用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件的方法以及用于实现该方法的局部保护工具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件(301)的方法，所述方法包括发射激光束或电子束的喷嘴(103)，所述激光束或电子束用于加热用于硬质堆焊所述金属部件(301)的被喷涂粉末，其特征在于，所述方法包括各种以下步骤：将待硬质堆焊的金属部件(301)定位在具有带有开口(208)的顶部(202)的外壳(201)内；定位覆盖所述顶部(202)的开口(208)的移动盖部(221)，所述移动盖部(221)具有开口(222)；将所述喷嘴(103)定位在所述移动盖部(221)的开口(222)；将惰性气体提供到所述外壳(201)内；喷涂金属粉末并发射激光束用于硬质堆焊所述金属部件(301)；沿用于硬质堆焊所述金属部件(301)的路径，相对于所述外壳(201)移动所述喷嘴(103)，所述喷嘴(103)的运动导致所述移动盖部(201)在外壳(201)的顶部表面(202)上的运动。
【专利说明】用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件的方法以及用于实现该方法的局部保护工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于硬质堆焊航空润扇发动机的金属部件的方法。它还涉及一种用于局部保护通过根据本发明的方法待硬质堆焊的金属部件的特定工具。
[0002]因此，本发明的【技术领域】通常涉及航空发动机的领域，并且更特别地通过一种用于硬质堆焊航空发动机某些金属部件的方法修复的领域。
[0003]不作为限制，例如，所考虑的金属部件有利地是单件叶轮的叶片，或甚至后缘和/或前缘的任何部件，例如低压涡轮的叶片。实际上，本发明涉及航空涡扇发动机的任何金属部件，其具有需要硬质堆焊操作的部分，尤其是端部，该操作是通过用II？修复类型方法恢复所考虑部件的适当形状的操作。该II？修复类型方法使用一种用于喷射定向激光(或定向电子束)，操作有选择性的粉末熔化(该方法特别地是指“激光覆层”或“激光金属沉积”)的方法，该方法通过在粉末沉积上连续地穿过激光使所考虑部件被恢复。
[0004]有利地，本发明涉及的金属部件是在硬质堆焊操作中具有被氧化风险的那些金属部件。包括钛的金属部件就是这样的，而且包括镍、铝甚至钴的金属部件也是如此。对于这种部件，实际上必要防止所述部件的任何氧化作用，以防止所考虑部件的机械特征的任何退化。
【背景技术】
[0005]在现有技术中，已经提供了一些解决方案以实施激光硬质堆焊的这种操作，以修复一些金属部件。尤其使用大尺寸腔室，形成充满中性气体的间隙，或被抽真空，其中被提供待硬质堆焊部件以及涉及用于硬质堆焊的所有设备；但这种解决方案昂贵，并且由于提供到所考虑腔室内的大量惰性气体，其实现缓慢。在现有技术中提供的另一解决方案如图1中所示。该图示出了叶片101，其端部102受损伤，以及必须通过激光熔化进行硬质堆焊。为此，使用发出激光束或更通常地电子束的喷嘴103，该激光束或电子束进行粉末熔化以硬质堆焊该端部102。
[0006]在图1中描述的现有技术的方法中，保护外壳104被放置在喷嘴103的端部。保护外壳104具有带有凹槽105的底端，凹槽105具有倒V的总体形状，被硬质堆焊的端部102插入到该凹槽105中。凹槽105的内侧容积通过输送例如氩气或氦气的中性气体通过被连接到喷嘴103的管道106被排空其氧气；端部102的硬质堆焊因此可以进行而无氧化现象。在这种示例中，因此来自喷嘴的气体用作重构区域的局部保护。
[0007]然而，该方法在几厘米的有效距离上对端部102进行硬质堆焊是不能令人满意的。然而，叶片101的端部102弯曲，以及喷嘴103被限制的平移运动防止保护外壳在该有效距离上移动。事实上，凹槽105，为了能够在其中填充中性气体，以及因此保护外壳104可被插入在叶片101和相邻叶片之间一未示出一，必须具有限制性尺寸。这些尺寸的这种限制导致凹槽105壁彼此接近，并迅速接触端部102，因此防止了在待硬质堆焊的整个端部102上硬质堆焊的可能性。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种对刚刚解释的问题的解决方案，通过提供一种用于局部保护硬质堆焊金属部件的便宜的方法和工具，其允许喷嘴大平移运动以能够达到被硬质堆焊的整个区域，所述工具不会太笨重以不被存在的相邻部件所阻碍，例如叶片。为此，保护外壳以与发射激光束的喷嘴不形成一体被提供。为了限制被提供到外壳内的中性气体的损失，还提供了一种外壳顶部关闭装置，所述关闭装置不妨碍喷嘴的运动，以及确保足够绝缘从而使存在的中性气体在硬质堆焊过程中有效地防止所述部件的氧化；所确保的绝缘防止了中性气体从外壳过快地泄漏以及在其中被环境氧气所代替，以及避免导致所描述的氧化现象。
[0009]因此，在本发明中，为了避免使用包括在中性气体下被硬质堆焊的部件和支撑所述喷嘴的设备的整个腔室，使用被安装在待硬质堆焊的叶片上的局部保护工具。该工具在硬质堆焊过程中能够在所有所述部件周围提供惰性区域以及防止任何氧化。
[0010]为此，工具被接合到移动盖部，该移动盖部紧密地配合所述工具的形状，在整个硬质堆焊过程中，移动盖部通过喷射气体的喷嘴被带入运动。
[0011]因此，本发明实质上涉及一种用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件的方法，所述方法包括使用发射激光束或电子束的喷嘴，所述激光束或电子束用于加热被喷涂在所述部件上的粉末以用于硬质堆焊所述金属部件，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0012]一在外壳内定位所述待硬质堆焊的金属部件，所述金属部件的顶部具有一个开Π ；
[0013]一定位一个覆盖所述顶部的开口的移动盖部，所述移动盖部具有开口 ；
[0014]一将喷嘴定位在移动盖部的开口 ；
[0015]一将惰性气体提供到外壳内；
[0016]一喷涂金属粉末并发射激光以硬质堆焊所述金属部件；
[0017]一相对于所述外壳，沿用于硬质堆焊所述金属部件的路径，移动所述喷嘴，喷嘴的运动在外壳的顶部表面上导致移动盖部的运动。
[0018]除了在上一段刚刚提到的主要特征，根据本发明的方法可具有单独地或根据技术上可能的组合考虑的如下的一个或多个额外特征:
[0019]一由喷嘴接触覆盖所述顶部的盖部开口的加强件导致了所述移动盖部的运动；
[0020]一所述顶部支撑导轨，所述移动盖部的运动由导轨所引导；
[0021]一在定位移动盖部的步骤之前，所述方法还包括将所述导轨定位在外壳的顶部上的步骤，
[0022]一将待硬质堆焊的金属部件定位在外壳内的步骤包括通过在所述外壳的底部内提供的开口进料所述金属部件的操作；
[0023]一用于硬质堆焊所述金属部件的路径包括几个来回移动，所述喷嘴具有相对于金属部件的硬质堆焊距离，该距离随着来回移动进行而变化，
[0024]一硬质堆焊距离从3毫米到30毫米之间变化。
[0025]本发明还涉及一种能够实施根据本发明方法的用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件的工具，通过由喷嘴产生的激光进行所述硬质堆焊，该激光加热用于硬质堆焊所述金属部件的粉末，其特征在于，所述工具包括:
[0026]—夕卜壳，所述外壳具有:
[0027]—底部开口，通过所述底部开口提供待硬质堆焊的金属部件；
[0028]一带有开口的顶部；
[0029]一覆盖顶部的开口的移动盖部，所述移动盖部具有开口，在该开口处喷嘴被定位以实施金属部件的硬质堆焊，所述盖部通过遵循用于硬质堆焊的路径的喷嘴被驱动运动。
[0030]除了在前一段落中刚刚提到的主要特征，根据本发明的工具可具有单独地或根据技术上可能的组合考虑的如下的一个或多个额外特征:
[0031]一所述移动盖部由柔软材料制成，特别地由铝条，或用由金属条连接的金属板制成；
[0032]一所述工具包括至少被定位在外壳顶部上的中间部件，中间部件具有能够引导移动盖部的运动的第一导轨和第二导轨；
[0033]一所述中间部件包括开口，待硬质堆焊的金属部件朝向该开口被定位；
[0034]一所述外壳和所述中间部件形成单件元件；
[0035]一所述工具包括用于密封外壳底部开口的装置，外壳底部开口接收待硬质堆焊的金属部件；
[0036]一所述外壳包括用于提供惰性气体的装置，以及还包括用于在移动盖部的开口泄漏惰性气体的间隙。
[0037]在阅读以下描述并检查附图后，将更好地理解本发明及其各种应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]仅以说明的方式示出了附图，并不限制本发明。
[0039]附图示出了:
[0040]一在图1中，已经描述了一种用于硬质堆焊叶片的现有技术方法的示意图；
[0041]一在图2中，被关联用于实施根据本发明的方法的示例性工具的示意图；
[0042]一在图3中，图2的工具的被组装部分的示意图；
[0043]一在图4中，根据本发明的方法的示例性实施方式的透视示意图；
[0044]—在图5中，图4的示例性实施方式的横截面示意图。
[0045]本发明至少一个实施方式的详细描述
[0046]图2示出了根据本发明的示例性工具200。
[0047]在这里，工具200包括:
[0048]一有时被称为“氩盒”的绝缘外壳201，具有因此限定了外壳201的主要开口 208的开口顶部202，具有开口 204的底部203，以及用于进料惰性气体的接收装置205。顶部202具有被设置在开口 208的两侧上的第一平面支撑件206和第二平面支撑件207 ；开口204用于待硬质堆焊的部件的一部分穿过，外壳201然后与所考虑的部件集成在一起；
[0049]一中间部件211，特别地具有被设置在中间部件211的顶部表面214两侧上的第一导轨212和第二导轨213 ；第一导轨212和第二导轨213基本垂直于顶部表面214延伸；顶部表面214具有开口 215和侧翼216。它很方便地由软材料制成，例如铝；
[0050]一移动盖部221，具有由软材料制成的基本矩形形状，例如通过使用铝条，或由金属条连接的金属板制成的基本矩形形状；移动盖部221具有基本被定位在所述移动盖部的中心的开口 222 ;有利地，开口 222具有加强件223，该加强件223例如具有圆柱形状。
[0051]图3提供了外壳201和中间部件211的一种示例性组件:平面支撑件206和207用作中间部件211的顶部表面214的支撑表面。壁216被定位在外壳201上，以确保中间部件的支撑。具有被修复的顶部302的叶片301因此可通过外壳201的开口 204被进料以及顶部302朝向开口 215被定位，以由喷嘴103所发出的激光所达到。在根据本发明的工具的另一种实施方式中，外壳201和中间部件211仅形成一个单件部件。
[0052]图4示出了补充了移动盖部221的图3的组件。后者的宽度适于导轨212和213之间的距离，以在这些导轨之间根据平移运动303可以滑动。
[0053]根据本发明的方法，一旦工具200被定位和以及叶片301被引入到外壳201，喷嘴103被带到移动盖部221的开口 222的水平。如图5可以看到，喷嘴103被挤压进入开口222内，并且这是它的运动，当它在用于硬质堆焊的路径上行进时，该喷嘴通过接触加强件223 (当存在时)驱动移动盖部221进入运动。在用于硬质堆焊端部302的连续通道的过程中，在通常等于3毫米的最小硬质堆焊距离和通常等于30毫米的最大硬质堆焊距离503之间，喷嘴103然后以不同的硬质堆焊距离引入到外壳201内。
[0054]如图5可以看到，在喷嘴103和开口 222的轮廓的某些部分之间存在间隙501，其逐渐排放被输入到外壳201内的惰性气体。通过控制它，盖部221在焊接过程中能使泄漏水平被限制。重于空气的气体(如氩)的使用，以及在开口 204的密封工具的使用，例如通过绝缘泡沫的使用，仅允许氩通过在移动盖部221的溢流泄漏，从而防止空气进入。例如，在用于引入惰性气体的装置205处的氩气流速处于每分钟10到20升的数量级，以确保5巴的压力。
【权利要求】
1.一种用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件(301)的方法，所述方法包括发射激光束或电子束的喷嘴(103),所述激光束或电子束加热用于硬质堆焊所述金属部件(301)的被喷涂粉末，其特征在于，所述方法包括各种以下步骤: 一将待硬质堆焊的金属部件(301)定位在外壳(201)内，所述外壳具有带有开口(208)的顶部(202)； 一定位覆盖所述顶部(202)的所述开口(208)的移动盖部(221),所述移动盖部(221)具有开口 (222)； 一将所述喷嘴(103)定位在所述移动盖部(221)的所述开口(222)； 一提供惰性气体到所述外壳(201)内； 一喷涂金属粉末并发射激光束以硬质堆焊所述金属部件(301)； 一沿用于硬质堆焊所述金属部件(301)的路径，相对于所述外壳(201)移动所述喷嘴(103),所述喷嘴(103)的运动导致所述移动盖部(201)在所述外壳(201)的所述顶部表面(202)上的运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动盖部(201)的所述运动由所述喷嘴(103)接触覆盖所述顶部(208)的所述盖部(221)的所述开口(222)的加强件所致。
3.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，所述顶部(208)支撑导轨〈212、213),所述移动盖部(221)的运动由所述导轨(212413)引导。
4.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，在定位所述移动盖部(221)的步骤之前，所述方法还包括将所述导轨(212413)定位在所述外壳(201)的顶部(208)的步骤。
5.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，在所述外壳(201)内定位待硬质堆焊的金属部件(301)的步骤包括通过被设置在所述外壳(201)的所述底部(203)的开口(204)提供所述金属部件(301)的步骤。
6.根据前述权利要求任一所述的方法，其特征在于，用于硬质堆焊所述金属部件(301)的路径包括几个来回移动，所述喷嘴(103)相对于所述金属部件(301)具有硬质堆焊距离(502403)，所述硬质堆焊距离随着进行的来回移动变化。
7.根据前一权利要求所述的方法，其特征在于，所述硬质堆焊距离(502,503)从3毫米到30毫米之间变化。
8.—种能够实施根据前述权利要求任一所述的方法的用于硬质堆焊航空涡扇发动机的金属部件(301)的工具(200),通过由喷嘴(103)产生的激光实施所述硬质堆焊，所述激光加热用于硬质堆焊所述金属部件(301)的粉末，其特征在于，所述工具(200)包括: 一夕卜壳(201)，所述外壳具有: 一底部开口(204),通过所述底部开口提供待硬质堆焊的金属部件(301)； 一带有开口(208)的顶部(202)； 一覆盖所述顶部(202)的开口(208)的移动盖部(221),所述移动盖部(221)具有开口(222),在该开口处所述喷嘴(103)被定位以实施金属部件(301)的硬质堆焊，所述盖部(221)通过所述喷嘴(103)顺着硬质堆焊路径运动而被驱动进入运动。
9.根据前一权利要求所述的工具(200),其特征在于，所述移动盖部(221)由软材料制成，特别地由铝条，或用由金属条连接的金属板制成。
10.根据权利要求8或9所述的工具(200),其特征在于，该工具包括至少被定位在所述外壳(201)的顶部(202)上的中间部件(211),该中间部件具有能够引导所述移动盖部(221)的运动的第一导轨(212)和第二导轨(213^
11.根据前一权利要求所述的工具(200),其特征在于，所述中间部件(211)包括开口(215),所述待硬质堆焊的金属部件(301)朝向所述开口被定位。
12.根据权利要求10或11所述的工具(200),其特征在于，所述外壳(201)和所述中间部件(211)形成单件元件。
13.根据权利要求8到12任一所述的工具(200),其特征在于，该工具包括用于密封所述外壳(201)的底部开口(204)的装置，所述底部开口(204)接收所述待硬质堆焊的金属部件(301)。
14.根据权利要求8到13任一所述的工具(200),其特征在于，所述外壳(201)包括用于进料(205)惰性气体的装置，而且所述外壳包括用于在所述移动盖部(221)的开口(222)处泄漏惰性气体的间隙(501)。
【文档编号】B22F3/105GK104379280SQ201380031460
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年5月7日 优先权日:2012年5月9日
【发明者】让-巴普提斯特·默丁 申请人:斯奈克玛