 20μπι的間隙平行對(duì)準(zhǔn)。15.根據(jù)權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的用于硬釬焊或軟釬焊的方法，其特征在于，硬釬焊漿料和/或硬釬焊箔片用于填充所述硬釬焊接頭間隙(36)。16.根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求15中的一項(xiàng)所述的用于硬釬焊或軟釬焊的方法，其特征在于，寬間隙硬釬焊漿料的珠，特別是具有高粘性的寬間隙硬釬焊漿料的珠，施加于所述硬釬焊接頭間隙(36)的外側(cè)分開線(24)。17.根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求16中的一項(xiàng)所述的用于硬釬焊或軟釬焊的方法，其特征在于，通風(fēng)孔(40)在所述對(duì)準(zhǔn)之前設(shè)計(jì)在所述第一部分(10)和所述第二部分(14)中。18.根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求17中的一項(xiàng)所述的用于硬釬焊或軟釬焊的方法，其特征在于，機(jī)械緊固裝置，優(yōu)選為夾具、抓爪或卡盤，用于使所述第一部分(10)和所述第二部分(14)對(duì)準(zhǔn)。19.由至少兩個(gè)部分(10，14)構(gòu)成的工件(12)，所述至少兩個(gè)部分(10，14)通過(guò)使用根據(jù)權(quán)利要求13至權(quán)利要求18中任一項(xiàng)所述的方法硬釬焊或軟釬焊來(lái)連接。
【文檔編號(hào)】B23P6/00GK105939808SQ201480074915
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日
【發(fā)明人】A.斯坦科維斯基, S.霍伊維
【申請(qǐng)人】通用電器技術(shù)有限公司