涡轮叶片的预烧结预制坯修复的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种用于通过将预烧结预制坯钎焊到损坏部分来修复燃气轮机发动机叶片的磨损和损坏部分的方法。
【背景技术】
[0002]在燃气轮机发动机的涡轮部分中有一系列静止轮叶排和旋转叶片排。叶片联接到转子盘组合。热工作气体行进到叶片排。当工作气体膨胀通过涡轮时，工作气体使叶片及由此使转子盘组件旋转。
[0003]一种类型的燃气轮机叶片包括联接到翼面上端的端罩。端罩与相邻叶片端罩在接触表面处互锁，以减少振动，并防止热气体经过每个叶片的翼面上端。在燃气轮机发动机的暖机和停机周期期间，接触表面移位，变得磨损和损坏。过去，为了修复磨损、移位和损坏的端罩接触表面，将填充材料焊接到接触表面，并热处理而后机加工填充材料。热处理操作有时导致在端罩的至少基底或原始部分中形成裂纹。
【发明内容】
[0004]根据本公开的第一方面，提供了一种用于修复燃气轮机叶片的损坏部分的方法，包括:提供包括低熔点合金材料和基合金材料的预制坯；将预制坯放置在燃气轮机发动机叶片损坏部分上；以及热处理预制坯和叶片，使得预制坯钎焊到叶片。
[0005]基合金材料可以是与形成叶片的材料基本相同的材料。
[0006]在热处理之前，基于预制坯的总重量，预制坯可包括占重量约70至约80%的基合金材料和占重量约30至约20%的低熔点合金材料。
[0007]在热处理之前，该方法还可包括将预制坯点焊至叶片。
[0008]在热处理之前，该方法还可包括将预制坯电阻焊接至叶片。
[0009]叶片损坏部分可包括端罩接触表面。
[0010]该方法还可包括在将预制坯放置在损坏部分上之前研磨损坏部分。
[0011]该方法还可包括在热处理之后，机加工预制坯和叶片。
[0012]该方法还可包括在将预制坯放置在损坏部分上之前，将钎焊材料添加到叶片损坏部分。
[0013]根据本公开的第二方面，提供了一种用于修复燃气轮机叶片的端罩的损坏接触表面的方法，包括:提供包括低熔点合金材料和基合金材料的预制坯；将预制坯放置在端罩接触表面上；以及热处理预制坯和端罩，使得预制坯钎焊到叶片。
[0014]基合金材料可以是与形成端罩的材料基本相同的材料。
[0015]在焊接和热处理之前，基于预制坯的总重量，预制坯可包括占重量约70至约80%的基合金材料和占重量约30至约20%的低熔点合金材料。
[0016]在热处理之前，该方法还可包括将预制坯点焊至叶片。
[0017]在热处理之前，该方法还可包括将预制坯电阻焊接至叶片。
[0018]该方法还可包括在将预制坯放置在接触表面上之前研磨损坏部分。
[0019]该方法还可包括在热处理之后，机加工预制坯和叶片。
[0020]该方法还可包括在将预制坯放置在接触表面上之前，将钎焊材料添加到端罩接触表面。
[0021]热处理可包括低熔点或钎焊热处理。
[0022]在热处理之后，该方法还可包括将填充材料焊接到预制坯。
[0023]根据本公开的第三方面，提供了一种涡轮叶片，包括:翼面，包括上端和下端；根部，联接到翼面下端，根部适于将叶片联接到可旋转盘；端罩，联接到翼面上端，端罩具有第一和第二间隔开的接触表面；以及预制坯，联接到端罩接触表面之一。
[0024]该预制坯可以钎焊至端罩接触表面。
【附图说明】
[0025]尽管本说明书以特别指出和明确要求本公开的权利要求书结束，但是应明白，结合附图，从下面的描述中会更好地理解本公开，在附图中，类似的参考标号表示类似元件，附图中:
[0026]图1是具有接触表面的燃气轮机叶片的透视图，可根据本公开来修复接触表面；
[0027]图2是图1所示叶片的端罩的放大图；
[0028]图3是包括联接到端罩基底部分的接触表面的预制坯的端罩的放大图；以及
[0029]图4是示出本公开方法的低熔点和固溶热处理的温度和时间周期的图表。
【具体实施方式】
[0030]在下面对优选实施例的详细描述中，参考形成本说明书的一部分的附图，在附图中以说明性方式而不以限制性方式示出可实施本公开的特定优选实施例。应理解，可以使用其它实施例，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行改变。
[0031]在燃气轮机发动机的涡轮部分中，有一系列静止轮叶排和旋转叶片排，通常有四排轮叶和四排叶片。叶片联接到转子盘组件。热工作气体行进至叶片排。当工作气体膨胀通过涡轮时，工作气体导致叶片及由此导致转子盘组件旋转。
[0032]图1示出一种类型的燃气轮机叶片10，其可包括第三或第四排叶片。涡轮叶片10包括翼面11，翼面包括上端12和下端13。平台14联接到翼面下端13。根部15从平台14延伸，并将叶片10联接到转子盘组件(未示出)。叶片10还包括联接到翼面上端12的端罩20。在所示实施例中，翼面11、平台14、根部15和端罩20包括由超耐热合金材料(比如Ni基超耐热合金)形成的一体单元。
[0033]端罩20包括基底部分22及第一和第二径向延伸密封轨道24和26。密封轨道24和26在与翼面11相反的方向上延伸。端罩20的基底部分22包括第一和第二间隔开的接触表面22A和22B。第一接触表面22A接合第一相邻涡轮叶片(未示出)的端罩基底部分的相邻接触表面，第二接触表面22B接合第二相邻涡轮叶片(未示出)的端罩基底部分的相邻接触表面。第一和第二相邻涡轮叶片位于涡轮叶片10的相对两侧。第一和第二接触表面22k和22B与相邻端罩接触表面接合，如此，所有叶片的所有接触表面关于转子盘组件周向地定位，并限定出叶片排。因此，叶片排内的每个叶片的每个端罩与相邻叶片端罩在接触表面处互锁，以减少振动，并防止热工作气体通过叶片的翼面上端。然而，在燃气轮机发动机操作期间，尤其在暖机和停机周期期间，接触表面移位，并变得磨损和损坏。
[0034]如上所述，在过去为了修复磨损、移位和损坏的端罩接触表面，将填充材料焊接到接触表面，热处理填充材料，然后机加工填充材料。热处理操作有时导致在端罩的基底部分中形成裂纹。
[0035]根据本公开，提供一种用于修复一个或多个损坏的接触表面(比如燃气轮机叶片10的端罩20的接触表面22A和22B)的方法，使得在基底部分22中形成裂纹的可能性降低。
[0036]最初，该方法涉及使用常规砂轮研磨基底部分22的接触表面22A和22B，以去除现有腐蚀，并使接触表面22A和22B平滑。
[0037]在研磨之后，检测并清洁接触表面22A和22B，以去除任何剩余松散材料以及在研磨操作期间使用的冷却剂。
[0038]给要修复的每个接触表面22k和22B提供预烧结预制坯30。在所示实施例中，预烧结预制坯30包括低熔点合金材料和基合金材料。例如，低熔点合金材料可包括低熔点Ni基超耐热合金，其中之一在商业上可从Praxair Surface Technologies, Indianapolis, IN以产品名称“N1-377-1”获得。应明白，低熔点超耐热合金N1-377-l包括占体积约14%的Cr、占体积9%的Co、占体积4%的Al、占体积2.5%的B，剩下的基本包括Ni。应明白，十分少量的其它元素包含在N1-377-l中。基合金材料可包括Ni基超耐热合金，其中之一在商业上可从 Praxair Surface Technologies, Indianapolis, IN 以产品名称“Ni_335_5”获得。应明折，Ni基超耐热合金N1-335-5包括占体积约10%的Co、占体积10%的W、占体积8.25 %的Cr、占体积5.5 %的Al、占体积3.0 %的Ta、占体积1.5 %的Hf、占体积1.0 %的T1、占体积0.7%的Mo、占体积0.15%的C、占体积0.05%的Zr、占体积0.015%的B、剩下的基本包括Ni。应明白，十分少量的其它元素包含在N1-335-5中。应注意，预制坯30中的基合金材料优选地与用于形成叶片10 (包括端罩20的基底部分22)的超耐热合金材料相同或几乎相同。因此，基合金材料可具有与限定叶片10的材料基本相同的固相线温度和液线温度。低熔点合金材料N1-377-l具有低于基合金材料的固相线温度Ts和液线温度T L,见图4。
[0039]在焊接和热处理之前，基于预制坯30的总重量，预制坯30可包括占重量约70%至约80%的基合金材料和占重量约30%至约20%的低熔点合金材料。优选地，基于预制还30的总重量，预制还30包括占重量75%的基合金材料和占重量25%的低