粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法及装置的制造方法

文档序号:10698823
粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法及装置的制造方法
【专利摘要】提供一种能够使熔敷金属的供给状态稳定的粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法及装置。管理方法是粉末供给头的管理方法,所述粉末供给头具有双层管,所述双层管将喷射堆焊所使用的熔敷金属的内周侧的管与配置在内周侧的外周且喷射保护空气的外周侧的管在同心圆上重叠而形成,所述粉末供给头将熔敷金属向施工位置供给,所述管理方法具有:喷射工序,以所设定的条件从粉末供给头向试验区域喷射熔敷金属;宽度计测工序,计测吹附于试验区域的熔敷金属的宽度;及判定工序,在计测到的熔敷金属的宽度为容许值以下的情况下,判定为能够使用粉末供给头,在计测到的熔敷金属的宽度比容许值大的情况下,判定为不能使用粉末供给头。
【专利说明】
粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法及装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法、动叶片制造方法、粉末供给头、及堆焊装置。
【背景技术】
[0002]通常的涡轮(例如,蒸汽涡轮)在壳体将作为旋转轴的转子支承为旋转自如,在该转子的外周部设置动叶片,并在壳体的内壁设置静叶片,该动叶片与静叶片在蒸汽通路交替地配置多个。并且,在蒸汽流过蒸汽通路的过程中,动叶片及转子进行旋转驱动。
[0003]动叶片具有:固定在转子的转子盘上的叶片根部;在叶片根部一体形成的平台;基端部接合于该平台且向前端部侧延伸的叶片部。并且,动叶片以基端部在转子盘的外周部沿其周向并列设置多个的方式固定。
[0004]例如,蒸汽涡轮的动叶片在蒸汽流动的路径内旋转。此时,低压蒸汽涡轮的最终级附近的蒸汽含有大量的微小水滴。因此,动叶片由于水滴的高速碰撞而叶片前端前缘部因腐蚀而壁厚变薄。
[0005]作为针对这样的腐蚀的对策,存在例如专利文献1、专利文献2记载那样的在动叶片的前端前缘部形成腐蚀屏蔽件的方法。在专利文献I中,通过等离子转移弧焊进行堆焊来形成腐蚀屏蔽件。而且,专利文献2记载了如下情况:通过高密度能量照射(激光或电子束)使硬质材料的粉末熔融并进行堆焊来形成硬质层,将构件的一部分局部性地置换为硬质层来设置浸蚀防止部(腐蚀屏蔽件)。
[0006]在先技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献I:日本特开平10-280907号公报
[0009]专利文献2:日本特开2012-86241号公报

【发明内容】

[0010]发明要解决的课题
[0011]如专利文献I记载那样通过弧焊形成腐蚀屏蔽件时,存在产生缺陷的情况、硬度不充分的情况。而且,如专利文献2记载那样通过基于激光焊接的堆焊加工来制成腐蚀屏蔽件,由此能够提高腐蚀屏蔽性能。
[0012]在此,在基于激光焊接的堆焊加工中,有时从设于头的管喷射并供给腐蚀屏蔽件的材料即堆焊所使用的熔敷金属。从具备供给该熔敷金属的管的粉末供给头供给的熔敷金属的供给状态发生变动时,会对堆焊加工会产生影响。具备供给该熔敷金属的管的粉末供给头、以及粉末供给头的管理还有改善的余地。
[0013]本发明解决上述的课题,其目的在于提供一种能够使熔敷金属的供给状态稳定的粉末供给头的管理方法、腐蚀屏蔽件的形成方法、动叶片制造方法、粉末供给头及堆焊装置。
[0014]用于解决课题的方案
[0015]用于解决上述的课题的本发明涉及一种粉末供给头的管理方法,所述粉末供给头具有双层管,所述双层管将喷射堆焊所使用的熔敷金属的内周侧的管与配置在所述内周侧的管的外周且喷射保护空气的外周侧的管在同心圆上重叠而形成,所述粉末供给头将所述熔敷金属向施工位置供给,所述粉末供给头的管理方法的特征在于,具有如下工序:喷射工序,以所设定的条件从所述粉末供给头向试验区域喷射熔敷金属;宽度计测工序,计测吹附于所述试验区域的所述熔敷金属的宽度;及判定工序,在计测到的所述熔敷金属的宽度为容许值以下的情况下,判定为能够使用所述粉末供给头,在计测到的所述熔敷金属的宽度比容许值大的情况下,判定为不能使用所述粉末供给头。
[0016]另外,优选的是,所述内周侧的管的喷射所述熔敷金属的一侧的端面被加工成与所述内周侧的管的轴向正交的面。
[0017]另外,优选的是,所述试验区域设置有粘着性的材料。
[0018]另外,优选的是,所述粉末供给头的管理方法还具有计测所述喷射工序中的所述试验区域的氧浓度的氧浓度计测工序,所述判定工序在由所述氧浓度计测工序计测到的所述氧浓度为容许值以下的情况下,判定为能够使用所述粉末供给头,在计测到的所述氧浓度比容许值大的情况下,判定为不能使用所述粉末供给头。
[0019]用于解决上述的课题的本发明涉及一种腐蚀屏蔽件的形成方法,在动叶片主体的前端及叶片面的至少一部分形成腐蚀屏蔽件,其特征在于,具有如下工序:将作为动叶片的基体的前端及端面的至少一部分除去并形成交界的工序;使用利用上述任一项记载的粉末供给头的管理方法判定为能够使用的粉末供给喷嘴,利用激光焊接在所述交界形成堆焊部的工序;及进行将所述基体的余料部及所述堆焊部的一部分除去的精加工的工序。
[0020]用于解决上述的课题的本发明的动叶片制造方法的特征在于,具有如下工序:在所述动叶片成型具有余料部的基体的基体制造工序;及利用上述记载的腐蚀屏蔽件的形成方法,在叶片主体形成腐蚀屏蔽件的工序。
[0021]用于解决上述的课题的本发明的粉末供给头的特征在于,具有:内周侧的管,喷射堆焊所使用的熔敷金属;及外周侧的管,在所述内周侧的管的外周重叠配置在同心圆上,且喷射保护空气,所述内周侧的管的喷射所述熔敷金属的一侧的端面是与所述内周侧的管的轴向正交的面。
[0022]用于解决上述的课题的本发明涉及一种腐蚀屏蔽件的形成方法,在动叶片主体的前端及叶片面的至少一部分形成腐蚀屏蔽件,所述腐蚀屏蔽件的形成方法的特征在于,具有如下工序:将作为动叶片的基体的前端及端面的至少一部分除去并形成交界的工序;使用具有上述记载的粉末供给头的粉末供给喷嘴,利用激光焊接在所述交界形成堆焊部的工序;及进行将所述基体的余料部及所述堆焊部的一部分除去的精加工的工序。
[0023]用于解决上述的课题的本发明的动叶片制造方法的特征在于,具有如下工序:在所述动叶片成型具有余料部的基体的基体制造工序;及利用上述记载的腐蚀屏蔽件的形成方法,在叶片主体形成腐蚀屏蔽件的工序。
[0024]用于解决上述的课题的本发明的堆焊装置的特征在于,具有:上述记载的粉末供给头;及照射激光的激光头,利用所述激光头向施工位置照射激光,并利用所述粉末供给头供给所述熔敷金属。
[0025]发明效果
[0026]本发明能够使熔敷金属的供给状态稳定。由此,能够更高精度地执行堆焊。
【附图说明】
[0027]图1是具备动叶片的蒸汽涡轮的概略构成图。
[0028]图2是表示动叶片的一实施方式的概略结构的立体图。
[0029]图3是图2的A-A面剖视图。
[0030]图4是用于说明腐蚀屏蔽件的形状及形成方法的说明图。
[0031 ]图5是表示动叶片制造方法的一例的流程图。
[0032]图6是表示动叶片制造方法的腐蚀屏蔽件的形成方法的一例的示意图。
[0033]图7A是表示堆焊装置的概略结构的示意图。
[0034]图7B是表示堆焊装置的概略结构的局部放大图。
[0035]图8是表示粉末供给头的概略结构的主视图。
[0036]图9是表示粉末供给头的概略结构的剖视图。
[0037]图10是表示堆焊的处理动作的一例的流程图。
[0038]图11是表示粉末供给头的管理动作的一例的流程图。
[0039]图12是用于说明粉末供给头的管理动作的一例的说明图。
【具体实施方式】
[0040]以下,参照附图,详细说明本发明的优选的实施方式。需要说明的是,没有通过本实施方式来限定本发明。而且,在实施方式存在多个的情况下,也包括将各实施方式组合而构成的结构。
[0041]图1是具备本实施方式的动叶片的蒸汽涡轮的概略构成图。以下,参照图1,说明本实施方式的蒸汽涡轮I的构造的概略。
[0042]如图1所示,在蒸汽涡轮I中,壳体11呈中空形状,作为旋转轴的转子12由多个轴承13支承为旋转自如。在壳体11内配置有动叶片15及静叶片16。动叶片15在形成于转子12的圆盘状的转子盘14的外周沿着其周向并列设置多个而固定。静叶片16在壳体11的内壁沿着其周向并列设置多个而固定。上述的动叶片15及静叶片16沿着转子12的轴向交替配置。
[0043]另外,在壳体11内配置上述的动叶片15及静叶片16,形成供蒸汽通过的蒸汽通路
17。在该蒸汽通路17形成蒸汽供给口 18作为供给蒸汽的入口,并形成蒸汽排出口 19作为将蒸汽向外部排出的出口。
[0044]接下来,参照图1,说明蒸汽涡轮I的动作的概略。从蒸汽涡轮I的蒸汽供给口18向蒸汽通路17供给的蒸汽在通过静叶片16的过程中膨胀而成为高速的蒸汽流。通过了静叶片16的高速的蒸汽流被吹附于动叶片15,使多个动叶片15及安装有这多个动叶片15的转子12旋转。在转子12上连结例如发电机等,通过转子12旋转而驱动发电机来产生电力。通过了蒸汽通路17的配置有静叶片16及动叶片15的部分的蒸汽从蒸汽排出口 19向外部排出。
[0045]图2是表示本实施方式的动叶片的概略图。图3是图2的A-A面剖视图。参照图2及图3,说明本实施方式的动叶片15的构造。如图2所示,动叶片15包括叶片根部21、平台22、叶片部23。叶片根部21埋设于转子盘14,从而将动叶片15固定于转子盘14。平台22是与叶片根部21成为一体的弯曲的板形状物。叶片部23将基端部固定于平台22,前端部向壳体11的内壁面侧延伸。叶片部23也存在随着朝向叶片长度方向而扭转的情况。而且,动叶片15也可以具备在叶片部23的前端部固定的护罩。护罩是与相邻的动叶片15的护罩接触,来固定动叶片15或者抑制动叶片15的振动的构件。
[0046]在此,如图2及图3所示,动叶片15在叶片主体24的表面的一部分形成有腐蚀屏蔽件25。当动叶片15旋转而蒸汽流流动时,腐蚀屏蔽件25形成在动叶片15中的作为蒸汽流的上游侧的前缘部,即前端26及叶片面27的前端26侧的一部分。叶片主体24与腐蚀屏蔽件25的分界成为交界28。腐蚀屏蔽件25在动叶片15的延伸方向,即从叶片部23的平台22分离的方向上,也可以设置在距平台22远的一侧的一定范围内。即,也可以仅形成于在旋转时成为径向外侧的一侧的一部分。腐蚀屏蔽件25可以使用例如以钴为主成分的司太立(注册商标)等的耐磨损性高的钴基合金。腐蚀屏蔽件25通过激光焊接的堆焊加工能够在叶片主体24的表面形成对象的材料(例如,司太立(注册商标))。需要说明的是,叶片主体24由铬基合金等形成。
[0047]接下来,使用图4至图10,说明腐蚀屏蔽件的更详细的形状、腐蚀屏蔽件的形成方法及包含该腐蚀屏蔽件的动叶片制造方法。图4是用于说明腐蚀屏蔽件的形状及形成方法的说明图。图5是表示动叶片制造方法的一例的流程图。图6是表示动叶片制造方法的腐蚀屏蔽件的形成方法的一例的示意图。图7A是表示堆焊装置的概略结构的示意图。图7B是表示堆焊装置的概略结构的局部放大图。图8是表示粉末供给头的概略结构的主视图。图9是表示粉末供给头的概略结构的剖视图。图10是表示堆焊的处理动作的一例的流程图。
[0048]如图4所示,动叶片15从成为叶片主体24的基体40形成坡口,该坡口用于形成腐蚀屏蔽件25,由此形成交界28。然后,在交界28通过堆焊加工(堆焊)形成成为腐蚀屏蔽件25的材料,然后,通过除去堆焊加工了的部分的余料、基体40的余料,从而形成前端26、叶片面27、及与叶片面27相反的一侧的面。
[0049]在此,交界28成为随着从叶片面27侧的端部朝向前端26的端部而接近与叶片面27相反的一侧的面的形状。而且,交界28由如下部分形成,S卩:叶片面27侧的端部向叶片主体24的内侧凸出的曲面(第一曲面)Rl;配置在比第一曲面Rl靠前端26侧处的向叶片主体24的外侧凸出的曲面(第二曲面)R2;配置在比第二曲面R2靠前端26侧处的向叶片主体24的外侧凸出的曲面(第三曲面)R3;及配置在第三曲面R3和与叶片面27相反的一侧的面之间的直线。本实施方式的交界28将第一曲面R1、第二曲面R2、第三曲面R3平滑地连接。而且,本实施方式的交界28的第一曲面Rl的曲率半径比第二曲面R2的曲率半径小。而且,交界28的第三曲面R3的曲率半径比第一曲面Rl的曲率半径小。
[0050]作为本实施方式的动叶片15的各形状的一例,第一曲面Rl的曲率半径为6.5mm,第二曲面R2的曲率半径为10.0mm,第三曲面R3的曲率半径为2.5mm。
[0051 ]在交界28中,第二曲面R2与第三曲面R3的接点和与叶片面27相反的一侧的面之间的距离dl为2.3mm,配置在第三曲面R3和与叶片面27相反的一侧的面之间的直线的距离d2为0.7mm。动叶片15中,第一曲面Rl与第二曲面R2的接点和叶片面27之间的距离d3为0.8mm。基体40中,叶片面27侧的面与叶片面27之间的距离d4、d5为1.0mm。基体40中,与叶片面27侧相反的一侧的面和动叶片15的与叶片面27侧相反的一侧的面之间的距离d6为2.0mm。
[0052]另外,基体40中,从前端26侧的端部至交界28的叶片面27侧的端部的距离LI为12.5mm,从前端26侧的端部至第一曲面Rl与第二曲面R2的接点的距离L2为9.0mm。基体40中,从前端26侧的端部至腐蚀屏蔽件25的前端26侧的端部的距离L3为1.0mm。基体40中,从前端26侧的端部至第三曲面R3的前端26侧的端部的距离L4为2.7mm。基体40中,从前端26侧的端部至第二曲面R2与第三曲面R3的接点的距离L5为3.2mm。
[0053]动叶片15中,叶片主体24与腐蚀屏蔽件25的交界28的形状设为随着从叶片面27侧的端部朝向前端26的端部而接近与叶片面27相反的一侧的面的形状,且设为包含第一曲面Rl和第二曲面R2的形状,由此能够提高腐蚀屏蔽件25的腐蚀屏蔽性能。而且,能够抑制在叶片主体24产生腐蚀屏蔽件25的缺陷,能够使腐蚀屏蔽件25的硬度升高(变硬)。即,通过设为利用激光焊接的堆焊加工形成的腐蚀屏蔽件25与叶片主体24的上述关系,利用母材成分(叶片主体24的成分)使熔敷金属(腐蚀屏蔽件25的金属)稀释,因此能够抑制腐蚀屏蔽件25的硬度不升高(变硬)而产生性能的劣化的情况。而且,利用母材成分使熔敷金属稀释,由此能够抑制在腐蚀屏蔽件25的金属产生破裂的情况。而且,能够抑制腐蚀屏蔽件25与叶片主体24的融合不良或气孔这样的焊接缺陷的发生。
[0054]需要说明的是,本实施方式使第一曲面Rl与第二曲面R2接触,但也可以在第一曲面則与第二曲面R2之间设置直线部。而且,本实施方式也可以在第三曲面R3和与叶片面27相反的一侧的面之间设置曲面。在此,交界28优选将第一曲面R1、第二曲面R2、第三曲面R3平滑地连接且曲率半径变大。这样,通过增大交界28的各个曲面的曲率半径,能够使沿着交界28的方向上的腐蚀屏蔽件25的厚度的变动平缓,能够提高腐蚀屏蔽件25的性能。
[0055]动叶片15中,距离d3比距离L4-距离L3的距离短。即,腐蚀屏蔽件25的前端26侧比叶片面27厚。由此,能够使腐蚀更容易发生且减壁量多的前端26侧的厚度变厚,并使减壁量少的叶片面27侧的厚度薄。
[0056]基体40中,将叶片面27侧的面与叶片面27的距离d4、d5,即,叶片面27侧的余料部的距离设为1mm。需要说明的是,通过使叶片面27侧的余料部的距离为1mm,能够高效率地进行加工,但是只要为Imm以上即可,也可以较厚。
[0057]基体40中,将与叶片面27侧相反的一侧的面和动叶片15的与叶片面27侧相反的一侧的面的距离d6,S卩,与叶片面27侧相反的一侧的面侧的余料部的距离设为2mm。需要说明的是,通过使与叶片面27侧相反的一侧的面侧的余料部的距离为2mm,能够高效率地进行加工,但是只要为2mm以上即可,也可以较厚。
[0058]接下来,使用图5及图6说明动叶片的制造方法。动叶片制造方法基于制造的涡轮叶片(动叶片)的形状,来决定涡轮叶片的基体40的形状和加工量(步骤S20)。即,决定上述的如图4所示设定的基体40的形状及各位置的距离等,而且,基于形状来决定加工量、加工次序。
[0059]动叶片制造方法在决定了加工条件之后,基于决定了的条件,制造涡轮叶片的基体40(步骤S22)。即,动叶片制造方法制造图6所示的加工对象物82即基体40。基体40是形成交界28之前的形状,是残留有余料部或比交界28靠前端侧处的区域的形状。基体40利用铸造来制造。例如,在被加工成基体40的形状的上下一组的模具内设置被加热成再结晶温度以上的高温的锻造原料(例如,不锈钢等),进行热锻。当热锻结束时,成型为基体40的形状的锻造物。所制造的基体40在对成型了的高温状态的锻造物进行了冷却之后,将不需要的部分(毛刺)除去,对于锻造物实施热处理,由此将在前工序(锻造工序)中在锻造物产生的残留应力及在冷却过程中在锻造物产生的热应力释放。由此,制造基体40。
[0060]动叶片制造方法在制造了基体40之后,进行堆焊坡口加工(步骤S24)。即,对于图6的加工对象物82进行坡口加工,如加工对象物84那样除去基体42的一部分44。由此,基体42的前端侧的部分成为沿着交界28的曲面。
[0061]动叶片制造方法在进行了堆焊坡口加工之后,利用激光焊接进行堆焊加工(步骤S26)。即,对于图6的加工对象物84进行堆焊,如加工对象物86那样在基体42形成堆焊部46。堆焊部46由成为腐蚀屏蔽件25的金属(熔敷金属)形成,在包含形成腐蚀屏蔽件25的区域50的范围内形成。而且,堆焊加工以动叶片15的延伸方向即与图6的纸面垂直的方向为I焊道进行加工。而且,进行I焊道的堆焊加工,在进行下一焊道的堆焊加工的情况下,加工位置向箭头52的方向移动。即,堆焊加工从区域50的叶片面27侧的端部侧进行,向前端26侧逐渐移动,进行至与叶片面27相反的一侧的面。
[0062]动叶片制造方法通过将基体42的形成堆焊部46的面设为沿着交界28的曲面,能够抑制区域50的厚度的增厚,能够在I焊道量的熔敷金属(I层)形成各位置。即,能够抑制由多层堆焊形成的情况,能够抑制在表面出现硬度下降区域的情况。在此,动叶片制造方法通过使区域50的厚度为2mm以下,能够在一层形成堆焊部46的各位置。硬度下降区域是母材向熔敷金属混入的区域,是利用熔敷金属能得到的腐蚀屏蔽件25的性能(耐腐蚀性能)下降的区域。
[0063]堆焊部46优选使基于母材(基体42的材料)的稀释成为10%以下。动叶片制造方法通过后述的使用了激光的堆焊加工形成堆焊部46,由此能够使基于母材(基体42的材料)的稀释为10%以下。动叶片制造方法通过将基体42的形成堆焊部46的面设为沿着交界28的曲面,能够抑制熔敷金属(堆焊部46的金属、成为腐蚀屏蔽件25的金属)的熔入,能够使基于母材(基体42的材料)的稀释更可靠地成为10%以下。而且,堆焊部46的由相邻的焊缝即相邻的焊道形成的部分重叠地形成。需要说明的是,焊缝优选形成为,在与基体42接触的情况下,与其他的焊缝接触的部分多于与基体42接触的部分。关于基于激光焊接的堆焊加工,在后文叙述。
[0064]动叶片制造方法在进行了堆焊加工之后,进行将余料部除去的精加工(步骤S28)。即,对于图6的加工对象物86进行精加工,如加工对象物88所示,对叶片面27侧的余料部60、与叶片面27相反的一侧的面侧的余料部62、堆焊部46的余料部64进行切削。由此,形成具有叶片主体24和腐蚀屏蔽件25的动叶片15。然后,对动叶片15实施所需的热处理(例如,固溶化处理及时效处理)等,向动叶片15赋予所需的机械特性。
[0065]接下来,使用图7A、7B及图10,更详细地说明步骤S26的基于激光焊接的堆焊加工。首先,使用图7A及图7B,说明进行基于激光焊接的堆焊加工的堆焊装置100的概略结构。如图7A所示,堆焊装置100具有激光照射装置102、粉末供给装置104。需要说明的是,堆焊装置100除了上述结构之外,还具备位置调整机构、使与基体42的相对位置移动的机构、进行施工位置的仿形处理的机构等。
[0066]激光照射装置102具有光源112、光纤114、激光头116。光源112是输出激光的发光源。光纤114将从光源112输出的激光向激光头116引导。激光头116将引导到光纤114的激光输出。如图7B所示,激光头116面对基体42的施工位置,向施工位置照射激光202。
[0067]粉末供给装置104具有粉末供给源120、粉末供给线122、空气供给源124、空气供给线126、粉末供给头128。粉末供给源120是供给熔敷金属的供给源。粉末供给源120将熔敷金属利用空气等形成为混合流进行搬运,由此向粉末供给线122供给。粉末供给线122将从粉末供给源120供给的熔敷金属与空气的混合流向粉末供给头128供给。空气供给源124供给成为施工位置的保护气体的惰性气体(例如,氮、氩),在本实施方式中供给99.999%的氮气。空气供给线126将从空气供给源124供给的保护气体向粉末供给头128供给。
[0068]如图8所示,粉末供给头128为双层管的喷嘴,内周侧的管130与配置在内周侧的管130的外周的外周侧的管132配置在同心圆上。粉末供给头128的由内周侧的管130的内周包围的区域成为流路134 ο流路134是包含同心圆的中心的圆。粉末供给头128的由外周侧的管132的内周面和内周侧的管130的外周面包围的区域成为流路136。流路136成为环形状。粉末供给头128喷射从流路134经由粉末供给线122供给的熔敷金属与空气的混合流(粉末)204,从流路136喷射由空气供给线126供给的保护空气206。如图7B所示,粉末供给头128面对基体42的施工位置,向施工位置喷射粉末204和保护空气206。
[0069 ]在此,如图9所示,从流路134喷射的粉末204以规定的扩展角扩展并喷射。而且,粉末供给头128的内周侧的管130的喷射侧的端面(喷射口)150成为与内周侧的管130的中心轴(延伸方向)正交的面。即,内周侧的管130的端面150未倒角。
[0070]堆焊装置100向基体42的施工位置照射激光202并供给粉末204,由此能够将粉末204中包含的熔敷金属焊接于基体42。而且,堆焊装置100通过将保护空气206向施工位置喷射,能够使施工位置的气氛成为规定的气氛。具体而言,能够控制施工位置的氧浓度。
[0071]另外,堆焊装置100通过使粉末供给头128的端面150成为未倒角的形状,能够使粉末204的扩展角一定。即,粉末供给头128当端面150被倒角时,根据倒角的状态而粉末204的扩展角变动,朝向施工位置的粉末的供给状态根据粉末供给头128而变化。相对于此,本实施方式的粉末供给头128通过使粉末供给头128的端面150为未倒角的形状,能够将粉末供给头128的端面150的形状形成为相同形状,能够抑制产生个体差异的情况。由此,能够使粉末204的扩展角一定,能够稳定地向施工位置供给粉末(熔敷金属)。
[0072]接下来,使用图10,说明基于激光焊接的堆焊加工的处理动作的一例。需要说明的是,图10所示的处理可以使用程序等通过自动控制执行。
[0073]动叶片制造方法进行研磨处理(步骤S40),对进行了坡口加工的区域的表面进行处理。通过进行研磨处理,能够使利用堆焊熔敷的熔敷金属成为容易熔敷于基体42的表面(交界)的状态。动叶片制造方法在进行了研磨处理后,进行厚度计测(步骤S42)。即,动叶片制造方法计测形成腐蚀屏蔽件25的区域的形状。
[0074]动叶片制造方法在进行了厚度计测之后,进行施工位置的仿形处理(步骤S44)。通过照射激光并喷射熔敷金属来确定设置焊缝的位置。由此,调整使各头与基体42相对移动的路径。
[0075]动叶片制造方法在进行了仿形处理之后,进行预热及焊道间温度调整(步骤S46)。在本实施方式中,以使基体42成为包含于50°C以上且100°C以下的规定的温度的方式主要进行加热而且根据需要进行冷却。动叶片制造方法在进行了预热及温度调整之后,进行堆焊(步骤S48)。具体而言,使用堆焊装置100进行I焊道量的堆焊。
[0076]动叶片制造方法在进行了堆焊之后,进行焊道间/层间修整(步骤S50)。具体而言,将在堆焊部46的表面等附着的焊剂、废物等除去。动叶片制造方法在进行了修整之后,判定堆焊是否结束(步骤S52)。即,进行所设定的全部的焊道的堆焊,判定是否形成了堆焊部46。动叶片制造方法在判定为堆焊未结束(步骤S52为“否”)的情况下,返回步骤S44,进行仿形处理以后的处理,进行下一焊道的堆焊。
[0077]动叶片制造方法在判定为堆焊结束(步骤S52为“是”)的情况下,进行焊缝表面的修整(步骤S54)。具体而言,将在堆焊部46的表面等附着的焊剂、废物等除去。动叶片制造方法然后进行厚度计测(步骤S56),在计测了堆焊部46的形状之后,结束本处理。
[0078]动叶片制造方法通过以上的处理进行基于激光焊接的堆焊加工(堆焊加工),由此能够高精度地进行加工,也能够抑制缺陷等的产生。动叶片制造方法通过进行步骤S40、S46、S50、S54所示的处理,能够提高加工精度,能够抑制缺陷,但未必非要进行。
[0079]需要说明的是,在本实施方式中,按照各焊道进行了仿形处理,但是仿形处理也可以仅在第一次的堆焊前进行。这种情况下,通过计算来算出在各焊道形成的焊缝的形状,基于该形状,来决定仿形位置。而且,此时,优选利用计测器取得施工位置,基于其结果进行反馈控制。由此,能够抑制施工位置的位置错动的产生。计测的位置只要为施工位置的上游侧即可。
[0080]另外,堆焊装置100优选使激光相对于基体的施工位置的平面、将凸部与凸部连结的切线为约90度。通过使相对于基体的施工位置的平面或者将接近施工位置的凸部与凸部(例如焊缝的凸部与基体的凸部)连结的切线为约90度,能够抑制熔敷不良,能够抑制母材向熔敷金属的混入。
[0081]另外,堆焊装置100也可以向施工位置施加振荡。例如也可以一边将粉末向施工位置呈带状地供给,一边使激光沿宽度方向(与焊道正交的方向)高速地摆动。在此,高速是使施工位置处的激光的能量密度分布不为山状而为矩形形状,并使母材混入的稀释部分变浅的速度。本实施方式的摆动以几十Hz至几百Hz的频率摆动。由此,能够实现能量密度分布的平坦化,能够使利用激光而熔融的部分较浅且较宽。
[0082]接下来,使用图11及图12,说明粉末供给头的管理方法。本实施方式的堆焊装置100是粉末供给头的内周侧的管130的端面150未倒角的形状,但是在将熔敷金属作为粉末供给期间,管130的内周面的形状有时会变化。本实施方式的堆焊装置100执行图11及图12所示的处理,对粉末供给头的状态进行管理。图11是表示粉末供给头的管理动作的一例的流程图。图12是用于说明粉末供给头的管理动作的一例的说明图。执行图11所示的处理的时间没有特别限定。可以在堆焊加工的执行中进行,可以在粉末供给头的装配时进行,可以在装置的起动时进行,也可以在设定有维护等的处理的情况下执行。
[0083]粉末供给头的管理方法向试验区域喷射粉末(步骤S100)。具体而言,如图12所示,在堆焊装置100的施工位置设置试验单元180。试验单元180具有试验构件182和氧浓度计测装置184。试验构件182是平板等的平坦的构件,配置在从粉末供给头128分离了距离α的位置。试验构件182成为从粉末供给头128喷射粉末的试验区域。试验构件182在与粉末供给头128面对的面上设置具有粘着性的材料。例如,试验构件182向与粉末供给头128面对的面上涂布粘结剂。由此,试验构件182能够将从粉末供给头128喷射的粉末(熔敷金属)保持在附着的位置。氧浓度计测装置184计测从粉末供给头128喷射粉末的试验区域(或试验区域的附近)的氧浓度。氧浓度计测装置184优选使检测氧浓度的计测端子能够移动,在未计测浓度期间,处于从粉末供给头128喷射的粉末不通过的区域。
[0084]试验单元180通过使粉末供给头128和试验构件182沿箭头186的方向移动,由此使从粉末供给头128喷射的粉末到达的试验构件182上的位置在一方向上移动,能够形成粉末到达的与箭头186正交的方向的宽度成为β的线。
[0085]粉末供给头的管理方法这样使用试验单元180,向试验区域喷射粉末,在试验区域利用粉末形成线段。粉末供给头的管理方法在试验区域形成了线段之后,计测散布粉末的区域的宽度,即宽度β(步骤S102 ),此外,计测喷射粉末的试验区域的氧浓度(步骤S104)。
[0086]粉末供给头的管理方法在计测了区域的宽度和氧浓度之后,判定散布了粉末的区域的宽度是否为阈值(容许值)以上(步骤S106)。阈值是预先设定的值。例如,在距离α为13_、内周侧的管130的直径为1.2mm、熔敷金属的供给量为5g/min、搬运熔敷金属的运载气体的流量为31/min以上且41/min以下的情况下,宽度β成为7mm。粉末供给头的管理方法在判定为宽度β为阈值以上(步骤S106为“是”)的情况下,进入步骤S112。粉末供给头的管理方法在判定为宽度β小于阈值(步骤S106为“否”)的情况下,判定是否处于设定了氧浓度的范围内(步骤S108)。粉末供给头的管理方法在判定为是设定了氧浓度的范围内(步骤SlOSS“是”)的情况下,判定为对象的粉末供给头能够使用(步骤S110),结束本处理。粉末供给头的管理方法在判定为不是设定了氧浓度的范围内(步骤S108为“否”)的情况下,而且,在判定为步骤S106为“是”的情况下,判定为不能使用(步骤S112),结束本处理。粉末供给头的管理方法优选将判定结果显示于监视器等或者从扬声器输出声音而向作业者报告结果。
[0087]粉末供给头的管理方法这样检测从粉末供给头喷射的粉末的扩展,基于其结果,判定是否能够使用粉末供给头,由此能够掌握由于使用产生的磨损等而发生的喷嘴的形状变化,能够将向头施工位置供给的粉末的量、密度维持在规定的范围。由此,能够抑制焊接的条件的变动,能够进行稳定的加工。本实施方式利用由粉末供给头的管理方法管理的粉末供给头进行堆焊,由此能够形成缺陷更少且强度更高的堆焊部及腐蚀屏蔽件。
[0088]另外,粉末供给头的管理方法这样检测氧浓度,基于其结果,判定是否能够使用粉末供给头,由此能够检测加工条件是否适当。由此,能够抑制焊接的条件的变动,能够进行稳定的加工。本实施方式利用由粉末供给头的管理方法管理的粉末供给头进行堆焊,由此能够形成缺陷更少且强度更高的堆焊部及腐蚀屏蔽件。
[0089]需要说明的是,粉末供给头的管理方法使用散布了粉末的区域的宽度和氧浓度这两方进行判定,但也可以仅通过任一方来判定是否能够使用粉末供给头。
[0090]需要说明的是,本实施方式以蒸汽涡轮的动叶片为对象进行了说明,但是没有限定于此,也可以应用于例如燃气涡轮等其他的旋转机械的动叶片的制造方法。
[0091]符号说明
[0092]I蒸汽涡轮
[0093]11壳体
[0094]12转子
[0095]13轴承
[0096]14转子盘
[0097]15动叶片
[0098]16静叶片
[0099]17蒸汽通路
[0100]18蒸汽供给口
[0101]19蒸汽排出口
[0102]21叶片根部
[0103]22平台
[0104]23叶片部
[0105]24叶片主体
[0106]25腐蚀屏蔽件
[0107]26前端
[0108]27叶片面
[0109]28交界
[0110]40、42基体
[0111]46堆焊部
[0112]60、62、64余料部
[0113]82、84、86、88 加工对象物
[0114]100堆焊装置
[0115]102激光照射装置
[0116]104粉末供给装置
[0117]128粉末供给头
【主权项】
1.一种粉末供给头的管理方法,所述粉末供给头具有双层管,所述双层管将喷射堆焊所使用的熔敷金属的内周侧的管与配置在所述内周侧的管的外周且喷射保护空气的外周侧的管在同心圆上重叠而形成,所述粉末供给头将所述熔敷金属向施工位置供给,所述粉末供给头的管理方法的特征在于,具有如下工序: 喷射工序,以所设定的条件从所述粉末供给头向试验区域喷射所述熔敷金属; 宽度计测工序,计测吹附于所述试验区域的所述熔敷金属的宽度;及判定工序,在计测到的所述熔敷金属的宽度为容许值以下的情况下,判定为能够使用所述粉末供给头,在计测到的所述熔敷金属的宽度比容许值大的情况下,判定为不能使用所述粉末供给头。2.根据权利要求1所述的粉末供给头的管理方法,其特征在于, 所述内周侧的管的喷射所述熔敷金属的一侧的端面被加工成与所述内周侧的管的轴向正交的面。3.根据权利要求1或2所述的粉末供给头的管理方法,其特征在于, 所述试验区域设置有粘着性的材料。4.根据权利要求1?3中任一项所述的粉末供给头的管理方法,其特征在于, 所述粉末供给头的管理方法还具有计测所述喷射工序中的所述试验区域的氧浓度的氧浓度计测工序, 所述判定工序在由所述氧浓度计测工序计测到的所述氧浓度为容许值以下的情况下,判定为能够使用所述粉末供给头,在计测到的所述氧浓度比容许值大的情况下,判定为不能使用所述粉末供给头。5.—种腐蚀屏蔽件的形成方法,在动叶片主体的前端及叶片面的至少一部分形成腐蚀屏蔽件,所述腐蚀屏蔽件的形成方法的特征在于,具有如下工序: 将作为动叶片的基体的前端及端面的至少一部分除去并形成交界的工序; 使用利用权利要求1?4中任一项所述的粉末供给头的管理方法判定为能够使用的粉末供给喷嘴,利用激光焊接在所述交界形成堆焊部的工序;及 进行将所述基体的余料部及所述堆焊部的一部分除去的精加工的工序。6.一种动叶片制造方法,其特征在于,具有如下工序: 在所述动叶片成型具有余料部的基体的基体制造工序;及 利用权利要求5所述的腐蚀屏蔽件的形成方法,在叶片主体形成腐蚀屏蔽件的工序。7.一种粉末供给头,其特征在于,具有: 内周侧的管,喷射堆焊所使用的熔敷金属;及 外周侧的管,在所述内周侧的管的外周重叠配置在同心圆上,且喷射保护空气, 所述内周侧的管的喷射所述熔敷金属的一侧的端面是与所述内周侧的管的轴向正交的面。8.—种腐蚀屏蔽件的形成方法,在动叶片主体的前端及叶片面的至少一部分形成腐蚀屏蔽件,所述腐蚀屏蔽件的形成方法的特征在于,具有如下工序: 将作为动叶片的基体的前端及端面的至少一部分除去并形成交界的工序; 使用具有权利要求7所述的粉末供给头的粉末供给喷嘴,利用激光焊接在所述交界形成堆焊部的工序;及进行将所述基体的余料及所述堆焊部的一部分除去的精加工的工序。9.一种动叶片制造方法,其特征在于,具有如下工序:在所述动叶片成型具有余料部的基体的基体制造工序;及利用权利要求8所述的腐蚀屏蔽件的形成方法,在叶片主体形成腐蚀屏蔽件的工序。10.一种堆焊装置,其特征在于,具有:权利要求7所述的粉末供给头;及照射激光的激光头,利用所述激光头向施工位置照射激光,并利用所述粉末供给头供给所述熔敷金属。
【文档编号】F01D25/00GK106068170SQ201580012321
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2015年4月1日 公开号201580012321.6, CN 106068170 A, CN 106068170A, CN 201580012321, CN-A-106068170, CN106068170 A, CN106068170A, CN201580012321, CN201580012321.6, PCT/2015/60314, PCT/JP/15/060314, PCT/JP/15/60314, PCT/JP/2015/060314, PCT/JP/2015/60314, PCT/JP15/060314, PCT/JP15/60314, PCT/JP15060314, PCT/JP1560314, PCT/JP2015/060314, PCT/JP2015/60314, PCT/JP2015060314, PCT/JP201560314
【发明人】奥田刚久, 町田元成, 松波康朗
【申请人】三菱日立电力系统株式会社
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