抗蝕性金屬材料的焊接方法以及渦輪葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及抗蝕性金屬材料的焊接方法以及渦輪葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸汽渦輪葉片有可能因受到來自蒸汽中的凝結(jié)水滴、以氧化鐵為主體的微小的固體顆粒的沖擊作用而被侵蝕并導(dǎo)致表面磨損。因此，有時(shí)在蒸汽渦輪葉片的前方(蒸汽流的上游側(cè))即前緣部形成抗蝕(侵蝕)層，由此來抑制蒸汽渦輪葉片的侵蝕。
[0003]在專利文獻(xiàn)I中公開了如下技術(shù):通過使在表面形成有硼化處理層的防蝕部與蒸汽渦輪葉片的基體接合，由此減少腐蝕損耗。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有，切下渦輪旋轉(zhuǎn)葉片的翼形狀的一部分即葉片前緣部，使用基于激光的堆焊而恢復(fù)形成防侵蝕部。
[0004]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特公昭61 - 12082號(hào)公報(bào)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特許第4901413號(hào)公報(bào)
[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]與蒸汽渦輪葉片的基體接合的抗蝕層例如使用以鈷為主成分的Stellite (注冊(cè)商標(biāo))等耐磨損性高的鈷基合金等。在將鈷基合金等與基體接合的情況下，進(jìn)行基于釬焊、TIG焊接的堆焊。但是，在進(jìn)行基于釬焊的接合的情況下，容易發(fā)生接合不良等問題，因返工所進(jìn)行的多次加熱容易使蒸汽渦輪葉片的質(zhì)量降低。另外，在進(jìn)行基于TIG焊接的接合的情況下，發(fā)生母材向鈷基合金等熔敷金屬混入的情況，存在熔敷金屬被稀釋的問題。其結(jié)果是，抗蝕層的硬度降低，鈷基合金等所帶來的抗蝕性能降低。
[0010]另外，在專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，如專利文獻(xiàn)2的圖1(c)所示，在將渦輪旋轉(zhuǎn)葉片的葉片前緣部沿著翼長方向切斷而形成帶狀的平面之后，從平面堆積多層而形成由硬質(zhì)材料構(gòu)成的防侵蝕部。圖16是示出以往的蒸汽渦輪葉片的前緣部IA的基體I與構(gòu)成防侵蝕部的焊道的橫剖視圖，圖16中的雙點(diǎn)劃線表示防侵蝕部的預(yù)定精加工面S。由于硬質(zhì)材料比葉片主體部的材料脆，因此，若像專利文獻(xiàn)2那樣替換葉片前緣部整體，則防侵蝕部會(huì)從翼主體部脫落或發(fā)生破損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供能夠抑制葉片前緣部處的抗蝕層的硬度降低的抗蝕性金屬材料的焊接方法以及渦輪葉片。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]本發(fā)明的第一方式的抗蝕性金屬材料的焊接方法向渦輪葉片前緣部的基體焊接抗蝕性金屬材料，包括:將被施加所述抗蝕性金屬材料的所述前緣部的曲面的半徑形成為比所述基體的厚度大的步驟；以及在所述前緣部焊接所述抗蝕性金屬材料的步驟。
[0014]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，前緣部的基體形成為容易釋放熱量的形狀，在將抗蝕性金屬材料焊接于基體時(shí)，能夠抑制基體中的熱量的積蓄。其結(jié)果是，熱量從基體散熱，能夠抑制局部的溫度上升。并且，能夠降低母材向抗蝕性金屬材料的混入所引起的抗蝕性金屬材料的稀釋化，能夠抑制抗蝕層的硬度降低。需要說明的是，前端部的剖面形狀不限于圓弧形狀，只要能夠?qū)⑷~片前端部形成為光滑的曲面，也可以是其他形狀。
[0015]本發(fā)明的第二方式的抗蝕性金屬材料的焊接方法向渦輪葉片前緣部的基體焊接抗蝕性金屬材料，包括:以填埋一層所述抗蝕性金屬材料的方式，根據(jù)抗蝕層的預(yù)定精加工面與抗蝕層的厚度將被施加所述抗蝕性金屬材料的槽形成于所述基體的步驟；以及在所述槽上焊接所述抗蝕性金屬材料的步驟。
[0016]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，施加抗蝕性金屬材料的槽根據(jù)抗蝕層的預(yù)定加工表面與抗蝕層的厚度形成于基體?？刮g性金屬材料例如是鈷基合金。相對(duì)于預(yù)定精加工面的槽深度例如是填埋一層抗蝕性金屬材料的深度、即不會(huì)形成多層堆焊的深度，并且，通過以不使硬度降低區(qū)域在表面出現(xiàn)的方式盡可能深地形成槽，能夠防止抗蝕性能的降低。硬度降低區(qū)域是指因焊接而使母材(基體)混入熔敷金屬的區(qū)域。
[0017]在本發(fā)明的第二方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的是，所述槽的深度相對(duì)于所述預(yù)定精加工面為2mm以下。由此，能夠?qū)⒉鄣纳疃仍O(shè)為填埋一層抗蝕性金屬材料的深度、即不會(huì)形成多層堆焊的深度。
[0018]本發(fā)明的第三方式的抗蝕性金屬材料的焊接方法向渦輪葉片前緣部的基體焊接抗蝕性金屬材料，包括:以新形成的焊道與已形成的焊道的接觸部分形成為比所述新形成的焊道與所述基體接觸的接觸部分寬的方式確定焊接時(shí)的各焊層的重疊量的步驟；以及根據(jù)所述重疊量在所述基體上焊接所述抗蝕性金屬材料的步驟。
[0019]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，焊接時(shí)的各道次的重疊量增大，新形成的焊道與基體(母材)接觸的部分比與已形成的焊道接觸的接觸部分少。其結(jié)果是，能夠減少母材向抗蝕性金屬材料(熔敷材料)的混入所引起的抗蝕性金屬材料的稀釋化，能夠抑制抗蝕層的硬度降低。
[0020]在本發(fā)明的第一至第三方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的是，焊接的所述抗蝕性金屬材料因所述基體的材料而造成的稀釋為10%以下。由此，能夠降低抗蝕性金屬材料的稀釋化，抑制抗蝕層的硬度降低。
[0021]在本發(fā)明的第一至第三方式的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的是，焊接所述抗蝕性金屬材料而形成的精加工前的抗蝕層是一層且為2mm以下。
[0022]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于能夠降低母材所造成的稀釋，因此能夠以抗蝕性所需的最小限度的厚度來形成高質(zhì)量的抗蝕層。
[0023]在本發(fā)明的第一至第三方式的基礎(chǔ)上，其特征在于，在焊接所述抗蝕性金屬材料的步驟中，使激光相對(duì)于行進(jìn)方向在橫向上擺動(dòng)，使得能量密度分布平坦化。
[0024]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使能量密度分布平坦化，能夠使熔融部分變淺或者變寬。
[0025]也可以構(gòu)成為，一邊將抗蝕性金屬材料呈粉末狀或者帶板狀供給一邊進(jìn)行焊接，或者在將抗蝕性金屬材料預(yù)先通過噴鍍或冷噴涂而附著在焊接位置之后，進(jìn)行焊接。
[0026]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠減少道次數(shù)，能夠抑制缺陷的產(chǎn)生。
[0027]另外，本發(fā)明的第四方式的渦輪葉片借助上述的抗蝕性金屬材料的焊接方法在前緣部形成有抗蝕層。
[0028]發(fā)明效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，能夠抑制葉片前緣部處的抗蝕層的硬度降低。
【附圖說明】
[0030]圖1是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體的橫剖視圖。
[0031]圖2是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體的橫剖視圖。
[0032]圖3是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體與焊道的橫剖視圖。
[0033]圖4是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體與焊道的橫剖視圖。
[0034]圖5是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體與焊道的橫剖視圖。
[0035]圖6是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的基體與焊道的橫剖視圖。
[0036]圖7是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的第一例的橫剖視圖。
[0037]圖8是示出本發(fā)明的一實(shí)施方式的蒸汽渦輪葉片前緣部的第二例的橫剖視圖。
[0038]圖9是示出圖7的前緣部的硬度測(cè)量結(jié)果的橫剖視圖。
[0039]圖10是示出圖7的前緣部的硬度測(cè)量結(jié)果的橫剖視圖。
[0040]圖11是示出蒸汽渦輪葉片的側(cè)視圖。
[0041]圖12是示出以往的蒸汽渦輪葉片前緣部的