专利名称：部件夹持装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涡轮机整体转子叶片轮盘叶片修复方法中使用的部件夹持装置。
背景技术：
涡轮喷气发动机包括围绕其轴线转动的各种转子。这些转子包括一个轮盘，该轮盘带有一种轮缘，叶片就沿此轮缘固定。传统上，叶片都是通过其根部插入适合其使用的叶片根室内来保持夹紧。为了满足发动机不断提高的性能要求，这种转子目前都是整体转子。这就是所谓的整体转子叶片轮盘(Monobloc Bladed Discs，DAM)。在一个DAM中，叶片和轮盘被制作成一整体。为此，在一个锻制毛坯上进行机加工，从而形成轮盘，叶片沿其圆周径向延伸，整个部件就是一个单一件或整体件。当然，也可以将焊接部分部件，最终形成的DAM是一个整体件。整体转子具有许多优点，其中包括重量。
由于发动机会吸入杂质，也由于气体流动会带动尘粒产生腐蚀，叶片会出现部件磨损等损坏区域，对涡流喷气发动机的效能是有害的。所述磨损区域一般都在叶片顶部，叶片前缘或后缘的角边，以及叶片的前缘或后缘上。修复DAM中的叶片是很不容易的，因为很难将其分解进行修理。
如果出现磨损或损坏，不能修理，最终就需要对这种有问题的部件进行更换。目前，在DAM情况下，更换一个叶片就意味着更换整个DAM。
已知，美国专利号6,238,187提出了一种叶片修理方法。按照这种方法，叶片损坏区域周围的一部分要被切去，作为一种标准部分，目的是这种方法能够适应多种情况，不论损坏区域的形状如何和尺寸大小，只要其位于有问题的叶片部分。一个备件，或用英语来说通常叫做“补片”而后焊接到叶片上。这种补片的尺寸通常都比要拆除的叶片部分大，然后再进行加工，从而形成叶片的最初形状。
关于上述方法所提的补片的焊接工艺步骤，美国专利6,568,077介绍了电子束焊接方法的使用，具有焊接速率高且能够焊接高厚度的特点。
然而，对于钛合金转子来讲，即所谓的Ti17合金，问题就出现了。例如，正如本申请人在EP1,340,832专利申请中所披露的，该材料涉及一种用这种材料制成的产品，例如叶片。这种材料很难焊接，因为在材料的融化工艺步骤期间，会出现某种程度的脱气，导致焊接引起的受热区域(ZAT)出现微孔或气孔，使得被焊接部件的机械特性下降。这种机械性能的下降可以达到最大80％。对于航空航天设备来讲，这种机械性能的下降是不能容忍的，而且这种情况在电子束焊接时会发生。此外，对于一个Ti17合金的转子来讲，航空航天工业传统上通常使用的TIG型或微等离子型技术达不到可接受的效果。
此外，近来的叶片都是三维复杂形状，其壁厚是可变的，很难使用电子焊接方法，后者要求非常精确的参数确定。在考虑每个具体情况时都要对这些参数给予确定，任何标准方法都很难实施。
本申请人已经提交了一个法国专利申请，专利注册号是FR0508151，提供了一种整体转子的叶片的修理方法，这种转子叶片的形状为逐渐展开的，厚度可变，这种方法包括一个电子束焊接工艺步骤。
发明内容
作为本专利申请的目标，本发明涉及一种涡轮机整体转子叶片轮盘叶片的修理方法，叶片包括至少一个损坏区域，通过使用电子束焊接机对补片进行电子束焊接，工艺步骤包括修整损坏区域，电子束焊接补片和机加工修理等，其特征在于-修整工艺步骤包括对损坏的区域进行机加工，以便取得确定的修理轮廓区域；-焊接是用电焊机在第一个样件上进行，该样件符合所述叶片，具有所述预定轮廓，使用参数都进行了预先确定，第二个样件，具有补片特性，目的是获得所谓的试验开始样件；-在焊接后，要检查试验开始样件的质量，目的是要求样件的质量要满足修理验收标准；-用同一电子束电焊机将补片焊接到要修理的区域，不改变该区域的工作参数；-被修理区域通过机加工进行修整。
这种方法的优点是，根据电子束电焊机的工作能力，可以使整体转子叶片轮盘的修理实现产业化。一旦电焊机进行了验证而且参数也得到完全确定，唯一的要求就是通过对第二样件的初始焊接作业进行检查，在具有叶片轮廓的第一样件上进行，与补片的情况相符。检查参数是否正确，是否没有改变。令人惊奇的是，所述方法可以使得被修理的复杂部件，例如DAMs，得到相当可靠的修理。初始检查足够同一个轮盘上的若干个叶片得到修理。
实施这样的一种方法涉及到应用一种部件夹持装置，可以使得这些部件的相对位置得到良好控制。实际上，如果所述方法容许进行一项研究，然后确定焊接特定参数，该方法还可以要求有关其它参数的一种保证，例如装配设备、需要装配的构件彼此相对位置，以及工艺步骤实施过程中这些构件的夹持固定等。一般来讲，部件之间的最大间隙在0.1mm是可以允许的，且在整个工艺步骤实施过程中需要保持不变。
本发明旨在提供这样一种部件夹持装置，其中，在整个工艺步骤实施期间，部件位置的调整、部件的固定和夹持固定都可以实现，具有真正的可靠性。
为此，本发明涉及一种部件夹持方法，是一种涡轮机整体转子叶片轮盘中叶片修理方法中使用的，是通过电子束沿一个结合面将补片焊接到叶片上，该装置包括轮盘支撑装置和叶片与补片夹持可调装置，后者包括一个压板，支持部件夹持装置和补片夹持装置，其是这样布置的，即结合面上方应留出空间，用于电子束通过。
通过本发明，叶片和补片的相对位置是通过夹持装置来设定的，所有夹持装置是通过同一压板来支撑的，而留出的某些空间允许电子束通过。因此，这种装置简单可靠。
按照本发明的一个实施例，所述方法涉及使用两个跟部，该装置还包括可调跟部夹持装置。
有利地，所述夹持装置是手动可调的。按照本发明的一个实施例，轮盘支撑装置包括一个上面安装轮盘的心轴。
在所述情况下，所述装置又优选包括一个轮盘的角度锁紧装置，最好包括一个支撑块，叶片则连接在该支撑块上。
有利地，所述装置包括一个轮盘高度锁紧板。
在优选实施例中，压板是可以拆除的。
按照本发明的一个实施例，可调叶片夹持装置包括叶片夹紧装置。
叶片夹紧装置最好包括几个螺丝，其位置是在叶片下方连接。
有利地，所述螺丝又包括一个表面，以适合与凸出形状的叶片相接触。
叶片夹紧装置还最好包括叶片高度锁紧装置，和旋转臂构成一个整体。
有利的是，叶片高度锁紧装置包括至少一个栓钉，通过球窝联动接头与旋转臂连接。
在所述情况下，所述装置还可以包括至少两个栓钉，每个栓钉通过球窝联动接头与摆锤连接，后者在旋转臂的端部通过枢轴安装。
按照一个实施例，可调补片夹持装置包括补片高度和斜度可调装置，补片与叶片连接的装置和补片高度锁紧装置。
高度和斜度可调的装置最好包括三个支撑块。
将补片紧贴叶片用的装置还最好包括偏心块，布置成应可以与补片边缘相接触，而补片边缘不会形成结合面。
补片高度锁紧装置还最好包括一个由旋转臂支撑的螺杆。
按照一个实施例，当所述装置包括可调端部夹持装置，后者包括高度调整装置和高度锁紧装置。
在所述情况下，高度调整装置最好包括至少一个平螺母。
高度锁紧装置还最好包括至少一个旋转臂。
下面参照附图，对本发明的夹持装置的优选实施例做如下介绍，可以更好地理解本发明。
图1是带有一个可使用依据本发明的装置实施的方法进行修理的叶片的一个整体转子叶片轮盘的部分透视图；图2是图1所示轮盘叶片的透视图，从图中可以看到阴影部分是使用依据本发明的装置实施的方法进行修整期间要切除的叶片部分；图3是一个补片的透视图，该补片带有两个跟部，用于利用依据本发明的装置实施的方法；图4是本发明所述夹持装置的顶部透视图；图5是从图4所示的对面一侧看去的本发明的夹持装置的底部透视图；图6是本发明夹持装置的侧面透视图；图7是在依据本发明的夹持装置上安装的整体转子叶片轮盘的部分剖面图；图8是用于将整体转子叶片轮盘锁紧到本发明夹持装置上的锁紧板的顶部示意图；图9是用于依据本发明的夹持装置的叶片和补片的夹持压板的顶部透视图；图10是图9对面一侧的本发明夹持装置的压板的侧面透视图；图11是依据本发明的夹持装置的压板的剖面示意图；图12是一张示意图，通过线的形式示出了本发明的夹持装置的压板，图中，整体转子叶片轮盘固定在该装置上。
具体实施例方式
下面首先介绍叶片的修理方法，这是法国专利申请FR0508151的目标，即按照本发明夹持装置可以实施的方法。
参见图1，这种方法涉及叶片2的修理，该叶片径向延伸到整体转子叶片轮盘1(DAM1)的轮缘3的周围，此处叶片是用所谓的Ti17钛合金材料制成。因为冲击或摩擦，这种叶片示出了一个损坏区域。可能受到损坏的这些区域是前缘4，后缘5，前缘角边6，后缘角边7以及叶片的顶部8，此处采用了一个唇形密封，形成了所知悉的锥形部分。
在叶片上初步确定了标准部分，其中标出了可能需要修理的损坏区域，这些部分都与为了更换需要切除的叶片部分相对应。该方法的第一个工艺步骤是检查叶片损坏区域是否位于所述部分。图2示出了叶片2以及用阴影表示的这种标准部分。此处这种部分9包括了叶片2前缘的角边。
如果是上述情况，标准部分就需要采用机加工来切除。这种机加工作业的参数都是预先精确确定的，对于相同类型的叶片都是一样的。标准部分9的切割线10是这样确定，一方面是逐渐尽可能慢地进行，避免出现太锐利的弯曲点或角边，目的是便于随后进行的切除和焊接作业，另一方面，在工作应力最小的叶片区域延伸，至少不是最大的，从而使得焊接区域最终不会沿焊接线承受太强的应力。切割部分的最大尺寸是根据所使用的发动机和考虑了叶片2所承受的航空动力负载来确定的。这样，置于该部分9内的叶片2的所有缺陷都可以通过切割这样的一个部分9并用标准补片11更换来进行修理，如图3所示，这将在后面进行介绍。此外，切割步骤可以实施，从而保证表面状况与所希望的焊接质量相符。
在叶片2上，有一个切割线，该线具有预定的轮廓。用本发明的夹持装置将包括叶片2在内的轮盘1支撑住，此时就可以进行切割工艺步骤了。
一旦通过机加工来实施切割步骤，应对叶片2以及最好是其切割线10实施清洁步骤，目的是为焊接作业做好准备。
在将补片11焊接到被切割的叶片上前，应焊接一个所谓的试开始样件，此处对该样件不再详细介绍，有关详细情况，读者可以参阅专利申请FR0508151。
补片11然后与叶片2的切割线10相接触。通过按照本发明的叶片2和补片11的夹持装置产生这种接触，后面还将介绍。这种设备应该这样布置，应使得这些构件彼此的位置非常精确，并与每个叶片2相适应。如上所述，在这种情况下，这个特别的装置在其标准部分9的切割作业时一直用于夹持叶片2，使得保持相同的参数，并可使焊接面与切割面相同。
补片11是用与叶片相同的材料制成，这里是指Ti17钛合金，它在切割线12上有一个轮廓，该轮廓与叶片12的切割线的预定轮廓完全一致，另外，与叶片2的厚度相比，补片的厚度要更厚，此处实际上等于1毫米，在叶片的一侧大约0.5毫米，另一侧大约0.5毫米，适用于厚度在0.7mm到3.45毫米的叶片。因此，补片11的厚度不仅在其切割线12上而且在其整个表面上都是这样分布的，沿其切割线10和在对应于要切除的部分的表面上，整个厚度都要更厚。换句话说，在整个表面上补片11的形状与切割掉的叶片2的部分9的形状相同，但尺寸则略大。
在其切割线12的每端的延长部分，补片11包括跟部13和14，从切割线12的表面处突出并延伸，这样一旦补片11与叶片2接触时，就不会与叶片2冲突。更确切地说，每个跟部13、14都与从其切割线10处延伸的叶片2的叶脊15、16的形状相匹配，在本示例中，这两个叶脊与其顶线15和其前缘16相符合，构成了叶片2前缘的角边。这种跟部13、14起始和终止焊接步骤，后面将要介绍。跟部13、14既可以与补片11做成整体，或者固定到补片上。如果是与补片构成一个整体，那么操作手也应能对补片11进行夹持和移动。在本例中，跟部13、14是不受补片11约束的，并与叶片2相接触。
这样，补片11的切割线12就与叶片2的切割线10相接触；这种接触必须非常准确地进行，使用本发明的夹紧装置，在补片11的轮廓与叶片2的轮廓完全匹配的情况下，这种情况在现有技术中就不行，因为补片的厚度始终大于叶片的最大厚度。由于补片11的这种厚度变化，从而可以不考虑太大的差别以及叶片2和补片11之间的厚度变化，简化了随后进行的电子束焊接方法，确保了焊接的更好质量，这种方法要求实施精度高。这样就避免出现焊接缺陷，例如气孔。依据本发明的夹持装置，可将叶片2、补片11和与补片11不是一体成形的跟部13、14进行夹持，从而实现了三维定位。
然后，通过电子束电焊机进行电子束焊接作业。为此，叶片2、补片11和跟部13、14的夹持装置与这些部件一起置于一个中性气氛中，一般都是置于真空下，电焊机的电子枪向位于叶片2的切割线10和补片11的切割线12之间的焊缝辐射电子束，电子的动能对部件进行加热，以便部件可以焊接。通过在类似于如上所述的所谓试验开始样件的研制样件上进行的试验，初步确定了这种焊接作业的各种参数，包括波束功率(一般在5à到200KV)、电子速率、使用加速度压力的装置、电子密度、可以设定聚焦点深度的聚焦流、幅度、振动形状和其轴线周围的电子束的频率以及波束移动速率等。
进行电子束焊接作业具有如下几个优点，即沿相对较薄焊缝获得的焊接速率和焊接质量。
首先在跟部13上进行焊接。实际上，在电子束焊接时，焊接开始会在部件上产生缺陷，以及产生一个孔洞。但这些不足不会影响叶片，只在跟部13限定的范围内。此外，从跟部13处开始可以在电子束到达叶片2和补片11之间的结合面时就能使电子枪处于最大功率，这个功率将持续到叶片2切割线10的结束。在电子枪的“永久方式”下，就叶片2的切割线10而言，将补片11焊接到叶片2的整个工艺步骤就这样开始了。焊接步骤一直继续到对面的跟部14焊接结束，这样在这个阶段形成的缺陷和空洞也就限制在跟部14的范围内。
电子束并不是完全指向结合面上，而是稍微偏向补片11一侧。实际上，在焊缝周围，会出现一个“槽沟”，即厚度会相对于其最初厚度小的区域，这是因为某些物质会渗向焊缝区域。由于补片11比叶片2厚，所述物质就会绕过焊缝，从而填满了叶片2一侧的槽沟。在补片11一侧形成的槽沟会在后续的机加工作业中消失。这样，补片一侧上的电子束的偏移就可以避免在修复的叶片2上出现。
最好使用有关装置对电子束电焊机的电子束参数进行调整，使得这些参数能够沿切割线10按照变化方式实时受到焊缝的几何形状的控制，即叶片2的切割线10的几何形状的控制。因此，最终形成的焊缝质量更好。
另外，使用跟部13、14的另一个优点是很显著的。叶片2沿其顶线15包括一个唇形密封，唇部17在补片11上与其相符。由于厚度很薄，这种唇部不能直接用电子束进行焊接，因为在焊接时这个区域会塌陷。正是因为如此，在现有技术中，通常不焊接唇部，而是例如通过激光重新装载的方法来形成一体，结果造成相当大的经费开支。跟部13置于叶片2和补片11一侧的唇部下方，此处轮廓范围较宽，从而在唇部水平上比较厚。因此，唇部之间的焊接区域就不是很薄，而这些区域可以通过电子束进行焊接，以确保修理后的叶片2的唇部的连续性。
一旦电子束焊接作业完成后，与补片11一起焊接的叶片2就要进行热处理，目的是减小焊接时产生的应力。当然，也可以进行超声波喷丸作业处理。然后，再进行一些检查，以检查焊接质量。由于焊接试开始样件时提供了保证，这些检查可以仅限于目视检查是否真正进行了焊接，是否存在任何可以看见的缺陷。为此，可以设法目视检查那些氧化痕迹，这些都可以因为防护不好产生，如封闭气体、缺少连接、凹坑(使用双筒观测镜)和未熔化的部件。
在这些简单的检查之后，如果结果比较满意，那么就可以对补片11进行机加工了，去除多余的部分，从而获得与叶片2实际形状完全相符的差不多为最终形状。经过几次这样的处理之后，每次去除的部分越来越少，直到叶片的最后尺寸略大于最终尺寸，即尺寸符合初始叶片尺寸。阴影部分9已经被切割并用补片11所取代，叶片2的其余部分则没有机加工，与最初叶片2的其余部分相同。
经过手动抛光后，叶片2的修理就完成了，获得一个与最初叶片2同样的叶片2。
该方法的突出特性在于，在补片11焊接到叶片2之前，就已经焊接了所谓的试验开始样件，这样在叶片2上进行焊接作业前，可以核查电子束电焊机的各种参数。也可以对所谓的试验终端样件进行焊接，在叶片2上的焊接结束后，可以检查电焊机的各个参数。如上所述，该方法的各个方面就不再进一步详细介绍了。
现在参见图4至图12，介绍焊接作业时使用的部件夹持装置。
如图4、5、6、9、10和11所示，为了可以更清楚的看图，图中只示出了夹持装置20，不带整体转子叶片轮盘(DAM)1，而是只有补片11和跟部13、14。在图7和12中，夹持装置带有DAM1。
装置20包括用于支撑压板22的底座21，作为整体转子叶片轮盘(DAM)的支架。底座21和压板22都是静止不动的。压板22支持着心轴23，用来使DAM1处于中心位置并保持不动。这个心轴23是空心的。
在图7中，示出了DAM1，不带叶片2，考虑图纸简化易懂，但实际上包括了叶片2，及与其形成整体的边缘3，即构成了整体的所有构件的轮盘。DAM1包括凹入中央部件25。DAM1绕着心轴23被安装，通过其凹入中央部件25。DAM1包括一个圆柱形的法兰24，当整体转子叶片轮盘DAM1安装到心轴23上时，其轴线与心轴23的轴线平行并向下延伸；迷宫密封接头就固定到这个法兰上。压板22在形状上做成能使其法兰与压板22连接，当DAM1安装到心轴23上时，从而使得DAM1能够锁紧到一定高度。
DAM1通过一个带有角度的固定到底座21上的锁紧块31而成角度的锁紧。DAM1的一个叶片与该锁紧块31连接，此处是沿其前缘的一部分，在锁紧块31的方向上将DAM锁紧，更确切的说，可以确定DAM1的角度位置，从而也就确定了要修理的叶片2的角度位置。在这种情况下，如图12所示，即在拟修理叶片2附近的叶片2′与锁紧块31连接。
DAM1通过夹持板26锁紧在心轴23上，起高处锁紧作用，即形成了一种盖板，如图8顶视图所示。这种夹持板26整体上是一个三角形，其三个端部26a、26b、26c与DAM1的凹入中央部件25周围连接。夹持板26通过螺丝27固定到位，螺丝旋入心轴23凹入中央部件伸出立柱29形成的孔28中。
夹持装置20还包括一个用来定位和固定叶片2、补片11和跟部13、14的压板30。此处，该压板30相对于夹持装置20是可以拆除的。一旦DAM1安装到位时，它通过若干螺丝23，也可是中心锁紧块或孔33， 在底座21的配合下固定到底座21上。
压板30包括一个用于支持涉及定位和固定各个叶片2、补片11和跟部13、14的各种构件的平面34。该平面34最好是水平的。
一旦DAM1按照上述方法定位并锁紧后，压板30就可以固定到底座21上。按照另外一个实施例，当DAM1安装到位后，压板30已经固定到底座21上。按照本发明，压板30最好是可以拆除的，一旦DAM1固定到位后，就可以固定到底座21上，为了简化起见，只连接到一个过载上。
然后，将要修理的叶片2锁紧到位。为此，支撑面34支持两个螺丝35、36，这两个螺丝布置成在叶片2下方连接；它们在高度上可以手动调整，从而使得叶片2位于其上。其端部呈凸出形状，其布置成能够与叶片2相接触，这样，不论叶片2的位置如何，都可以实现均匀接触。
再参见图10，旋转臂37安装在支撑面34的端部，相对于DAM1中心的外侧。旋转臂37为弯曲形状，即具有一个L形状的轮廓断面。该旋转臂37通过其中一个端部在轴线38的水平上与支持面34相连接。该旋转臂37在起始端与叶片2之间有一段空间位置。当叶片2与螺丝35、36相连接时，旋转臂37通过围绕轴线38转动而向叶片2的方向向回折叠，围绕该轴线转动。该旋转轴线38实际上与压板30的支撑面34相平行，此处实际上与水平面平行。旋转臂37在其另一端支持着一个摆锤状的旋转臂39。摆锤39围绕与旋转臂37转动轴线38相平行的轴线40转动。它在其每一端支持着一个栓钉41、42，栓钉的端部为一平面41′、42′，与叶片2接触。每个栓钉41、42都分别通过一个球窝联动机构43、44与摆锤连接。这样，通过摆锤39和栓钉41、42的回转动作，再通过球窝联动机构43、44连接到摆锤上，栓钉41、42的接触面41′、42′就紧紧压在叶片2上，不论叶片的位置如何，这样始终将其保持定位状态。
叶片2因此被压紧在凸出螺丝35、36和栓钉41、42之间，而两个栓钉则实际上位于叶片2的相对两侧。
而后，当叶片2锁紧后，旋转臂37就通过螺丝45而保持固定，该螺丝45是用来固定旋转臂37的。该螺丝45的螺杆46插入旋转臂37的槽47内，因此而将其固定到位，如图10所示。
应该指出的是，叶片2是锁紧的，但不是实际上的夹紧的。实际上，电子束焊接作业中最重要的是被焊接部件的相对位置，在整个焊接作业期间，这些位置应该保持稳定。由于焊接作业不涉及作用在部件上的非常重要的应力问题，所以没有必要用重要的夹紧力来保持应力。稍微夹紧即可，但是要精确和保持不变。
这样，螺丝35、36和旋转臂37就构成了叶片2夹持用的装置。另外，它们在一定程度上构成了叶片2定位调整的装置，然而，叶片2位置的调整主要(或甚至完全)通过DAM1(即支撑心轴23和压板22、高度锁紧板26和角度锁紧块31)的定位装置来实现。
叶片2的夹持是必要的，因为如上所述，在焊接作业时，诱导在叶片2上的热应力实际上不需要夹的太紧，但是在任何夹持装置存在的情况下，都会涉及到叶片2的拆除。因此，叶片2的夹持用装置35、36、37都是必要的部件。
一旦叶片2被锁紧，补片11就可以安装、定位并保持在这个位置。
支撑压板30的平面34支撑着三个调整补片11高度和斜度的支撑块48、49和50。这些支撑块48、49、50成三角分布，从而支持每个角边附近的补片11。支撑块48、49、50可以手动调整高度，以便将补片相对于叶片2准确定位，即补片的切割面12处于叶片2的切割面10的对面，形成最准确的结合面。这种结合面的精度要求为十分之一毫米。补片11相对于叶片2的这种定位可以目视进行。
压板30支撑着两个支持块51、52，分别通过绞链连接在偏心位置周围。每个支撑块51、52都为圆柱形，包括一个偏轴孔，支撑块51、52穿过这个孔分别插入固定螺杆51′、52′，后者与支撑平面34形成一体。每个支撑块51、52都安装在所述螺杆51′、52′周围，可以转动。一旦补片11通过支撑块48、49、50进行高度和斜度调整后，支撑块51、52就通过铰链连接在偏心体周围，后者在此之前已经与补片11形成一定间隔，支撑块51、52在补片11的两个边缘处连接，这两个边缘应不可能形成结合面。补片11因此被推向叶片2的方向，并保持与后者相接触。这样，这些支撑块51、52就将补片11抵在叶片2上，形成连接。支撑块51、52用铰链连接到偏心体周围，此时可以锁紧到位，例如通过螺钉或螺母等锁紧系统。
另外，压板30还支撑一个旋转臂53。该旋转臂53为一个角度形状，即它呈一个L形轮廓断面。旋转臂的布置是不和补片11接触，在压板30的外边。一旦补片11相对于叶片2适当定位，即通过支撑块48、49、50和偏心轴线周围的支撑块51、52锁紧后，旋转臂53就沿补片11的方向转动，穿过旋转臂53形成的L形状体的一个梁的轴线转动。该轴线54实际上与压板30的平面34正交，此处实际上垂直。旋转臂53构成的L形状体的另一个梁在其自由端支撑一个螺杆53，用来在高度上锁紧补片11。该螺丝55垂直伸向支持其的旋转臂的部分，此处实际上是垂直。该螺丝可以用手动拧紧，从而与补片11相抵紧，大约在后者表面的中心位置。螺丝55的表面56与补片11连接，其上有一个凸面形状，这样两者之间的接触总是相等的，不论补片11相对于螺丝55的斜度有多少。补片11因此总是保持在正确的位置。
就像叶片2一样，补片11比实际夹紧要更锁紧，因为重要的是，补片11应该良好定位和固定，只要焊接产生的应力不高，就不要求施加主要夹紧力。
跟部13、14也锁紧并固定到位。从图3中可以看出，在这种情况下，补片11是通过一个梯形跟部13和一个三角形跟部14来实现的。此处，跟部13、14是施加到补片上，并不是和补片形成一个整体。它们可以手动修锉和抛光，以便使其能够与更复杂的形状良好匹配。
梯形跟部13在旋转臂37附近通过与其相连的平螺母57来调整高度。该螺母57可以手动旋紧或旋松，以便调整跟部13的高度。跟部13通过一个小的旋转臂58来锁紧。该小型旋转臂58为L形状，即带有L形状的轮廓断面，其L形的一个梁与支撑面34相水平，此处为横梁，该梁实际上与所述平面34相平行，即是个竖梁。垂直螺丝59的螺杆跨过横梁。旋转臂58围绕该螺丝59转动。横梁在其自由端包括一个与跟部13相接触的表面；接触表面更精确地位于小臂58的自由端突出部的跟部(该突出部与对应于其轮廓断面形成的L形臂的竖梁臂部分水平)。这样，小的旋转臂58就用于锁紧跟部13，该旋转臂58在与跟部13相接触的表面和与L形竖梁对应的部分的自由端之间实现平衡，与支持面34相接触，整个装置通过螺丝59来实现固定。跟部13因此而夹装在平螺母57和小旋转臂58之间，就焊接造成的应力来讲，这足以使其保持不动。此外，跟部13也可以通过锉和抛光来手动非常精确地进行安装，因此，其高度调整只需要良好定位。
三角形跟部14同样位于高度可调的平螺母60和小旋转臂61之间。如前所述，小的旋转臂61围绕螺杆62转动，从而使得跟部14得到锁紧。这些构件都是由支撑面34来支撑。应该注意的是，在图中，跟部14与补片11并没有对准。
这样，通过本发明所述的夹持装置20，DAM1就可以通过心轴23和盖板26进行固定，二者通过一个锁紧栓钉31成角度锁紧。参看图6，底座21，压板22和心轴23都倾斜，因为叶片2相对于DAM1的轮缘3倾斜，要修理的叶片2实际上与水平面成正切，至少在要修理的区域是这样的。
叶片2用螺丝35、36与旋转臂37的栓钉41、42相配合夹紧固定到位。此外，补片11可以通过各个可调的夹持装置按照相对于叶片的三个尺寸进行调整，包括高度和倾斜调整块48、49、50，连接到偏心体上的支撑块51、52，用来与叶片2抵紧，和在旋转臂53支持下将补片11高度锁定的螺丝55。
此外，如前所述，跟部13、14可以很容易地夹紧在平螺母57、60和小旋转臂58、61之间。此外，它们可以通过手动修锉和抛光来进行良好调整。
这样，当装置固定好后，夹持装置20、DAM1、补片11和跟部13、14都可以装入包括电子束电焊机在内的壳体内，并进行这后一项作业。例如，图9所示，防火隔板63位于结合面的下方，在焊接步骤期间，就可以避免损坏支撑面34。
夹持装置20的所有构件最好都是用非磁性材料制成，这样就不会在焊接时使得电子束偏转。例如，这些材料包括黄铜，钛或不可被氧化的材料(inox)。
本发明通过参照修理一个完整的DAM1的叶片2来进行了介绍。在某些应用中，包括试验，只有DAM的四分之一或二分之一会用到。而本发明的夹持装置20适用于DAM的任何部分，为此，只需要将DAM1的锁紧装置安装在心轴23上，在此处即做成一个形状，将盖板26适合要夹持的DAM的部分。DAM部分的其它夹持构件也可以增加。夹持装置组件20还可以与已经提供的装置相似。
此外，正如上边所看到的，夹持装置20可用于叶片2标准部分9的机加工以及补片11的焊接。
最后，还应注意的是，叶片2、补片11和跟部13、14夹持用的各种构件的布置是这样的，这些构件都是彼此相抵紧，但是在叶片2和补片11之间的结合面的上方以及跟部13和14的水平上的延伸端应该留有空间，这样电子束就可以从此穿过。结合面的下方最好也留有空间，防火隔板63就可以很容易地滑入该空间。这样，在支持面34上，叶片2夹持装置-即螺丝35、36和旋转臂37-，补片11的夹持装置，-即支撑块48、49、50，偏心块51、52和转动臂53-，以及跟部13、14的夹持装置，-即平螺母57、60和小旋转臂58、61-都应该这样布置，即这些构件只能布置在计划夹持的部件的下方或上面，不可以延伸过叶片2和补片11之间的结合面。
本发明的披露是按三角形补片的形式，其布置是修理标准部分，包括叶片前缘的角边。应该指出的是，本发明应用于任何类型的补片，不论打算更换的叶片区域如何和其形状如何。这样，每个夹持装置专门适合一个具体的DAM，以及一个预定的补片类型。预计可以适用的压板有若干种，即每种压板都适合一种特定的补片类型，能够根据拟修理的叶片部分固定到装置上。
权利要求
1.一种在涡轮机整体转子叶片轮盘(1)叶片(2)修理方法中使用的部件夹持装置，通过沿一个结合面将补片(11)电子束焊接到所述叶片(2)上，该夹持装置包括支撑所述轮盘(1)的装置(23)和夹持所述叶片和所述补片的可调装置，后者包括夹持叶片(2)的压板(30)支撑装置((35，36)；(41，42))和夹持所述补片(11)的装置(48，49，50，51，52，55)，其布置形式是这样的，结合面上方应留言空间，以便使得电子束通过。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于由于所述方法涉及到使用跟部(13，14)，该装置又包括夹持跟部(13，14)用的可调装置((57，58)，60，61)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于夹持装置((35，36)；(41，42))；(48，49，50，51，52，55)；((57，58)，(60，61)))都是可手动调整的。
4.根据权利要求1至3所述的任一种装置，其特征在于支撑所述轮盘(1)用的装置包括一个心轴(23)，所述轮盘(1)固定在心轴上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于该装置另外还包括可以按角度锁紧所述轮盘(1)的装置(31)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于按角度锁紧所述轮盘(1)的所述装置包括适合于连接叶片(2′)的支撑块(31)。
7.根据权利要求4至6所述的任一种装置，包括用于将所述轮盘(1)锁紧到一定高度的压板(26)。
8.根据权利要求1至7所述的任一种装置，其特征在于所述压板(30)是可以拆卸的。
9.根据权利要求1至8所述的任一种装置，其特征在于所述叶片(2)夹持用的所述可调装置包括叶片(2)夹紧装置((35，36)；(41，42))。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述叶片(2)夹紧用的所述装置包括螺丝(35，36)，其布置成能在叶片(2)下方连接。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述螺丝(35，36)包括凸出形表面，该表面适合与所述叶片(2)接触。
12.根据权利要求10和11所述的装置，其特征在于所述叶片(2)夹紧装置包括叶片(2)高度锁紧装置(41，42)，与旋转臂(37)形成一个整体。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于所述叶片(2)锁紧装置包括至少一个栓钉(41，42)，通过一个球窝联动接头(43，44)固定到所述旋转臂(37)上。
14.根据权利要求13所述的装置，包括至少两个栓钉(41，42)，每个栓钉都通过一个球窝联动接头连接到摆锤(39)上，其枢轴安装在所述旋转臂(37)的端部。
15.根据权利要求1至14所述的任一种装置，其特征在于所述补片(11)夹持用的可调装置包括补片(11)高度和斜度可调装置(48，49，50)，补片(11)与叶片(2)相对接装置(51，52)以及补片(11)高度锁紧装置(55)。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述用来调整补片(11)高度和斜度的装置包括三个支撑块(48，49，50)。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于补片与叶片对接的装置包括偏心块(51，52)，其布置成与所述补片边缘相接触，而这些边缘不适合形成结合面。
18.根据权利要求15至17所述的任一种装置，其特征在于所述补片(11)高度锁紧装置包括转动臂(53)支撑的一个螺丝(55)。
19.根据权利要求1至18所述的任一种装置，与权利要求2相结合，其特征在于所述跟部(13，14)夹持用可调装置包括高度调整装置(57，60)和高度锁紧装置(58，61)。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于所述高度调整装置包括至少一个平螺母(57，60)。
21.根据权利要求19或20所述的装置，其特征在于所述高度锁紧装置包括至少一个旋转臂(58，61)。
全文摘要
本发明涉及一种涡轮机整体转子叶片轮盘叶片修理方法中使用的一种部件夹持装置，通过沿结合面将补片(11)采用电子束焊接到叶片上。所述装置包括轮盘支撑装置和用于夹持所述叶片的夹持装置与用于夹持所述补片的夹持装置，后者包括叶片夹持用压板(30)支撑装置((35，36)；(41，42))和补片(11)夹持用装置(48，49，51，52，55)，其布置形式是，结合面上方应留出空间以便电子束通过。在实施本发明时，所述叶片和所述补片的相对位置是通过所述压板支撑的所有夹持装置来设定的，同时留出了一些空间以便电子束通过。所述装置简单可靠。
文档编号B23K37/053GK101092012SQ20071010849
公开日2007年12月26日 申请日期2007年6月19日 优先权日2006年6月19日
发明者格哈德·德里恩, 斯坦弗尼·科内斯, 杰魁斯·弗朗西斯·勒圣特, 克劳德·安德鲁·查尔斯·派格诺 申请人:斯奈克玛, 斯奈克玛服务公司