專利名稱：消除鑄造缺陷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消除具有定向微觀結(jié)構(gòu)的物品中的鑄造缺陷的方法。
背景技術(shù)：
采用一種定向凝固過(guò)程來(lái)制造單晶和定向凝固鑄件例如渦輪葉片，在該定向凝固過(guò)程中，一個(gè)充滿液態(tài)合金的陶瓷殼型鑄模從加熱區(qū)(溫度高于合金的熔點(diǎn))取出進(jìn)入冷卻區(qū)(溫度遠(yuǎn)低于合金的熔點(diǎn))。這可以從例如文獻(xiàn)US-A-4,96,501，US-A-3,690,367或EP-A1-0749 790中獲知。在取出殼型鑄模時(shí)，液態(tài)合金定向地凝固—開始于首先進(jìn)入冷卻區(qū)的鑄模部分，結(jié)束于最后進(jìn)入冷卻區(qū)的鑄模部分。在合金凝固期間，發(fā)現(xiàn)固/液界面基本在加熱區(qū)和冷卻區(qū)之間的一個(gè)水平上。熟悉熔模鑄造和定向凝固的技術(shù)人員知道，在固/液界面保持合適條件的重要性。例如，穿過(guò)固/液界面的熱梯度太低和/或界面相對(duì)于水平面傾斜過(guò)多會(huì)導(dǎo)致孔隙的形成?？紫妒怯捎谥чg的流體流動(dòng)而形成的，并導(dǎo)致富含共晶相的物質(zhì)(過(guò)度富含在偏析過(guò)程中向液相偏析的元素)包圍等軸晶鏈。等軸晶鏈可分布在任何地方，長(zhǎng)度由2mm至20cm不等，并且由于缺少晶界強(qiáng)化劑而在單晶合金中構(gòu)成不可接受的脆弱(疲勞強(qiáng)度)區(qū)?？紫对谥鶢罹Ш辖鹬幸惨暈槭菄?yán)重的缺陷，盡管其具有較高含量的晶界強(qiáng)化劑。在其它情況下，如果主取向(相對(duì)于生長(zhǎng)方向的結(jié)晶取向)接近剩余鑄件的主取向，新晶粒會(huì)在固/液界面的生長(zhǎng)方向上成核并生長(zhǎng)有限的距離。這個(gè)缺陷就是通常所說(shuō)的開裂，并且其長(zhǎng)度可達(dá)5cm或更長(zhǎng)。由于其可包含有由于晶粒寬度有限而幾乎不能用Laue法進(jìn)行測(cè)量的大角晶界，因此開裂也被視為嚴(yán)重缺陷。其它與晶粒相關(guān)的線性缺陷包括在取向誤差的容許限度以上的小角晶界。與晶粒無(wú)關(guān)的線性缺陷包括線性氣孔鏈、表面微裂紋以及通常使用熒光穿透檢查法(FlourescentPenetrant Inspection，F(xiàn)PI)才能檢測(cè)出來(lái)的熔渣或夾雜。單晶和柱狀晶鑄件中另一個(gè)公知的潛在缺陷是再結(jié)晶晶粒。盡管這些缺陷只是在固溶熱處理和/或修復(fù)、修理、更新處理期間生長(zhǎng)，但是由于這些缺陷是由于鑄造裝置冷卻時(shí)鑄造合金、陶瓷型芯和陶瓷殼型鑄模的熱收縮不同而導(dǎo)致鑄件過(guò)度的局部變形而產(chǎn)生的，所以它們也可被認(rèn)為是鑄造缺陷。再結(jié)晶晶粒通常出現(xiàn)在最強(qiáng)變形區(qū)，該最強(qiáng)變形區(qū)一般是倒角、轉(zhuǎn)角以及那些相對(duì)于鑄件限制型芯或殼型鑄模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
熟悉單晶和柱狀晶工件鑄造的技術(shù)人員知道這種線性缺陷的經(jīng)濟(jì)意義。當(dāng)在一次鑄造同時(shí)能鑄造出更多的鑄件時(shí)，實(shí)質(zhì)上降低了零部件成本。然而，由于必須進(jìn)行冷卻的液態(tài)合金量的增加，以及殼型鑄模單位面積上容許的從一個(gè)更密集更重的組群至冷卻區(qū)的熱輻射的減少，相對(duì)于具有較少工件的組群而言，具有更多工件的組群自然就傾向于表現(xiàn)出較低的溫度梯度和較高的固/液界面傾角。因此較大組群尺寸就比更少工件的組群傾向于出現(xiàn)更多的孔隙。甚至在鑄件的小尺寸組群中，孔隙也是一個(gè)眾所周知的問(wèn)題，由于希望盡可能快地使鑄件進(jìn)入冷卻區(qū)，但是更快地取出會(huì)導(dǎo)致穿過(guò)固—液界面的溫度梯度較低。典型地，單晶鑄件的買方基于限制每個(gè)鑄件上孔隙缺陷的可接受大小和位置的規(guī)范而拒絕一些工件是符合產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的。根據(jù)所用合金以及工件的尺寸，廢品率可以是從低于5％至超過(guò)50％的任何值。鑄造過(guò)程參數(shù)(包括組群尺寸)總是為了在生產(chǎn)效率和由于鑄造缺陷導(dǎo)致的廢品率之間取得平衡以優(yōu)化整個(gè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性而改進(jìn)。根據(jù)合金化學(xué)成分(例如，富含Ti、Al、W和缺乏Ta的合金更傾向于出現(xiàn)孔隙)，最優(yōu)工藝仍可以產(chǎn)生具有線性缺陷的明顯的廢料。至今還沒有公開過(guò)可以修復(fù)這些缺陷的方法，但是這種方法將對(duì)柱狀晶或單晶鑄造過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生顯著的影響。通常要廢棄的工件(只是合金的價(jià)值—大約是工件價(jià)值的10％或更少)可以只用一小部分制造成本就恢復(fù)至其完全價(jià)值。
于是就需要一種在不損害材料質(zhì)量的條件下修復(fù)單晶或柱狀晶工件以恢復(fù)無(wú)缺陷材料的全強(qiáng)度的方法。至今，還沒有這樣的一個(gè)修復(fù)操作可用。然而，新發(fā)明的單晶焊接工藝提供了可能性。
US-A-6,024,792中公開了一種這樣的焊接工藝，其中在激光束(或其它熱源)熔融現(xiàn)存的單晶結(jié)構(gòu)時(shí)將焊粉或焊絲供給入這個(gè)激光束。US-A-6,084,196中公開了另一種使用等離子轉(zhuǎn)移電弧將材料沉積在單晶工件受損部位中的焊接方法。
EP-A1-0 558 870描述了用激光器對(duì)金屬工件進(jìn)行自由式的焊接，其中已有的累積材料用作新沉積金屬的基底。然而，作者或者使用焊粉或者供給的焊絲以及脈沖激光輻射。EP-A1-0 740 977還描述了一種利用在中等功率密度下工作的激光束制造無(wú)裂紋金屬工件的無(wú)模方法。大直徑的激光束產(chǎn)生一個(gè)淺熔池，從該熔池中通過(guò)添加焊粉而產(chǎn)生單晶工件。相對(duì)長(zhǎng)的相互作用時(shí)間被認(rèn)為對(duì)于減少由于凝固期間熱裂缺陷而導(dǎo)致的裂紋是很有利的。然而，這種方法致力于新工件的生產(chǎn)。而且工藝參數(shù)的選擇是為了減少熱梯度以及由此產(chǎn)生的對(duì)單晶凝固不利的應(yīng)力。
US-A-5,914,059中描述了一種類似的技術(shù)，其作為一種利用減小的功率密度的能量束沉積作用修復(fù)金屬工件的適宜方法。同樣，焦點(diǎn)集中于將添加材料重新熔入單晶鑄件的缺陷區(qū)中以及保持降低裂紋危險(xiǎn)的工藝條件。US-A-6,054,672中提及了相同的意圖，其中描述了超級(jí)耐熱合金工件的激光焊接。此處策略是通過(guò)將整個(gè)焊接區(qū)域以及與其相鄰的區(qū)域預(yù)熱至高于耐熱合金的時(shí)效溫度但遠(yuǎn)低于其熔融溫度的一個(gè)延展性溫度而降低應(yīng)力。
US-A-5,837,960描述了一種計(jì)算機(jī)輔助激光制造工藝，其用于利用激光/焊粉技術(shù)制造工件。同時(shí)，焊粉的添加是該發(fā)明的重要部分。US-A-5,312,584描述了一種制造單晶鎳鋁鑄件的無(wú)模/無(wú)型芯方法。在這種情況下，使用激光器將Ni-Al靶熔融，Ni-Al靶熔融形成液滴并在下面的單晶基底上凝固。
DE-C1-199 49 972使用一種利用數(shù)字轉(zhuǎn)換器/光學(xué)視覺系統(tǒng)以及由堆焊的層狀材料形成的層產(chǎn)生3D目標(biāo)的激光方法。這種方法需要附加材料供應(yīng)，而這對(duì)于鑄造缺陷的局部修復(fù)不是必要的。
US-A-4,960,611中建議了一種補(bǔ)救材料缺陷的方法。然而在這里，激光器被用于輻射由于粉粒、油滴之類的附著物而引起的小涂層缺陷。激光使缺陷氣化并形成一個(gè)小凹坑，這個(gè)小凹坑通過(guò)添加材料的加入而得到修復(fù)，并且隨后用紅外線(IR)激光輻射進(jìn)行固化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于在將工件恢復(fù)至一個(gè)無(wú)缺陷晶粒結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的同時(shí)很容易并且經(jīng)濟(jì)地從具有取向微觀結(jié)構(gòu)的工件上消除鑄造缺陷的方法。
根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)了一種從具有取向微觀結(jié)構(gòu)的工件上消除鑄造缺陷的方法，該方法包括以下步驟(a)定位至少一個(gè)鑄造缺陷，(b)利用熱源將鑄造缺陷局部地熔融到至少和鑄造缺陷自身相同的深度，
(c)相對(duì)于周圍基本上無(wú)鑄造缺陷的工件的取向微觀結(jié)構(gòu)將熔融材料以外延方式進(jìn)行凝固。
和現(xiàn)有技術(shù)相比，這種方法的優(yōu)點(diǎn)和新特點(diǎn)是其利用缺陷自身的材料作為焊接材料。缺陷包括與工件其余部分基本上相同的材料，因此工件外延地熔融和重凝固成所述工件的取向微觀結(jié)構(gòu)會(huì)得到和本來(lái)就沒有任何缺陷的鑄件基本相同的結(jié)構(gòu)。在很難避免外延凝固期間形成一小表層等軸晶粒的地方，仍可以用與第一次熔融操作期間所用熱源相比功率密度減小的熱源再次將材料的重凝固部分重熔，并且再次可以將周圍的無(wú)缺陷微觀結(jié)構(gòu)外延地凝固。
在局部熔融鑄造缺陷步驟中，熱源可沿著鑄件缺陷的長(zhǎng)度移動(dòng)。此外，熔融材料相對(duì)于工件周圍的取向微觀結(jié)構(gòu)外延地凝固，其方式使得凝固區(qū)域基本上恢復(fù)到其帶有鑄造缺陷時(shí)的體積。
在一些情況下，根據(jù)本發(fā)明的目標(biāo)，利用消除應(yīng)力熱處理將待修復(fù)操作的鑄件預(yù)處理至接近初始熔點(diǎn)或者首先消除至少一個(gè)缺陷的至少一部分是有利的。
作為一個(gè)實(shí)例，下述之一的鑄造缺陷可以重熔孔隙、開裂、等軸或再結(jié)晶晶粒、線性裂紋、表面微裂紋、氣孔鏈、線性?shī)A渣或線性?shī)A雜簇。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了補(bǔ)償缺陷的缺失體積，在焊接操作過(guò)程中將添加材料加入到局部熔融區(qū)域。在另一個(gè)實(shí)施例中，在熔融操作之前將預(yù)制固體、壓縮粉末、糊或漿形式的材料加入并且用于至少填充重熔缺陷的一部分。也可以在沒有消除任何缺陷部分的情況下加入添加材料。這種材料可以具有和下面工件基本上相同的成分。在又一個(gè)其它實(shí)施例中，將缺陷熔融并重新凝固，然后在加入添加材料時(shí)進(jìn)行二次熔融操作。在合金凝固之后，通過(guò)機(jī)加工例如通過(guò)研磨。去掉多余材料。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是在重熔開始之前通過(guò)機(jī)加工去除鑄件缺陷的一部分。
為了更精確測(cè)定現(xiàn)存鑄造缺陷的位置，可以使用一個(gè)視覺系統(tǒng)來(lái)記錄在一個(gè)具體工件上的位置，當(dāng)其在晶粒侵蝕條件下以顯示與缺陷，例如孔隙、開裂或小等軸晶相關(guān)的晶粒，或者在熒光穿透檢查中以顯示線性裂紋、鏈?zhǔn)綒饪谆蚓€性熔渣/夾雜并且然后，再次，隨后用于將熱源導(dǎo)向至這些區(qū)域從而將鑄造缺陷熔融。
對(duì)于熱源，利用至少一個(gè)激光器或者至少等離子轉(zhuǎn)移電弧焊、顯微等離子焊、鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊、電子束焊之一將鑄造缺陷局部地熔融。這可以在惰性氣體氣氛、惰性氣體保護(hù)或者真空條件下進(jìn)行。可以通過(guò)進(jìn)一步減小處理速度或者在熔融鑄造缺陷之前將工件預(yù)熱至500-1000℃范圍內(nèi)的所需溫度而獲得較大的穿透深度。
本方法優(yōu)選地應(yīng)用于例如由鎳或鈷基超級(jí)耐熱合金制成的氣輪機(jī)部件等工件。這些工件將具有單晶(SX)或定向凝固(DS)的微觀結(jié)構(gòu)。


在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1示出了具有鑄造缺陷的氣輪機(jī)葉片，圖2-4示出了根據(jù)本發(fā)明的修復(fù)操作的不同步驟，和圖5示出了具有重熔表面層的工件的實(shí)例。
附圖中僅示出了對(duì)于本發(fā)明重要的部件。在不同附圖中，使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)單晶(SX)或定向凝固(DS)工件1，例如氣輪機(jī)的葉片或輪葉，所述氣輪機(jī)葉片包括有根部2、平臺(tái)3和葉片4，并具有表面6。這個(gè)工件可以由例如鎳基或鈷基超級(jí)耐熱合金制成。用于制造這種SX或DX工件的熔模鑄造法在例如現(xiàn)有技術(shù)US-A-4,96,501，US-A-3,690,367或EP-A1-0 749 790中是已知的。從圖2中可以看出，工件1顯示了在制造過(guò)程之后出現(xiàn)在某處的線性鑄造缺陷5，例如孔隙、開裂或任何一定尺寸的等軸或再結(jié)晶晶粒。與晶粒無(wú)關(guān)的線性缺陷包括線性氣孔鏈、表面微裂紋以及熔渣或夾雜。圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明消除鑄造缺陷5的不同步驟。
在根據(jù)本發(fā)明的第一步中，檢查出了至少一個(gè)鑄造缺陷5。鑄造缺陷5可以很容易地用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的晶粒侵蝕法檢測(cè)到。與晶粒無(wú)關(guān)的線性缺陷包括線性氣孔鏈、表面微裂紋以及通常利用熒光穿透檢查才能檢測(cè)出來(lái)的熔渣、夾渣或線性?shī)A雜族。定位鑄造缺陷5之后，利用標(biāo)線或其它這樣可視的工具標(biāo)記出其端點(diǎn)以使得在進(jìn)行拋光或噴砂清理之后鑄造缺陷5所在的位置仍然清楚。也可以在表面留下輕微的晶粒侵蝕劑并用它在正確區(qū)域進(jìn)行焊接。在每一情況下，在焊接過(guò)程中可使用一個(gè)視覺系統(tǒng)作為輔助。這個(gè)系統(tǒng)可用于在晶粒侵蝕情況下記錄鑄造缺陷5(無(wú)需標(biāo)記)的位置并且然后用來(lái)導(dǎo)入修復(fù)操作的熱源。
從圖3中可以看出，利用一個(gè)局部作用的熱源7，例如激光，在鑄造缺陷5區(qū)域，將工件1從表面6熔融到至少與鑄造缺陷5自身一樣的深度。熱源7將受到影響的區(qū)域重新加熱至熔點(diǎn)以上。如果在該操作過(guò)程中比率Gn/VS(此處G是熔池里的溫度梯度，n是一個(gè)材料常數(shù)，VS是凝固速度)保持在由材料所決定的臨界值以上，那么后續(xù)凝固(如帶有修復(fù)區(qū)10的圖4所示)將是以外延方式進(jìn)行，也就是不會(huì)產(chǎn)生新的晶界。周圍的單晶大塊材料體將作為重熔材料的籽晶。凝固之后，重熔材料會(huì)與單晶大塊材料具有相同的無(wú)任何缺陷的微觀結(jié)構(gòu)從而使得這種取向微觀結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上恢復(fù)至其帶有鑄造缺陷5時(shí)的體積。這樣就對(duì)鑄造缺陷5進(jìn)行了補(bǔ)救。
從前一段中可以看出，高的熱梯度對(duì)于單晶凝固而言是關(guān)鍵的。因此對(duì)于熱源7而言，激光是一個(gè)尤其具有吸引力的選擇。激光輻射可以聚焦至一個(gè)小點(diǎn)并產(chǎn)生超過(guò)106K/m的熱梯度。如果激光強(qiáng)度均勻分布在加熱區(qū)域上，則是很有好處的，這可以通過(guò)光纖束傳送來(lái)達(dá)到。由于激光功率非常易于控制，這樣就保證了在整個(gè)修復(fù)期間可以保持單晶凝固的規(guī)格。作為附加結(jié)果，已由視覺系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置的晶界不必嚴(yán)格地保持。如果熱源7作用在沒有鑄造缺陷5的區(qū)域，材料也將會(huì)重熔并且隨后會(huì)以其原來(lái)的取向重新凝固。限定尺寸的整個(gè)區(qū)域的熔融也可以通過(guò)平行的局部重疊激光重熔痕跡來(lái)獲得，例如當(dāng)修復(fù)非常接近的孔隙簇、大開裂以及淺等軸晶粒時(shí)。典型地是存在30％-50％的重疊。
在一個(gè)典型應(yīng)用中，將激光聚焦在一個(gè)直徑為1-2mm的點(diǎn)上。優(yōu)選地，激光器為Nd-YAG型或高能二極管激光器型。這些激光器在近紅外線區(qū)間工作并且大約30-40％的入射輻射被典型的超級(jí)耐熱合金所吸收。激光束以相對(duì)較慢的速度(大約1-10mm/s)在所述影響區(qū)上移動(dòng)并且在傳導(dǎo)焊接的模式下工作。1×103W/cm2至5×104W/cm2的激光強(qiáng)度將重熔至表面以下500μm的區(qū)域。較大的穿透深度可以通過(guò)進(jìn)一步減小處理速度或者在熔融鑄造缺陷5之前將工件1預(yù)熱至500-1000℃范圍內(nèi)的一個(gè)所需溫度而得到，例如用一個(gè)高頻發(fā)生器。然而，在預(yù)熱的工件上，熱梯度會(huì)較小因此就更難以達(dá)到Gn/VS標(biāo)準(zhǔn)。在另一方面降低了在修復(fù)操作期間出現(xiàn)熱裂缺陷的危險(xiǎn)。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，在一定條件下，由于在焊接熔池最上端的局部上沒有達(dá)到Gn/VS標(biāo)準(zhǔn)，在這樣的焊接件的取向凝固期間很難避免小表層等軸晶的形成。當(dāng)焊接所需深度較大，需要一個(gè)高的局部熱輸入時(shí)尤其會(huì)出現(xiàn)上述情況。在這些情況下，在凝固之后用熱源進(jìn)行第二道次的加熱以產(chǎn)生向熔池輸入較低能量密度的熱量，產(chǎn)生一個(gè)較淺的可進(jìn)一步減少等軸凝固材料的一小部分的熔融輪廓。如果不希望用第二道次的加熱，可以磨掉或切削掉等軸晶。在這種情況下，在熔融前或在熔融過(guò)程中向熔池中加入材料以使等軸凝固部分落在焊接區(qū)中剩余材料的上層區(qū)域并且在去除剩余材料過(guò)程中將該上層區(qū)域切削掉以恢復(fù)到鑄件原始預(yù)定尺寸的外形是很有幫助的。
對(duì)于熱源7而言，可以使用的其它適合方法至少有等離子轉(zhuǎn)移電弧焊、顯微等離子焊、鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊、電子束焊之一。焊接可以在惰性氣體氣氛、惰性氣體保護(hù)或者真空條件下進(jìn)行以防止液態(tài)合金產(chǎn)生過(guò)度氧化。而且，在熔融鑄造缺陷之前可以利用消除應(yīng)力熱處理將工件預(yù)處理至接近初始熔點(diǎn)的溫度。
在進(jìn)行完修復(fù)之后，進(jìn)行正常的固溶化熱處理和γ相粗化熱處理，然而，在進(jìn)行上述熱處理之前，還可以進(jìn)一步進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理以減小再結(jié)晶的機(jī)會(huì)。
可選地，如圖3中所示，添加材料8可以用加料器9添加至已熔融區(qū)域以保證下層材料的單晶結(jié)構(gòu)。在圖3中示出了同軸注入，由于其固有的軸向?qū)ΨQ因此是很有利的。在另一個(gè)實(shí)施例中，在熔融操作之前以預(yù)制固體、壓縮粉末、糊或漿的形式加入材料并且用于至少填充已重熔缺陷的一部分。添加材料也能在沒有去除任何缺陷的情況下加入。有利地，與工件自身成分基本相同的添加材料8供給至局部熔融區(qū)域。缺陷包含有與工件剩余部分相比基本上相同的材料，因此工件的熔融和取向重凝固成取向微觀結(jié)構(gòu)會(huì)得到和本來(lái)就沒有任何缺陷的鑄件基本相同的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明方法的另一個(gè)實(shí)施例中，鑄造缺陷5熔融并重凝固。隨后當(dāng)添加材料注入熔池中時(shí)進(jìn)行一個(gè)二次熔融操作。如果凝固之后表面6上仍留有剩余材料，則將其機(jī)加工去掉，例如用切削或研磨的方法。當(dāng)然也可以在這種方法的重熔步驟開始之前通過(guò)切削掉鑄造缺陷的一部分來(lái)去除。
本發(fā)明的實(shí)例如圖5所示的本發(fā)明的實(shí)例，圖中示出了SX-基材(CMSX-4)上的重熔痕跡具有0.40mm的重熔深度?？梢钥闯鲋厝蹍^(qū)域中(細(xì))枝晶的匹配取向。激光器參數(shù)為P＝320W，v＝8mm/s，點(diǎn)直徑2.0mm。
附圖標(biāo)記1 工件，例如氣輪機(jī)的葉片2 根部3 平臺(tái)4 葉片5 鑄造缺陷6 工件1的表面7 熱源8 添加材料9 供料器10修復(fù)區(qū)
權(quán)利要求
1.一種從具有取向微觀結(jié)構(gòu)的工件(1)上消除鑄造缺陷(5)的方法，包括以下步驟(a)定位至少一個(gè)鑄造缺陷(5)，(b)利用熱源(7)將鑄造缺陷(5)局部地熔融到至少和鑄造缺陷(5)自身相同的深度，(c)相對(duì)于周圍基本上無(wú)鑄造缺陷的工件(1)的取向微觀結(jié)構(gòu)將熔融材料外延地凝固。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，通過(guò)移動(dòng)熱源(7)將鑄造缺陷(5)沿著鑄造缺陷(5)的長(zhǎng)度局部地熔融。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用和第一次熔融操作所用熱源(7)相比能量密度減小的熱源(7)再次重熔材料的重凝固部分，并且再次相對(duì)于周圍的無(wú)缺陷微觀結(jié)構(gòu)將其外延地凝固。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熔融材料相對(duì)于工件(1)周圍的取向微觀結(jié)構(gòu)外延地凝固，其方式使得凝固區(qū)域基本上恢復(fù)至其帶有鑄造缺陷(5)時(shí)的體積。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(a)之后制備工件(1)用于修復(fù)處理。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)包括以下孔隙、開裂、等軸晶或再結(jié)晶晶粒、線性裂紋、表面微裂紋、氣孔簇、線性?shī)A渣或夾雜線性簇中至少一個(gè)的鑄造缺陷(5)進(jìn)行重熔。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在重熔開始之前用機(jī)加工方法去除鑄造缺陷(5)的一部分。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在熔融操作之前添加入添加材料(8)或者添加至局部熔融區(qū)域。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，熔融并重凝固缺陷(5)，隨后在添加附加材料的同時(shí)進(jìn)行二次熔融操作。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在熔融操作開始前，材料以預(yù)制固體、壓縮粉末、糊或漿形式加入。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，具有與工件(1)基本上相同成分的添加材料(8)被添加至局部熔融區(qū)域。
12.如權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在熔融材料凝固之后將多余材料機(jī)加工去掉。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，視覺系統(tǒng)用于定位至少一個(gè)鑄造缺陷(5)，然后用于導(dǎo)向熱源(7)以將該至少一個(gè)鑄造缺陷(5)熔融。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在熔融鑄造缺陷(5)之前，將工件(1)預(yù)熱至500-1000℃范圍內(nèi)的一個(gè)溫度。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用至少一個(gè)作為熱源(7)的激光器將鑄造缺陷(5)局部地熔融。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用等離子轉(zhuǎn)移電弧焊、顯微等離子焊、鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊、電子束焊中的至少一種作為熱源(7)將鑄造缺陷(5)局部地熔融。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，在惰性氣體氣氛、惰性氣體保護(hù)或者真空條件下進(jìn)行鑄造缺陷(5)的熔融。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，單晶或定向凝固鑄件(1)中的至少一個(gè)鑄造缺陷(5)被重熔。
19.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，工件(1)是一個(gè)由鎳或鈷基超級(jí)耐熱合金制成的氣輪機(jī)部件。
全文摘要
一種從具有取向微觀結(jié)構(gòu)的工件(1)上消除鑄造缺陷(5)的方法，該方法包括定位至少一個(gè)鑄造缺陷(5)以及利用熱源(7)將鑄造缺陷(5)局部地熔融到至少和鑄造缺陷(5)自身相同的深度的步驟，然后相對(duì)于工件(1)周圍的取向微觀結(jié)構(gòu)將熔融材料以取向外延的方式進(jìn)行凝固，其方式使得得到的凝固區(qū)域基本上沒有任何缺陷。
文檔編號(hào)F01D5/00GK1638897SQ03804715
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者J·費(fèi)爾尼霍, M·赫貝爾, M·康特 申請(qǐng)人:阿爾斯托姆科技有限公司