利用不同的激光器位置来制造不对称的扩散部的方法技术

通过在相对于待加工的基体(4)的五个不同的角位置(I、II、III、IV、V)中使用激光器(22)来显著地简化如在现有技术中一样在基体中复杂的孔(I)的制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造具有不对称的扩散部的孔的方法，其中激光器的角位置在加工期间相对于基体不连续地改变。
技术介绍
使用激光在基体中制造孔是已知的，其中激光还在表面上移动。在现有技术中已知用于制造具有侧向限界的侧壁的穿孔的方法。因此在US 6，420，677中说明一种用于在涡轮机叶片中激光支持地构造冷却空气穿孔的方法。在此提出，将激光脉冲序列发射到涡轮机叶片的表面上，其中蒸发部分涡轮机材料，使得沿着Z轴线构成穿孔。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，提供一种开头所述类型的方法，其中没有出现由于与激光束的相互作用而引起的穿孔侧壁的损坏。该目的通过根据权利要求1或2所述的方法来实现。根据本专利技术，该目的通过在多个制造步骤中分别构成孔的部分体积来实现。在从属权利要求中列出其他有利的措施，所述措施可以彼此任意地组合，以实现其他的优点。因此，本专利技术的基本思想是，将待制造的穿孔的总体积分成部分体积并且在各个制造步骤中构造这些部分体积。通过借助激光束相应地对穿孔的侧向的侧壁加工，除去一些单个的部分体积的构件材料。在此，激光束优选定向成，使得所述激光束与被加工的侧壁围成大于8°的角。因为在制造穿孔期间，激光束不与穿孔的已构成的侧壁接近地和平行地指向构件表面，所以防止在激光束和侧壁之间的不允许的相互作用。此外，将穿孔的总体积分成多个部分体积允许构成复杂的穿孔几何结构。代替激光，还可以使用电子束或者与此类似的。根据本专利技术的另一构型提出，激光束定向成，使得所述激光束与被加工的侧壁围成大于10°并且小于90°，优选大于15°并且小于80°，并且尤其优选大于20°并小于 60°的角。尤其优选的是9°的角。在本专利技术的扩展构型中提出，使脉冲激光束指向在孔中的构件表面。在此，可以使用具有可变的脉冲宽度的激光束。脉冲宽度可以位于50ns至800ns，优选70ns至600ns并且尤其在200ns至500ns之间的范围中。借助这种脉冲激光束，可以尤其快速地蒸发构件材料。这对于制造扩散部是尤其有利的。以有利的方式还可将具有在20kHz至40kHz，优选25kHz至35kHz并且尤其^kHz 至32kHz的范围中的频率的激光束指向构件表面。这对于制造扩散部是尤其有利的。附图说明附图示出图1示出待制造的薄膜冷却孔，和图2-8示出方法流程的示意图，图9示出燃气轮机，图10示出涡轮机叶片，和图11示出超合金列表。说明书和附图仅说明本专利技术的实施例。具体实施例方式在图1中示出在基体4中的孔1。孔1优选是贯通的孔，不是盲孔。基体4尤其在涡轮机叶片120、130中具有根据图11的镍基或者钴基的超合金。薄膜冷却孔1具有至少两个不同地构成的区段7、10，尤其仅具有两个区段7、10。 第一区段是内部分7，所述内部分在横截面中优选构成圆柱形或者旋转对称地构成或者在流出方向8上具有至少一个恒定的横截面。薄膜冷却孔1在热气体的溢流方向9上被溢流。 冷却介质的流出方向8和溢流方向9彼此成锐角。从在基体4的外表面12之下的一定深度起朝着表面12，薄膜冷却孔1的横截面相对于内部分7变宽。这表示为扩散部10。在薄膜冷却孔1的左侧的面17a的弯折点14 处，在内面17a上的垂直线19在表面12上与基体4中的对置的区段15相交，其中所述弯折点表示为从扩散部10到对置的内部分7的过渡。图2示出具有根据图1的扩散部10的、表面12的俯视图。在溢流方向9上，扩散部10在表面12上具有前棱边22’和后棱边22”(在此优选是直线的，但是还可以是弯曲的)。扩散部10的侧向侧壁11’，11”(在此优选是直线的，但是还可以是弯曲的)相对于前棱边22’具有两个不同的角度α，β。扩散部10横向于溢流方向9加宽并且相对于内部分7的以虚线表示的延长部具有侧壁11’，11”，所述侧壁具有两个不同的角度α和β。 优选的是，α < β ； α , β < 90°。在图3至8中示出用于制造孔1的方法的示意的流程。加工优选以“开孔”的方式进行。该方法以提供基体4开始(图幻，所述基体然后借助激光器22或者电子束源在第一角位置(I)中，优选在第一激光器位置(I)中被加工(图4)。下面示例性地使用激光器作为加工机械。在此，从基体4的表面12到对置的内面13 (在空腔中)制造基体4的内部分7(图 4)。在此激光器22优选不必移动(“冲击”)。在此，保留剩余部16，以便制成扩散部10 (图 4)。内部分7完成制造。在图8中示出在制成内部分7之后还待去除的区域16 (图4)。优选以四个分步骤来去除该待去除的体积16。在图5至8中示出剩余部16的去除。以α和β表示的是剩余部16按照角α 和β的定向(图2)。在图5中示出剩余部16的待去除的第一体积33。第一部分体积33为具有四角形的基面30(在图上方)，两个三角形的侧面32’，32”以及作为侧面的两个对置的四角形32”’，32””的多面体。同样示出溢流方向9，所述溢流方向在基面之上延伸，也就是说，基面 30离表面12最近。面32””位于扩散部10的内面上。该部分体积33在第二激光位置II 中制造，所述第二激光器位置不同于第一激光器位置I。由侧面32”’，32””形成的棱边31”” 指向内部分7的内部。该部分体积33是五面体(五面的多面体)。在根据图6的第三步骤中，去除另一部分体积36。待去除的第二部分体积36邻接根据图5的前面的四角形面32”’，其中该部分体积36同样为具有四角形的基面(=面 32”’ )和四个三角形的面36’，36”，36”’的多面体，所述基面为与多面体33的接触面。部分体积33和36形成部分体积42，所述部分体积42为具有4个三角形的侧面41，的四角形基面30。部分体积36具有尖部35。部分体积36和部分体积42 ( = 33+36)为五面体。该部分体积36在第二激光器位置III中制造，所述激光器位置不同于第一激光器位置II。在图7中示出，如何紧接着根据图5，6的部分体积33，36或者部分体积42来制造第三部分体积39。这得到部分体积48。在此，在第四激光器位置中去除部分体积39，所述部分体积39邻接多面体42的左侧的侧面41’(图6)，即具有更小的角α的侧。激光器位置IV不同于激光器位置III并且尤其还不同于激光器位置I、II。部分体积39的基面是三角形的，并且邻接多边形42的接触面41，，其中部分体积36的尖部35延长至尖部45并且得到新的部分体积48。在新改变的第五位置V中(图8)去除另一部分体积51，使得完全去除待去除的区域16。由于部分体积51，所述部分体积51的尖部M又相对于尖部45延长并且邻接具有更小的角α的扩散部的侧壁。激光器位置V优选不同于激光器位置IV并且还优选不同于激光器位置I，II，III。当存在金属的增附剂层，优选MCrAlY类型的增附剂层，和/或在该层或者基体4上的陶瓷层时，还可以如上面描述的那样来形成薄膜冷却孔1。图9以局部纵剖面图举例地示出燃气轮机100。燃气轮机100在内部具有带有轴的、可围绕旋转轴线102转动地安装的转子103，该转子也称为涡轮机转子。沿着转子103 依次为进气壳体104、压缩机105、带有多个同轴设置的燃烧器107的尤其为环形燃烧室的例如环面状的燃烧室110、涡轮机108和排气壳体1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：扬·闵采尔，托马斯·波德戈尔斯基，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：