用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件的方法以及用于實現該方法的局部保護工具的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件(301)的方法，所述方法包括發射激光束或電子束的噴嘴(103)，所述激光束或電子束用于加熱用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的被噴涂粉末，其特征在于，所述方法包括各種以下步驟：將待硬質堆焊的金屬部件(301)定位在具有帶有開口(208)的頂部(202)的外殼(201)內；定位覆蓋所述頂部(202)的開口(208)的移動蓋部(221)，所述移動蓋部(221)具有開口(222)；將所述噴嘴(103)定位在所述移動蓋部(221)的開口(222)；將惰性氣體提供到所述外殼(201)內；噴涂金屬粉末并發射激光束用于硬質堆焊所述金屬部件(301)；沿用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的路徑，相對于所述外殼(201)移動所述噴嘴(103)，所述噴嘴(103)的運動導致所述移動蓋部(201)在外殼(201)的頂部表面(202)上的運動。
【專利說明】用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件的方法以及用于實現該方法的局部保護工具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于硬質堆焊航空潤扇發動機的金屬部件的方法。它還涉及一種用于局部保護通過根據本發明的方法待硬質堆焊的金屬部件的特定工具。
[0002]因此，本發明的【技術領域】通常涉及航空發動機的領域，并且更特別地通過一種用于硬質堆焊航空發動機某些金屬部件的方法修復的領域。
[0003]不作為限制，例如，所考慮的金屬部件有利地是單件葉輪的葉片，或甚至后緣和/或前緣的任何部件，例如低壓渦輪的葉片。實際上，本發明涉及航空渦扇發動機的任何金屬部件，其具有需要硬質堆焊操作的部分，尤其是端部，該操作是通過用II？修復類型方法恢復所考慮部件的適當形狀的操作。該II？修復類型方法使用一種用于噴射定向激光(或定向電子束)，操作有選擇性的粉末熔化(該方法特別地是指“激光覆層”或“激光金屬沉積”)的方法，該方法通過在粉末沉積上連續地穿過激光使所考慮部件被恢復。
[0004]有利地，本發明涉及的金屬部件是在硬質堆焊操作中具有被氧化風險的那些金屬部件。包括鈦的金屬部件就是這樣的，而且包括鎳、鋁甚至鈷的金屬部件也是如此。對于這種部件，實際上必要防止所述部件的任何氧化作用，以防止所考慮部件的機械特征的任何退化。
【背景技術】
[0005]在現有技術中，已經提供了一些解決方案以實施激光硬質堆焊的這種操作，以修復一些金屬部件。尤其使用大尺寸腔室，形成充滿中性氣體的間隙，或被抽真空，其中被提供待硬質堆焊部件以及涉及用于硬質堆焊的所有設備；但這種解決方案昂貴，并且由于提供到所考慮腔室內的大量惰性氣體，其實現緩慢。在現有技術中提供的另一解決方案如圖1中所示。該圖示出了葉片101，其端部102受損傷，以及必須通過激光熔化進行硬質堆焊。為此，使用發出激光束或更通常地電子束的噴嘴103，該激光束或電子束進行粉末熔化以硬質堆焊該端部102。
[0006]在圖1中描述的現有技術的方法中，保護外殼104被放置在噴嘴103的端部。保護外殼104具有帶有凹槽105的底端，凹槽105具有倒V的總體形狀，被硬質堆焊的端部102插入到該凹槽105中。凹槽105的內側容積通過輸送例如氬氣或氦氣的中性氣體通過被連接到噴嘴103的管道106被排空其氧氣；端部102的硬質堆焊因此可以進行而無氧化現象。在這種示例中，因此來自噴嘴的氣體用作重構區域的局部保護。
[0007]然而，該方法在幾厘米的有效距離上對端部102進行硬質堆焊是不能令人滿意的。然而，葉片101的端部102彎曲，以及噴嘴103被限制的平移運動防止保護外殼在該有效距離上移動。事實上，凹槽105，為了能夠在其中填充中性氣體，以及因此保護外殼104可被插入在葉片101和相鄰葉片之間一未示出一，必須具有限制性尺寸。這些尺寸的這種限制導致凹槽105壁彼此接近，并迅速接觸端部102，因此防止了在待硬質堆焊的整個端部102上硬質堆焊的可能性。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種對剛剛解釋的問題的解決方案，通過提供一種用于局部保護硬質堆焊金屬部件的便宜的方法和工具，其允許噴嘴大平移運動以能夠達到被硬質堆焊的整個區域，所述工具不會太笨重以不被存在的相鄰部件所阻礙，例如葉片。為此，保護外殼以與發射激光束的噴嘴不形成一體被提供。為了限制被提供到外殼內的中性氣體的損失，還提供了一種外殼頂部關閉裝置，所述關閉裝置不妨礙噴嘴的運動，以及確保足夠絕緣從而使存在的中性氣體在硬質堆焊過程中有效地防止所述部件的氧化；所確保的絕緣防止了中性氣體從外殼過快地泄漏以及在其中被環境氧氣所代替，以及避免導致所描述的氧化現象。
[0009]因此，在本發明中，為了避免使用包括在中性氣體下被硬質堆焊的部件和支撐所述噴嘴的設備的整個腔室，使用被安裝在待硬質堆焊的葉片上的局部保護工具。該工具在硬質堆焊過程中能夠在所有所述部件周圍提供惰性區域以及防止任何氧化。
[0010]為此，工具被接合到移動蓋部，該移動蓋部緊密地配合所述工具的形狀，在整個硬質堆焊過程中，移動蓋部通過噴射氣體的噴嘴被帶入運動。
[0011]因此，本發明實質上涉及一種用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件的方法，所述方法包括使用發射激光束或電子束的噴嘴，所述激光束或電子束用于加熱被噴涂在所述部件上的粉末以用于硬質堆焊所述金屬部件，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0012]一在外殼內定位所述待硬質堆焊的金屬部件，所述金屬部件的頂部具有一個開Π ；
[0013]一定位一個覆蓋所述頂部的開口的移動蓋部，所述移動蓋部具有開口 ；
[0014]一將噴嘴定位在移動蓋部的開口 ；
[0015]一將惰性氣體提供到外殼內；
[0016]一噴涂金屬粉末并發射激光以硬質堆焊所述金屬部件；
[0017]一相對于所述外殼，沿用于硬質堆焊所述金屬部件的路徑，移動所述噴嘴，噴嘴的運動在外殼的頂部表面上導致移動蓋部的運動。
[0018]除了在上一段剛剛提到的主要特征，根據本發明的方法可具有單獨地或根據技術上可能的組合考慮的如下的一個或多個額外特征:
[0019]一由噴嘴接觸覆蓋所述頂部的蓋部開口的加強件導致了所述移動蓋部的運動；
[0020]一所述頂部支撐導軌，所述移動蓋部的運動由導軌所引導；
[0021]一在定位移動蓋部的步驟之前，所述方法還包括將所述導軌定位在外殼的頂部上的步驟，
[0022]一將待硬質堆焊的金屬部件定位在外殼內的步驟包括通過在所述外殼的底部內提供的開口進料所述金屬部件的操作；
[0023]一用于硬質堆焊所述金屬部件的路徑包括幾個來回移動，所述噴嘴具有相對于金屬部件的硬質堆焊距離，該距離隨著來回移動進行而變化，
[0024]一硬質堆焊距離從3毫米到30毫米之間變化。
[0025]本發明還涉及一種能夠實施根據本發明方法的用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件的工具，通過由噴嘴產生的激光進行所述硬質堆焊，該激光加熱用于硬質堆焊所述金屬部件的粉末，其特征在于，所述工具包括:
[0026]—夕卜殼，所述外殼具有:
[0027]—底部開口，通過所述底部開口提供待硬質堆焊的金屬部件；
[0028]一帶有開口的頂部；
[0029]一覆蓋頂部的開口的移動蓋部，所述移動蓋部具有開口，在該開口處噴嘴被定位以實施金屬部件的硬質堆焊，所述蓋部通過遵循用于硬質堆焊的路徑的噴嘴被驅動運動。
[0030]除了在前一段落中剛剛提到的主要特征，根據本發明的工具可具有單獨地或根據技術上可能的組合考慮的如下的一個或多個額外特征:
[0031]一所述移動蓋部由柔軟材料制成，特別地由鋁條，或用由金屬條連接的金屬板制成；
[0032]一所述工具包括至少被定位在外殼頂部上的中間部件，中間部件具有能夠引導移動蓋部的運動的第一導軌和第二導軌；
[0033]一所述中間部件包括開口，待硬質堆焊的金屬部件朝向該開口被定位；
[0034]一所述外殼和所述中間部件形成單件元件；
[0035]一所述工具包括用于密封外殼底部開口的裝置，外殼底部開口接收待硬質堆焊的金屬部件；
[0036]一所述外殼包括用于提供惰性氣體的裝置，以及還包括用于在移動蓋部的開口泄漏惰性氣體的間隙。
[0037]在閱讀以下描述并檢查附圖后，將更好地理解本發明及其各種應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]僅以說明的方式示出了附圖，并不限制本發明。
[0039]附圖示出了:
[0040]一在圖1中，已經描述了一種用于硬質堆焊葉片的現有技術方法的示意圖；
[0041]一在圖2中，被關聯用于實施根據本發明的方法的示例性工具的示意圖；
[0042]一在圖3中，圖2的工具的被組裝部分的示意圖；
[0043]一在圖4中，根據本發明的方法的示例性實施方式的透視示意圖；
[0044]—在圖5中，圖4的示例性實施方式的橫截面示意圖。
[0045]本發明至少一個實施方式的詳細描述
[0046]圖2示出了根據本發明的示例性工具200。
[0047]在這里，工具200包括:
[0048]一有時被稱為“氬盒”的絕緣外殼201，具有因此限定了外殼201的主要開口 208的開口頂部202，具有開口 204的底部203，以及用于進料惰性氣體的接收裝置205。頂部202具有被設置在開口 208的兩側上的第一平面支撐件206和第二平面支撐件207 ；開口204用于待硬質堆焊的部件的一部分穿過，外殼201然后與所考慮的部件集成在一起；
[0049]一中間部件211，特別地具有被設置在中間部件211的頂部表面214兩側上的第一導軌212和第二導軌213 ；第一導軌212和第二導軌213基本垂直于頂部表面214延伸；頂部表面214具有開口 215和側翼216。它很方便地由軟材料制成，例如鋁；
[0050]一移動蓋部221，具有由軟材料制成的基本矩形形狀，例如通過使用鋁條，或由金屬條連接的金屬板制成的基本矩形形狀；移動蓋部221具有基本被定位在所述移動蓋部的中心的開口 222 ;有利地，開口 222具有加強件223，該加強件223例如具有圓柱形狀。
[0051]圖3提供了外殼201和中間部件211的一種示例性組件:平面支撐件206和207用作中間部件211的頂部表面214的支撐表面。壁216被定位在外殼201上，以確保中間部件的支撐。具有被修復的頂部302的葉片301因此可通過外殼201的開口 204被進料以及頂部302朝向開口 215被定位，以由噴嘴103所發出的激光所達到。在根據本發明的工具的另一種實施方式中，外殼201和中間部件211僅形成一個單件部件。
[0052]圖4示出了補充了移動蓋部221的圖3的組件。后者的寬度適于導軌212和213之間的距離，以在這些導軌之間根據平移運動303可以滑動。
[0053]根據本發明的方法，一旦工具200被定位和以及葉片301被引入到外殼201，噴嘴103被帶到移動蓋部221的開口 222的水平。如圖5可以看到，噴嘴103被擠壓進入開口222內，并且這是它的運動，當它在用于硬質堆焊的路徑上行進時，該噴嘴通過接觸加強件223 (當存在時)驅動移動蓋部221進入運動。在用于硬質堆焊端部302的連續通道的過程中，在通常等于3毫米的最小硬質堆焊距離和通常等于30毫米的最大硬質堆焊距離503之間，噴嘴103然后以不同的硬質堆焊距離引入到外殼201內。
[0054]如圖5可以看到，在噴嘴103和開口 222的輪廓的某些部分之間存在間隙501，其逐漸排放被輸入到外殼201內的惰性氣體。通過控制它，蓋部221在焊接過程中能使泄漏水平被限制。重于空氣的氣體(如氬)的使用，以及在開口 204的密封工具的使用，例如通過絕緣泡沫的使用，僅允許氬通過在移動蓋部221的溢流泄漏，從而防止空氣進入。例如，在用于引入惰性氣體的裝置205處的氬氣流速處于每分鐘10到20升的數量級，以確保5巴的壓力。
【權利要求】
1.一種用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件(301)的方法，所述方法包括發射激光束或電子束的噴嘴(103),所述激光束或電子束加熱用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的被噴涂粉末，其特征在于，所述方法包括各種以下步驟: 一將待硬質堆焊的金屬部件(301)定位在外殼(201)內，所述外殼具有帶有開口(208)的頂部(202)； 一定位覆蓋所述頂部(202)的所述開口(208)的移動蓋部(221),所述移動蓋部(221)具有開口 (222)； 一將所述噴嘴(103)定位在所述移動蓋部(221)的所述開口(222)； 一提供惰性氣體到所述外殼(201)內； 一噴涂金屬粉末并發射激光束以硬質堆焊所述金屬部件(301)； 一沿用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的路徑，相對于所述外殼(201)移動所述噴嘴(103),所述噴嘴(103)的運動導致所述移動蓋部(201)在所述外殼(201)的所述頂部表面(202)上的運動。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述移動蓋部(201)的所述運動由所述噴嘴(103)接觸覆蓋所述頂部(208)的所述蓋部(221)的所述開口(222)的加強件所致。
3.根據前述權利要求任一所述的方法，其特征在于，所述頂部(208)支撐導軌〈212、213),所述移動蓋部(221)的運動由所述導軌(212413)引導。
4.根據前一權利要求所述的方法，其特征在于，在定位所述移動蓋部(221)的步驟之前，所述方法還包括將所述導軌(212413)定位在所述外殼(201)的頂部(208)的步驟。
5.根據前述權利要求任一所述的方法，其特征在于，在所述外殼(201)內定位待硬質堆焊的金屬部件(301)的步驟包括通過被設置在所述外殼(201)的所述底部(203)的開口(204)提供所述金屬部件(301)的步驟。
6.根據前述權利要求任一所述的方法，其特征在于，用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的路徑包括幾個來回移動，所述噴嘴(103)相對于所述金屬部件(301)具有硬質堆焊距離(502403)，所述硬質堆焊距離隨著進行的來回移動變化。
7.根據前一權利要求所述的方法，其特征在于，所述硬質堆焊距離(502,503)從3毫米到30毫米之間變化。
8.—種能夠實施根據前述權利要求任一所述的方法的用于硬質堆焊航空渦扇發動機的金屬部件(301)的工具(200),通過由噴嘴(103)產生的激光實施所述硬質堆焊，所述激光加熱用于硬質堆焊所述金屬部件(301)的粉末，其特征在于，所述工具(200)包括: 一夕卜殼(201)，所述外殼具有: 一底部開口(204),通過所述底部開口提供待硬質堆焊的金屬部件(301)； 一帶有開口(208)的頂部(202)； 一覆蓋所述頂部(202)的開口(208)的移動蓋部(221),所述移動蓋部(221)具有開口(222),在該開口處所述噴嘴(103)被定位以實施金屬部件(301)的硬質堆焊，所述蓋部(221)通過所述噴嘴(103)順著硬質堆焊路徑運動而被驅動進入運動。
9.根據前一權利要求所述的工具(200),其特征在于，所述移動蓋部(221)由軟材料制成，特別地由鋁條，或用由金屬條連接的金屬板制成。
10.根據權利要求8或9所述的工具(200),其特征在于，該工具包括至少被定位在所述外殼(201)的頂部(202)上的中間部件(211),該中間部件具有能夠引導所述移動蓋部(221)的運動的第一導軌(212)和第二導軌(213^
11.根據前一權利要求所述的工具(200),其特征在于，所述中間部件(211)包括開口(215),所述待硬質堆焊的金屬部件(301)朝向所述開口被定位。
12.根據權利要求10或11所述的工具(200),其特征在于，所述外殼(201)和所述中間部件(211)形成單件元件。
13.根據權利要求8到12任一所述的工具(200),其特征在于，該工具包括用于密封所述外殼(201)的底部開口(204)的裝置，所述底部開口(204)接收所述待硬質堆焊的金屬部件(301)。
14.根據權利要求8到13任一所述的工具(200),其特征在于，所述外殼(201)包括用于進料(205)惰性氣體的裝置，而且所述外殼包括用于在所述移動蓋部(221)的開口(222)處泄漏惰性氣體的間隙(501)。
【文檔編號】B22F3/105GK104379280SQ201380031460
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月7日 優先權日:2012年5月9日
【發明者】讓-巴普提斯特·默丁 申請人:斯奈克瑪