[发明专利]用于使构件在增材制造机器中磁对准的工具组件

说明书

本发明涉及用于使构件在增材制造机器中磁对准的工具组件。提供了一种用于将多个构件(诸如压缩机叶片)安装在粉末床增材制造机器中以促进修复过程的工具组件。工具组件包括：构件固定件，其构造成用于接纳压缩机叶片中的各个；安装板，其用于接纳构件固定件；以及磁体组件，其将构件固定件在期望的位置且以期望的取向可操作地联接到安装板，以促进改进的打印过程。

技术领域

本主题大体上涉及增材制造机器，且更特别地涉及用于使多个构件以期望的取向对准以用于粉末床增材制造过程的工具组件。

背景技术

机器或装置构件在其整个服务寿命期间经常经历损坏、磨损和/或劣化。例如，燃气涡轮发动机的提供服务的压缩机叶片在长期使用之后显示出腐蚀、缺陷和/或裂纹。具体地，例如，这样的叶片受到很大的应力，应力不可避免地使叶片随着时间的推移而磨损(特别是在叶片的末梢附近)。例如，叶片末梢易受由下者引起的磨损或损坏：叶片末梢与护罩之间的摩擦或擦挂(rubbing)、由热气体引起的化学劣化或氧化、由循环加载和卸载引起的疲劳、晶格的扩散蠕变等。

值得注意地，如果不纠正，则磨损或损坏的叶片可造成机器故障或性能劣化。具体地，这样的叶片可使涡轮机表现出降低的操作效率，这是因为叶片末梢与涡轮护罩之间的间隙可允许气体通过涡轮级泄漏，而不会转换成机械能。当效率下降到规定水平之下时，涡轮机典型地停止服务以进行大修和翻新。此外，削弱的叶片可造成发动机的完全断裂和灾难性故障。

结果，用于燃气涡轮发动机的压缩机叶片典型地是经常的检查、修复或替换的目标。完全替换这样的叶片经常是非常昂贵的，然而，可以以相对低的成本(与利用全新叶片来替换相比)修复一些叶片以用于延长寿命。然而，现有的修复过程倾向于是劳动密集型且耗时的。

例如，传统的压缩机叶片末梢修复过程使用焊接/包覆技术，在该技术中，以粉末或线的形式向叶片末梢供应修复材料。修复材料通过聚焦功率源(例如激光、e-束、等离子弧等)熔化，并结合到叶片末梢。然而，利用这样的焊接/包覆技术修复的叶片需要繁琐的后处理来实现目标几何形状和表面光洁度。具体地，由于焊接/包覆修复接头的庞大特征尺寸，修复的叶片需要繁重的机加工来移除末梢上的多余材料，并且进一步需要辅助抛光过程来实现目标表面光洁度。值得注意地，这样的过程一次在单个叶片上执行，是非常劳动密集且繁琐的，并且造成单次修复的非常高的总体劳动成本。

备选地，其它直接能量沉积(DED)方法可用于叶片修复，例如，诸如冷喷涂，该方法引导高速金属粉末以轰击目标或基础构件，使得粉末变形并沉积在基础构件上。然而，这些DED方法都不适合于批处理或以省时的方式修复大量的构件，因此几乎不提供商业价值。

因此，已开发新颖的系统和方法并将其呈现在本文中，以用于使用粉末床增材制造过程来修复或再构建磨损的压缩机叶片(或任何其它构件)。具体地，这样的修复过程大体上包括：移除多个压缩机叶片中的各个的磨损部分；将多个压缩机叶片定位在增材制造机器的构建平台上；确定各个叶片末梢的精确位置；以及逐层地将修复节段直接打印到叶片末梢上，直到压缩机叶片达到其原始尺寸或另一合适的目标尺寸和形状。

值得注意地，可合乎期望的是，多个构件中的各个以已知且固定的间隔和取向安装在构建平台上。在这方面，如果全部叶片均等地隔开且沿相同的方向取向，则用于确定各个叶片末梢的精确坐标的视觉系统可较准确地找到这样的末梢。例如，为了促进视觉系统成像过程，零件优选地以高可重复性固定在相同的位置处。类似地，如果叶片均一地隔开且再涂覆器沿着相同的方向在各个叶片末梢上方经过，则可改进再涂覆和打印过程。

因此，用于将提供服务的构件精确地且重复地安装在增材制造机器中的系统和方法将是有用的。更特别地，包括用于以均等的间隔和均一的取向迅速地且有效地安装多个压缩机叶片的工具组件的增材制造机器将是特别有益的。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。