[发明专利]用于形成成型气孔的工艺及系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气涡轮，并且更具体地涉及用于在涡轮叶片中形成孔的工艺及系统。

背景技术

一般而言，燃气涡轮燃烧压缩空气和燃料的混合物来产生热燃烧气体(热燃烧气体溢出)且导致附接到转子上的涡轮叶片的旋转。热燃烧气体可达到超过热气体通路中的涡轮叶片和其它构件的熔点的温度。为了防止此情况，气体通路中的涡轮叶片和其它构件典型地使用高熔点合金构成，且由热屏障覆层覆盖。此外，构件可包括气孔，气孔容许冷却剂空气通过或越过构件。当离开孔时，冷却剂空气就在构件上产生连续的隔热层。该冷却空气层通过限制从热燃烧气体到涡轮叶片的热传递来用作热屏蔽。通过限制来自于热燃烧气体的热传递，增加构件的寿命。

然而，形成气孔的行为其自身可造成问题，诸如在热屏障覆层中引入裂纹、应力或不均匀。此外，构件的多层构造由于不同层的物理性能不同而可对形成气孔提出挑战。此外，构件典型地为轮廓形状，其三维(3D)轮廓自身可对形成气孔提出挑战。

发明内容

在一个实施例中，提供了用于形成成型孔的方法。根据该实施例，构件定位在第一站点处。多个气孔成型部分使用由三维激光扫描仪控制的第一短脉冲激光形成在构件中。构件移动至第二站点，且计量孔形成在各相应的成型部分中。构件移动至第三站点或第一站点，且使成型部分平滑。

在另一个实施例中，提供了用于形成成型孔的方法。根据该实施例，涡轮叶片中的多个气孔成型部分使用由三维激光扫描仪控制的短脉冲激光形成。使用由三维激光扫描仪控制的短脉冲激光使成型部分平滑。短脉冲激光当使成型部分平滑时以不同于当形成成型部分时的扫描速率操作。涡轮叶片移动至分开的站点，且计量孔形成在各相应的成型部分处。

在附加的实施例中，提供用于验证制造工艺的方法。根据该方法，产生了所有或部分涡轮叶片的体积表现，其中，完全地或部分地形成了一个或更多个气孔。体积表现与CAD文件相比较，且制造工艺基于体积表现与CAD文件的比较来调整。

附图说明

当参照附图来阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中：

图1为根据本公开内容的一个实施例的包括成型气孔的涡轮叶片的等距视图。

图2为根据本公开内容的一个实施例的成型气孔的透视图；

图3为根据本公开内容的一个实施例的沿视线3截取的图2的成型气孔的横截面视图；

图4为根据本公开内容的一个实施例的在涡轮叶片中产生成型气孔的工艺；

图5为根据本公开内容的一个实施例的在涡轮叶片中产生成型气孔的工艺的验证工艺；以及

图6为根据本公开内容的一个实施例的用于在涡轮叶片中产生成型气孔的另一工艺。

零件清单

10涡轮叶片

12成型气孔

14外表面

16内部空腔

20表面圆周

32基底层

34中间层

36热屏障覆层

38成型部分

40计量孔

42工艺

44方框：定位涡轮叶片

46方框：成形气孔

48方框：验证

50方框：计量气孔

52方框：验证

54方框：精整气孔

56方框：验证

58工艺

60方框：采集x射线图像

62数据：体积绘制

64决定：将体积绘制与CAD模型相比较

66数据：CAD

68方框：调整成形计量或精整步骤

70方框：接受工艺

具体实施方式

下文将描述本发明的一个或更多个特定实施例。为了提供这些实施例的简要描述，在说明书中可不描述实际实施方式的所有特征。应当认识到，在任何这些实际实施方式的开发中，如任何工程或设计项目中一样，必须作出许多特定实施方式的决定，以实现开发者的特定目标，诸如遵循系统相关的和商业相关的限制，这从一个实施方式到另一个可存在变化。而且，应当认识到的是，这种开发工作可能很复杂且耗时，但对于受益于本公开的本领域技术人员来说，仍为设计、构造和制造的常规任务。

在介绍本发明各种实施例的元件时，冠词″一个″、″一种″、″该″和″所述″意在表示存在一个或更多个元件。用语″包括″、″包含″和″具有″旨在为包括性的，且意为可存在除所列元件外的附加元件。