连接过程、连接物体、和制造连接物体的过程的制作方法
【专利摘要】本发明公开连接过程、连接物体、和制造连接物体的过程。该连接过程包括：提供自耗电极，该自耗电极包括第一材料和第二材料；通过电流感应融熔或重熔来融熔所述自耗电极；以及重新固化第一材料和第二材料以形成不相似铸锭，该不相似铸锭具有第一材料重新固化的第一区域和第二材料重新固化的第二区域。该连接物体包括所述第一区域和第二区域；不相似铸锭至少部分地限定所述连接物体。制造过程包括：提供不相似铸锭；将该不相似铸锭定位在模具内；以及从模具施加力以压缩所述不相似铸锭，由此形成连接物体。
【专利说明】连接过程、连接物体、和制造连接物体的过程
【技术领域】
[0001]本发明涉及连接过程和连接物体。更具体地，本发明涉及这种过程以及通过电流感应融熔或重熔连接的物体。
【背景技术】
[0002]各种系统都依赖多于一种的材料用于部件的不同部分。总体而言，这种部件通过将第一材料固定至第二材料形成。固定技术能够是通过钎焊、锡焊、熔化、焊接、粘附、机械固定、或其组合。这种技术受到各种缺点的困扰。这种技术具有有限的材料相容性、可能易受疲劳影响、可能分层、或其组合。
[0003]发电系统、发电机、桥、建筑物、风力涡轮机、其它的大型结构、以及具有含有两种或多种材料部件的其它的对象连续承受较大的力以提高效率并且/或者由于新的环境条件而承受较大的力。这种应用需要增大对疲劳的抵抗、增大耐温度性(例如，耐差异温度性)、增大操作能力、及其组合。具有两种材料的已知部件不足以符合所有的期望参数。
[0004]不受上述缺点中的一个或多个缺点困扰的连接过程、连接物体、以及制造连接物体的过程将是本领域内期望的。
【发明内容】
[0005]在示例性实施例中，一种连接过程包括:提供自耗电极，该自耗电极包括第一材料和第二材料；通过电流感应融熔或重熔来融熔自耗电极；以及重新固化第一材料和第二材料以形成不相似铸锭，该不相似铸锭具有第一材料重新固化的第一区域和第二材料重新固化的第二区域。
[0006]在另一个示例性实施例中，一种连接物体包括第一材料重新固化的第一区域和第二材料重新固化的第二区域。第一材料与第二材料通过电流感应融熔重新固化成不相似铸锭，该不相似铸锭至少部分地限定所述连接物体。
[0007]在另一个示例性实施例中，制造连接物体的过程包括:提供不相似铸锭；将不相似铸锭定位在模具内；以及从模具施加力以压缩不相似铸锭，由此形成连接物体。该不相似铸锭具有第一材料重新固化的第一区域和第二材料重新固化的第二区域，第一材料与第二材料通过电流感应融熔或重熔重新固化成不相似铸锭。
[0008]通过下文结合附图对优选实施例的更详细的描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，所述附图以举例的方式说明了本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的实施例的示例性连接过程的示意图。
[0010]图2是根据本发明的实施例的示例性自耗电极的示意图。
[0011]图3是根据本发明的实施例的示例性自耗电极的透视图。
[0012]图4是根据本发明的实施例的将不相似铸锭制造成连接物体的示例性过程的示意图。
[0013]图5是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的示例性连接物体的透视图。
[0014]图6是根据本发明的实施例的将不相似铸锭制造成连接物体的示例性过程的示意图。
[0015]图7是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的示例性连接物体的透视图。
[0016]图8是根据本发明的实施例的将不相似铸锭制造成连接物体的示例性过程的示意图。
[0017]图9是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的示例性连接物体的透视图。
[0018]图10是根据本发明的实施例的制造示例性连接物体的示例性过程的示意图。
[0019]图11是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的作为外部护罩的示例性连接物体的透视图。
[0020]图12是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的作为凸缘的示例性连接物体的透视图。
[0021]图13是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的作为保持环的示例性连接物体的透视图。
[0022]图14是基于根据本发明的实施例的示例性过程制造的作为轴承的示例性连接物体的透视图。
[0023]只要有可能，相同的附图标记就将在全部附图中用于代表相同部件。
【具体实施方式】
[0024]提供示例性的连接过程、连接物体、和制造连接物体的过程。与具有彼此固定的两种材料的已知物体相比，本发明的实施例增大了材料相容性；增大了抗疲劳性；减小了分层的风险并且/或者增大了粘附性能；允许提高系统(例如发电系统或发电机)的效率；提供了对温度变化和/或温度梯度的更大的抵抗；由于减少或消除使用特殊合金(exoticalloy)而降低成本；由于增加了在非关键位置处使用较不昂贵的合金，通过锻造在预定位置处具有预定性能的能力提高从而降低成本；或其组合。
[0025]参照图1，在一个实施例中，连接过程100包括提供自耗电极101。该自耗电极101包括第一材料103和第二材料105，该第二材料105例如位于第一材料103内。该过程100包括通过电流感应融熔或重熔来融熔或重熔自耗电极101 (步骤102)并且使第一材料103和第二材料105重新固化(步骤104)以形成不相似铸锭109，该不相似铸锭109具有第一材料103重新固化的第一区域119和第二材料105重新固化的第二区域121。
[0026]融熔或重熔(步骤102)形成液体，该液体与自耗电极101中的材料相对应。液体沉淀并且液体重新固化(步骤104)以形成不相似铸锭109。在一个实施例中，去除熔渣，随后例如通过磨碎熔渣来将其去除。
[0027]自耗电极101包括以任何合适的取向布置的任何合适的材料。例如，参照图2，在一个实施例中，基于术语“向下”是沿插入自耗电极101的方向(该方向大体与重力方向相对应)，自耗电极101包括第一材料103，该第一材料103定位在第二材料105之上或之下。参照图3，在一个实施例中，第一材料103围绕第二材料105定位(以分层布置或包绕布置)。第一材料103与第二材料105 (和/或存在的其它材料)的不同之处在于组成、密度、熔点、或其组合。用于第一材料103和/或第二材料105的合适的材料包括但不限于合金钢与不锈钢、不锈钢与镍或钴合金或者超级合金、或者任何其它合适的金属或金属材料。
[0028]在一个实施例中，如图1中所示，电流感应融熔或重熔(步骤102)例如通过水冷机构111 (例如，水进口(多个水进口)、水出口(多个水出口)、水冷基板、或其组合)在模具107中被冷却。电流感应融熔或重熔(步骤102)包括向自耗电极101施加电流(例如交流电流或直流电流)，由此融熔或重熔自耗电极101。合适的电流感应融熔或重熔(步骤102)过程包括但不限于电渣重熔或真空电弧重熔。自耗电极101例如通过将自耗电极101插入到模具107中来融熔或重熔。
[0029]由连接过程100形成的不相似铸锭109包括适于期望应用的性能。例如，在一个实施例中，不相似铸锭109所具有的抗疲劳性大于自耗电极101的抗疲劳性、所具有的蠕变阻力大于自耗电极101的蠕变阻力、所具有强度大于自耗电极101的强度、所具有的耐热性大于自耗电极101的耐热性、所具有的抗氧化性大于自耗电极101的抗氧化性、或其组合。除此之外或者备选地，如图4中所示，不相似铸锭109被制造(步骤400)以形成连接物体501，例如通过将不相似铸锭109定位在具有第一表面401和第二表面403的模具内(步骤402)并且从模具施加力以压缩不相似铸锭109 (步骤404)，由此形成图5中所示的连接物体501而。在进一步的实施例中，参照图6，模具包括突出部601以用于形成凹入部603，如图7中的连接物体501所示。在另一个实施例中，如图8中所示，模具包括凸模802，用于形成通孔803 (如图9中的连接物体501所示)以及/或者穿孔物体805 (如图8中所示)。
[0030]参照图10，在一个实施例中，连接过程100还包括铣削不相似铸锭109 (步骤1000)，例如通过被布置和设置以扩大和/或改变内部区域1003(例如，内径)的芯棒机构1001、通过被布置和设置以通过热变形而改变外部区域1007的压力辊机构1005、使内径/外径扩展、成型、另外的处理、或其组合。轧制(步骤1000)形成包括连接物体501的实施例。连接物体501的合适的实施例包括但不限于外部护罩(outer shroud见图11)、凸缘(见图12)、保持环(见图13)、轴承(见图14)、其它合适的部件(例如，膜片(diaphragm)、轮叶、叶片、喷嘴、电触头、阀、和/或任何合适的涡轮机部件)、或其组合。
[0031]尽管已参照优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在不偏离本发明的范围的情况下进行各种改变并且等同物可以代替其元件。此外，可以根据本发明的教导而不偏离其基本范围进行多种改型以适应特定的情况或材料。因此，期望本发明不限于被公开作为能够构想的实施本发明的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求的范围内的全部实施例。
【权利要求】
1.一种连接过程，所述连接过程包括: 提供自耗电极，所述自耗电极包括第一材料和第二材料； 通过电流感应融熔或重熔来融熔所述自耗电极；以及 重新固化所述第一材料和所述第二材料以形成不相似铸锭，所述不相似铸锭具有所述第一材料重新固化的第一区域和所述第二材料重新固化的第二区域。
2.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述电流感应融熔或重熔是电渣重熔。
3.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述电流感应融熔或重熔是真空电弧重熔。
4.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述第一材料具有第一熔点并且所述第二材料具有第二熔点，所述第一熔点与所述第二熔点不同。
5.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述第一材料具有第一密度并且所述第二材料具有第二密度，所述第一密度与所述第二密度不同。
6.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括在所述自耗电极融熔之前将所述自耗电极插入到模具中。
7.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述不相似铸锭所具有的抗疲劳性大于所述自耗电极的抗疲劳性。
8.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述不相似铸锭所具有的蠕变阻力大于所述自耗电极的蠕变阻力。
9.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述不相似铸锭所具有的强度大于所述自耗电极的强度。
10.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述不相似铸锭所具有的耐热性大于所述自耗电极的耐热性。
11.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述不相似铸锭所具有的抗氧化性大于所述自耗电极的抗氧化性。
12.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括将不相似铸锭定位在模具内并且从所述模具施加力以压缩所述不相似铸锭，由此形成连接物体。
13.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括将所述不相似铸锭的区域或者由所述不相似铸锭形成的物体穿孔。
14.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括铣削所述不相似铸锭或者由所述不相似铸锭形成的物体。
15.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括使所述不相似铸锭形成外部护罩、凸缘、保持环、轴承、膜片、轮叶、叶片、喷嘴、电触头、阀、或其组合的至少一部分。
16.根据权利要求1所述的连接过程，其特征在于，所述连接过程还包括在所述自耗电极融熔之前将所述自耗电极的第二材料完全形成到所述第一材料内。
17.—种连接物体，所述连接物体包括: 第一区域，所述第一区域是第一材料的重新固化；以及 第二区域，所述第二区域是第二材料的重新固化； 其中所述第一材料与所述第二材料通过电流感应融熔重新固化成不相似铸锭，所述不相似铸锭至少部分地限定所述连接物体。
18.一种制造连接物体的过程，所述过程包括: 提供不相似铸锭，所述不相似铸锭具有第一材料重新固化的第一区域和第二材料重新固化的第二区域，所述第一材料与所述第二材料通过电流感应融熔或重熔而重新固化成为所述不相似铸锭； 将所述不相似铸锭定位在模具内；以及 从所述模具施加力以压缩所述不相似铸锭，由此形成所述连接物体。
19.根据权利要求18所述的过程，其特征在于，形成所述连接物体包括对所述不相似铸锭的区域穿孔。
20.根据权利要求18所述的过程，其特征在于，形成所述连接物体包括铣削所述不相似铸锭。
【文档编号】B23K11/30GK104139232SQ201410192737
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月8日 优先权日:2013年5月8日
【发明者】崔岩, S.C.科蒂林加姆, 林德超, J.R.伍德 申请人:通用电气公司