用于產(chǎn)生斜邊的方法、具有斜邊的構(gòu)件和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種覆層方法，其中在要覆層的構(gòu)件的表面上產(chǎn)生斜邊，本發(fā)明還涉及相應(yīng)的一種構(gòu)件和一種設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫應(yīng)用的構(gòu)件通常設(shè)有金屬的和/或陶瓷的保護(hù)層。
[0003]特別地，在棱邊處產(chǎn)生突出部，所述突出部必須非常精確地設(shè)定。這在制造中是耗費(fèi)時(shí)間的并且是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此本發(fā)明的目的為提出一種用于克服這種問(wèn)題的方法、構(gòu)件和設(shè)備。
[0005]所述目的通過(guò)根據(jù)一種用于制造覆層的基底的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述基底在所述基底的要覆層的面上的覆層的邊緣處具有斜邊，其中所述斜邊在所述基底的棱邊的區(qū)域中、尤其是在直角的棱邊的區(qū)域中終止，其中將交換板貼靠所述棱邊下方的不要覆層的表面，并且其中所述交換板沿著其縱向方向突出于要覆層的所述面的表面，和對(duì)所述基底的所述面進(jìn)行覆層；所述目的還通過(guò)一種構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述構(gòu)件尤其是上述方法來(lái)制造，其中在要覆層的面和不要覆層的表面之間構(gòu)成有棱邊、尤其是直角的棱邊，其中在所述棱邊處在所述覆層的區(qū)域中構(gòu)成有斜邊；所述目的還通過(guò)一種設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)備尤其用于執(zhí)行上述方法、更尤其是用于制造上述構(gòu)件，所述設(shè)備具有用于所述構(gòu)件的基底的支架，和交換板，所述交換板能夠直接貼靠所述基底的不要覆層的表面。
[0006]在下文列舉了其它有利的措施，所述措施能夠任意地彼此組合，以便實(shí)現(xiàn)其它的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單地產(chǎn)生斜邊和改進(jìn)的構(gòu)件。
【附圖說(shuō)明】
[0008]附圖示出:
[0009]圖1、2、3示出在覆層時(shí)的構(gòu)件和處理方法；
[0010]圖4示出渦輪機(jī)葉片。
[0011]附圖和描述僅為本發(fā)明的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在圖1中示出基底4，所述基底具有要覆層的表面7和不要覆層的表面25。
[0013]基底4優(yōu)選是金屬的。
[0014]在渦輪機(jī)葉片120、130 (圖4)中基底4具有鎳基或者鈷基的超合金。
[0015]在渦輪機(jī)葉片120、130作為要覆層的基底4的情況下，要覆層的面7至少是平臺(tái)403 (圖4)并且不要覆層的表面25是平臺(tái)403的側(cè)面。
[0016]在要覆層的面7上產(chǎn)生至少一個(gè)由金屬、尤其是由MCrAH合金和/或陶瓷構(gòu)成的覆層22。
[0017]基底4在要覆層的表面7和不要覆層的表面25之間具有棱邊13，所述棱邊優(yōu)選直角地構(gòu)成。
[0018]在該棱邊13的區(qū)域中，在覆層22中存在斜邊10，所述斜邊是覆層22的朝向棱邊13的斜切。
[0019]斜邊10在棱邊13處終止。
[0020]斜邊10尤其僅在覆層22中形成。
[0021]在覆層時(shí)，對(duì)此使用交換板16，所述交換板直接貼靠不要覆層的表面25并且沿著構(gòu)件4、120、130的縱向方向121 (圖4)突出于不要覆層的表面7。
[0022]優(yōu)選地，在交換板16的端部上設(shè)置有突出部、即短的橫臂17，所述突出部?jī)?yōu)選橫向于交換板16，所述橫臂在棱邊13的區(qū)域中進(jìn)一步遮住基底4并且優(yōu)選突出于棱邊13。
[0023]在覆層時(shí)也已經(jīng)僅由交換板16并且優(yōu)選更加強(qiáng)地通過(guò)短的橫臂17而在棱邊13的區(qū)域中涂覆少量的材料，由此產(chǎn)生斜邊10。
[0024]同樣，交換板16的端部17’能夠朝向要覆層的構(gòu)件4彎曲(圖2)。
[0025]作為其它的替選方案，交換板16的端部能夠具有加寬部17”(圖3)。加厚部17”的角度優(yōu)選為40°并且優(yōu)選具有1.5mm的高度。
[0026]在此優(yōu)選使用HVOF、等離子噴涂法如APS、LPPS、其它的熱噴涂法或者真空處理。
[0027]由此通常產(chǎn)生在覆層7和棱邊13到不要覆層的表面25之間的低應(yīng)力的過(guò)渡部。
[0028]圖4示出沿著縱軸線121延伸的流體機(jī)械的轉(zhuǎn)子葉片120或?qū)蛉~片130的立體圖。
[0029]流體機(jī)械能夠是飛機(jī)的或用于發(fā)電的發(fā)電廠的燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)或壓縮機(jī)。
[0030]葉片120、130沿著縱軸線121相繼具有:固定區(qū)域400、鄰接于固定區(qū)域的葉片平臺(tái)403以及葉身406和葉片梢部415。
[0031]作為導(dǎo)向葉片130，葉片130能夠在其葉片梢部415處具有另一平臺(tái)(沒(méi)有示出)。
[0032]在固定區(qū)域400中形成有用于將轉(zhuǎn)子葉片120、130固定在軸或盤(沒(méi)有示出)上的葉片根部183。
[0033]葉片根部183例如構(gòu)成為錘頭形。作為樅樹(shù)形根部或燕尾形根部的其他設(shè)計(jì)方案是可行的。
[0034]葉片120、130對(duì)于流過(guò)葉身406的介質(zhì)具有迎流棱邊409和出流棱邊412。
[0035]在傳統(tǒng)的葉片120、130中，在葉片120、130的所有區(qū)域400、403、406中使用例如實(shí)心的金屬材料、尤其是超合金。
[0036]例如由EP I 204 776 BK EP I 306 454、EP I 319 729 AU WO 99/67435 或 WO00/44949已知這樣的超合金。
[0037]在這種情況下，葉片120、130能夠通過(guò)鑄造法，也能夠借助定向凝固、通過(guò)鍛造法、通過(guò)銑削法或其組合來(lái)制造。
[0038]將帶有一個(gè)或多個(gè)單晶結(jié)構(gòu)的工件用作機(jī)器的在運(yùn)行時(shí)承受高的機(jī)械的、熱的和/或化學(xué)的負(fù)荷的構(gòu)件。
[0039]這種單晶工件的制造例如通過(guò)由熔融物的定向凝固來(lái)進(jìn)行。在此，這涉及一種澆注法，其中液態(tài)金屬合金凝固為單晶結(jié)構(gòu)、即單晶工件，或者定向凝固。
[0040]在這種情況下，枝狀晶體沿?zé)崃鞫ㄏ?，并且形成柱狀晶體的晶粒結(jié)構(gòu)(柱狀地，也就是說(shuō)在工件的整個(gè)長(zhǎng)度上分布的晶粒，并且在此根據(jù)一般的語(yǔ)言習(xí)慣稱為定向凝固)，或者形成單晶結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)整個(gè)工件由唯一的晶體構(gòu)成。在這些方法中，必須避免過(guò)渡成球形(多晶的)凝固，因?yàn)橥ㄟ^(guò)非定向的生長(zhǎng)不可避免地構(gòu)成橫向和縱向晶界，所述橫向和縱向晶界使定向凝固的或單晶的構(gòu)件的良好特性不起作用。
[0041]如果一般性地提到定向凝固組織，則是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的單晶和確實(shí)具有沿縱向方向分布的晶界但不具有橫向晶界的柱狀晶體結(jié)構(gòu)。第二種所提到的晶體結(jié)構(gòu)也稱為定向凝固組織(direct1nally solidified structures)。
[0042]由US-PS 6，024，792 和 EP O 892 090 Al 已知這樣的方法。
[0043]葉片120、130同樣能夠具有防腐蝕或抗氧化的覆層，例如(MCrAlX ;M是下述組中的至少一種元素:鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)，X是活性元素并且代表釔(Y)和/或硅和/或至少一種稀土元素，或鉿(Hf))。從EP O 486 489 BUEP O 786 017 BUEP O 412 397 BI或EP I 306 454 Al中已知這樣的合金。
[0044]密度優(yōu)選是理論密度的95 %。
[0045]在MCrAlX層(作為中間層或最外層)上構(gòu)成進(jìn)行保護(hù)的氧化鋁層(TGO =熱生長(zhǎng)氧化物層 thermal grown oxide layer)。
[0046]優(yōu)選地，層組成成分具有Co-30N1-28Cr-8Al-0.6Y-0.7Si 或Co-28N1-24Cr-10Al-0.6Y。除了所述鈷基的保護(hù)覆層以外，也優(yōu)選使用鎳基的保護(hù)層如 N1-10Cr-12Al-0.6Y-3Re 或 N1-12Co-21Cr_l1A1-0.4Y_2Re 或N1-25Co-17Cr-10Al-0.4Y-1.5Re。
[0047]在MCrAlX上還能夠存在隔熱層，隔熱層優(yōu)選是最外層并例如由ZrO2、Y2O3-ZrOji成，即隔熱層通過(guò)氧化釔和/或氧化鈣和/或氧化鎂非穩(wěn)定、部分穩(wěn)定或完全穩(wěn)定。
[0048]隔熱層覆蓋整個(gè)MCrAlX層。通過(guò)例如電子束氣相淀積(EB-PVD)的適當(dāng)?shù)母矊臃椒ㄔ诟魺釋又挟a(chǎn)生柱狀晶粒。
[0049]其他覆層方法也是可以考慮的，例如大氣等離子噴涂(APS)、LPPS (低壓等離子噴涂)、VPS (真空等離子噴涂)或CVD (化學(xué)氣相沉積)。隔熱層能夠具有多孔的、有微觀裂縫或宏觀裂縫的晶粒，以達(dá)到更好的耐熱沖擊性。因此，隔熱層優(yōu)選地比MCrAlX層更為多孔。
[0050]再處理(Refurbishment)意味著，在使用構(gòu)件120、130之后，必要時(shí)必須將保護(hù)層從渦輪葉片120、130上去除(例如通過(guò)噴砂)。接著，去除腐蝕層和/或氧化層或腐蝕產(chǎn)物和/或氧化產(chǎn)物。必要時(shí)，還修復(fù)在構(gòu)件120、130中的裂縫。然后，進(jìn)行構(gòu)件120、130的再覆層以及構(gòu)件120、130的重新使用。
[0051]葉片120、130能夠?qū)嵤┏煽招牡幕驅(qū)嵭牡摹Ｈ绻鋮s葉片120、130，則葉片為空心的并且必要時(shí)還具有薄膜冷卻孔418 (由虛線表示)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制造覆層的基底(4)的方法，所述基底在所述基底(4)的要覆層的面(7)上的覆層(22)的邊緣處具有斜邊(10)， 其中所述斜邊(10)在所述基底(4)的棱邊(13)的區(qū)域中、尤其是在直角的棱邊(13)的區(qū)域中終止， 其中將交換板(16)貼靠所述棱邊(13)下方的不要覆層的表面(25)，并且 其中所述交換板(16)沿著其縱向方向突出于要覆層的所述面(7)的表面， 和對(duì)所述基底(4)的所述面(7)進(jìn)行覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其中在所述交換板(16)的端部上設(shè)置突出部(17，17’，17”)， 所述突出部沿著要覆層的所述表面(7)的方向伸出、尤其是突出于所述棱邊(13)，但是不完全地超出所述面(7)。
3.一種構(gòu)件、尤其是根據(jù)權(quán)利要求1或2中一項(xiàng)或兩項(xiàng)來(lái)制造的構(gòu)件， 其中在要覆層的面(7)和不要覆層的表面(25)之間構(gòu)成有棱邊(13)、尤其是直角的棱邊(13)， 其中在所述棱邊(13)處在所述覆層(22)的區(qū)域中構(gòu)成有斜邊(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的構(gòu)件， 其中所述覆層(22)是金屬的和/或陶瓷的覆層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中一項(xiàng)或兩項(xiàng)所述的構(gòu)件， 其中所述構(gòu)件的基底(4)是金屬的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的構(gòu)件， 其中所述斜邊(10)僅在所述覆層(22)中構(gòu)成。
7.一種設(shè)備、尤其是用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法的設(shè)備、更尤其是用于制造根據(jù)權(quán)利要求3、4、5或6中一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的構(gòu)件的設(shè)備， 所述設(shè)備具有用于所述構(gòu)件的基底(4)的支架，和 交換板(16)，所述交換板能夠直接貼靠所述基底(4)的不要覆層的表面(25)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備， 其中在所述交換板(16)的端部處設(shè)有突出部(17，17’，17”)，所述突出部沿著要覆層的所述表面⑵的方向伸出、尤其是突出于所述棱邊(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備， 所述突出部是橫臂(17)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備， 其中所述突出部是所述交換板(16)的所述端部的彎曲部(17’)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備， 其中所述突出部是所述交換板(16)的所述端部的加寬部(17”)。
【專利摘要】通過(guò)相應(yīng)的遮擋設(shè)備產(chǎn)生具有在棱邊(13)的區(qū)域中在覆層(22)的區(qū)域中的斜邊(10)的基底(4)的覆層，使得在不要覆層的表面(25)和要覆層的表面(7)之間提供低應(yīng)力的過(guò)渡部。
【IPC分類】C23C4-12, C23C14-04, C23C16-04, C23C4-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104674154
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410717629
【發(fā)明人】托比亞斯·布雷特
【申請(qǐng)人】西門子公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日
【公告號(hào)】DE102013224568A1, EP2878697A1, US20150151321