用于修复涡轮机构件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于通过激光恪覆（laser-cladding)修复祸轮机构件的方法。
【背景技术】
[0002] 涡轮机的接近操作限制的越来越多的使用要求特定修复技术的开发，该修复技术 设计为再现与新部件的状态接近的状态。旋转和非旋转部件二者经历由腐蚀引起的损坏并 且/或者经历磨损。
[0003] 例如，蒸汽涡轮轴通常在轴端部处在联接区域中并且在径向轴承区域中受损。在 离心压缩机轴上，对于支承轴颈并且对于轴端部发生相同的情况，而且在压缩机检查期间 很经常；叶轮通常被发现密封区域磨损。其他旋转或固定部件也可受损，例如蒸汽涡轮叶 片、离心压缩机外壳、或燃气涡轮转子。
[0004] 在上述领域中，常规修复技术，例如电弧或微等离子沉积焊接，显示了多个缺点， 即，具体而言，高加热和冷却速率和低熔化体积。作为备选，已知通过激光堆焊的修复方法。 后者超过备选堆焊处理的优点包括： -化学方面清洁，因为不涉及燃烧或离子轰击， -局部加热，其中最少的热传输至基底，从而导致构件的最少热损坏， -减少的加工后程序， -处理非常硬、脆或软的材料的可能性， -控制热渗透的可能性， -沉积更厚的层的可能性。
[0005] 在激光堆焊方法之中，激光熔覆是众所周知的。激光熔覆使用激光束将具有期望 特性的熔覆材料熔合到表面待修复的构件的基底材料中。激光熔覆提供形成具有纯度、同 质性、硬度、结合和微结构方面的优良特性的表面层的可能性。
[0006] 激光熔覆修复方法已用于修复固定构件，如在US20100287754中描述的，或沉积 小体积的熔覆材料，如在US20090057275中描述的。
[0007] 为了修复旋转构件的较大和较厚的受损区域和/或表面，必须正确地调整方法参 数，以便最佳地恢复受损构件的外观和特性。具体而言，必须解决以下两个需求之间的冲 突：获得重建受损部件所需的良好的冶金结合；和避免涂层与基底材料之间的混合，以便 在表面上具有期望的涂层特性。通常，必须发现处理的所有变量之间的正确相关性。
[0008] 因而将期望的是提供一种改进的激光熔覆方法，其允许以简单且可再现的方式为 待修复的各涡轮机构件发现此种相关性，以便避免已知的现有技术的不便。
【发明内容】
[0009] 根据第一实施例，本发明通过提供包括以下步骤的用于修复涡轮机构件的方法获 得这种目的： -设置激光熔覆机器； -通过移除所述构件的受损体积来准备待修复的涡轮机构件的至少一部分； -使所述激光熔覆机器和涡轮机构件中的一个相对于所述激光熔覆机器和涡轮机构 件中的另一个旋转； -通过激光熔覆重建所述受损体积，以便在所述构件中获得重建体积； -对所述涡轮机构件的至少所述重建体积应用热处理； -精加工所述重建体积的表面； -无损测试所述重建体积。
[0010] 根据第一实施例的另一有利特征，设置激光熔覆机器的步骤包括下列子步骤： -识别一组激光熔覆处理参数， _识别样品； -在应用所述一组激光熔覆处理参数之后，通过所述激光熔覆机器在所述样品上焊接 第一层； -将第一层的多个几何数据与相应的多个参考数据范围比较； -如果所述多个几何数据在所述多个参考数据范围中，那么通过所述激光熔覆机器在 所述样品上焊接多个其他层； -通过显微照相检查来测试所述多个其他层，以用于限定操作所述重建阶段的参数。 [0011] 根据第一实施例的另一有利特征，该多个几何数据包括： -所述第一层的边缘与所述样品的表面之间的至少一个角度（α)，具有150°至 160°的值； -所述第一层的高度， -所述第一层的宽度， -所述第一层的所述宽度与所述高度之比大于5。
[0012] 相对于其他已知修复方法，本发明的解决方案允许： 对于待修复的各涡轮机构件，简单地发现激光熔覆参数之间的正确的相关性， -通过沉积直到6_的厚度的熔覆材料层，有效地重建更大的受损体积，而不降低修 复后的构件的机械特性。
[0013] 在第二实施例中，本发明提供一种用于修复涡轮机构件的移动设备，其包括车削 机器和激光熔覆装置，该激光熔覆装置为以下类型，其包括用于形成激光束的激光装置、和 用于朝所述激光束吹金属粉末的粉末给料器装置，其特征在于，所述激光熔覆装置能够固 定至所述车削机器的刀具站。
[0014] 通过该第二实施例实现在上面参照本发明的第一实施例描述的相同的优点。此 外，后面的实施例允许直接现场执行本发明的方法，而不要求移走整个涡轮机或待修复的 构件。
【附图说明】
[0015] 根据本发明的实施例的结合下列附图作出的下列描述，本发明的其他目的特征和 优点将变得显而易见。
[0016] -图1是根据本发明的用于修复涡轮机的方法的总框图； -图2是图1中的方法的详细框图； -图3-4是分别对应于涡轮机的不同构件的图1中的方法的实施例的详细框图； -图5是图1中的方法的一部分的框图； -图3bis和图4bis是分别可应用图3和4中的方法的实施例的两个涡轮机构件的详 细侧视图； -图6-12是根据本发明的在不同操作条件下的用于修复涡轮机的设备的透视图。
【具体实施方式】
[0017] 参照附图1-5,总体用1指示用于修复涡轮机构件C的方法。
[0018] 方法1包括设置激光熔覆机器100 (即，"设备"）的第一步骤50,包括激光束装置 101 (即，"激光熔覆装置"）和粉末给料器。
[0019] 激光束装置101是常规类型的，例如Rofin YAG激光器，2. 2 kW或IPG纤维激光 器，2. 2 kW。一般而言，出于本发明的目的，如果达到均匀的功率密度，以便在激光轨迹的宽 度上获得可接受的均匀温度分布和一致的覆层特性，则可使用其他激光束装置。
[0020] 参照图6-12,激光熔覆机器100包括： -车床102,其具有主体102a和尾架体102b ; -一对支撑件103,其用于在车床的主体102a与尾架体102b之间支撑待修复的构件 C。在图6中的实施例中，构件C是涡轮压缩机的旋转轴，包括其安装的多个叶轮。本发明 可用于修复旋转轴中的径向轴承区或叶轮。通常，本发明能够适用于修复经历腐蚀或侵蚀 或磨损的多个区中的多个构件； -平衡装置104,包括一对平衡支撑件105,各自具有卷绕带106,以用于平衡构件C ; -一对引导件110,其中，尾架体l〇2b和支撑件103、104以与车床的主体102a对准的 方式安装。尾架体l〇2b和支撑件103、104能够沿引导件110朝主体102a或远离其移动。
[0021] 参照图6-12,激光