用于修整用于气体涡轮机的压缩机或涡轮机叶片的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于修整用于气体涡轮机的压缩机或涡轮机叶片（1）的方法，其中，所述压缩机或涡轮机叶片（1）的进入棱边（2）至少在子区域中通过能量射束（8）这样有目的地熔化，使得材料基本上在不加入附加材料的情况下凝固成新轮廓（5）。

【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具有权利要求1前序部分特征的。
技术介绍
气体涡轮机中、尤其是飞机动力装铬中的构件在运行中经受通过侵蚀物例如通过砂或粉尘或冰造成的磨损。在气体涡轮机的前部分、即压缩机的区域中，侵蚀通常导致压缩机叶片的流动进入棱边(前缘)变平。压缩机叶片在其未磨损的形状中具有在空气动力学上优化的剖面，所述剖面通过磨损而不利地变化。作为空气动力学剖面这样变差的结果，气体涡轮机的效率损失，这就是说，气体涡轮机对于相同的功率需要更多的燃料。因此，从经济角度来看，值得追求的是，抵抗压缩机叶片磨损、尤其是在空气动力学上优化的叶片几何特征变差。为此目的，建立修理方法，所述修理方法的目的在于，使损坏的压缩机叶片又具有优化的空气动力学几何特征。用于压缩机叶片的常用修理方法例如是磨削压缩机叶片的进入棱边。通过磨削，变平的剖面区域和所述区域的变粗糙的表面被圆整和平滑。用于涡轮机叶片的基于流动进入棱边的磨削的这种修理方法所用的装铬例如已在专利文献US6 302 625 BI中描述。对于涡轮机叶片一方面可理解为在气体涡轮机中所使用的所有叶片。但对于专业人员，涡轮机叶片通常仅仅是在动力装铬的涡轮机的区域中使用的叶片，而压缩机叶片仅在压缩机的区域中使用。但在下面概念气体涡轮机叶片用于表示压缩机叶片(包括扇叶)和涡轮机叶片。这种修理方法的问题在于磨削方法的本质。磨削涉及切削方法，即将材料磨削掉，直到实现在空气动力学上有利的进入棱边。但在磨削期间气体涡轮机叶片的母材的损失大致与母材通过侵蚀本身造成的损失一样多。即气体涡轮机叶片的母材首先在运行中通过侵蚀磨损被去除掉，接着，可比较地高的量的母材在符合标准的修理方法期间再次被去除掉。材料的这种双重减少对气体涡轮机叶片的弦长直接具有缩短作用，即气体涡轮机叶片在流动方向上观察变短，这通常又导致气体涡轮机叶片的效率和/或空气动力学稳定性进一步降低(涉及喘振界限(英语=Stall Margin)，到涡轮机叶片失速的安全间隔)。该效应在每次修理中都重复出现，直到弦长这样短，使得例如压缩机叶片不再可使用。在此，气体涡轮机叶片中的例如通过所吸入的石块或鸟产生的缺口或凹入部导致弦长特别大地缩短。因为这种缺口通常对气体涡轮机叶片的机械和空气动力学特性具有非常差的作用，因此必须从气体涡轮机叶片去除掉很多材料，直到缺口被完全补上或者说被大面积地圆整。此外，质量的纯损失、即气体涡轮机叶片的重量与构件几何特征的刚才描述的变化无关的降低也成为问题。如果例如在组装好的发动机上、即在仍悬铬在飞机机翼上(“在翼”，on wing)的动力装铬上磨削压缩机叶片，则由于对各个压缩机叶片进行不同地多的材料去除而可出现不平衡。在将气体涡轮机叶片从气体涡轮机拆卸下来的修理方法中，不平衡可通过称量和接着的特定重量的分布来降低。但包括气体涡轮机的拆开的这种修理方法也极其麻烦并且不可或者仅可非常麻烦地现场执行。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种，所述方法伴随尽可能少的材料去除。本专利技术通过具有权利要求1特征的方法来实现所述目的。本专利技术的其它优选构型可由从属权利要求和所属的说明以及附图中获知。根据本专利技术，为了解决问题，提出了一种，其中，压缩机或涡轮机叶片的进入棱边至少在子区域中通过能量射束这样有目的地熔化，使得材料基本上在不加入附加材料的情况下凝固成新轮廓。对于新轮廓在此意义下理解为相对于未处理的进入棱边变化的在空气动力学上有利的轮廓。尤其是在被侵蚀状态中变平的、即部分地呈角形的流动进入棱边的圆整造型被称为新轮廓。新轮廓在此表示在很大程度上遵循新零件出售状态的剖面。所述新轮廓表示与出售状态类似的通过根据本专利技术的修整而产生的轮廓。通过熔化例如可去掉缺口或凹入部，因为熔液流入到气体涡轮机叶片、尤其是进入棱边中的这种凹陷部中并且填充所述凹陷部。由此，不必将进入棱边磨削到缺口之下的水平，而是理想地完全不进行值得一提的材料去除并且气体涡轮机叶片的材料仅被重新分布。材料的这种重新分布使根据本专利技术的方法与根据现有技术的方法区别开来，虽然在根据现有技术的方法中也使进入棱边的子区域熔化(例如在补焊时)，但这通过以显著程度加入辅助材料来进行。例如在补焊时典型地施加原始材料的熔化体积多倍的附加材料。通过这种附加材料例如在补焊时又构造出被侵蚀的进入棱边，据此压缩机或涡轮机叶片的进入棱边的体积和质量提高。根据本专利技术的方法基本上在不加入附加材料的情况下进行并且由此与根据现有技术的公知方法区别开来。根据本专利技术的方法的特殊优点是，在修整时不通过切削方法(例如磨削过程)产生材料损失。据此，通过修整也不(或者说极其少地)产生力矩重量(Momentengewicht)的变化,并且据此在安装状态中不由于气体涡轮机叶片的惯性产生回转的可测量的变化(或者说产生极其小的变化)。由此不需要重新动平衡。此外，根据本专利技术的 方法的优点在于，气体涡轮机叶片的弦长(弦宽)通过修理方法不进一步缩短，而是如在后面描述的那样甚至可又被部分地构造。气体涡轮机叶片由此可明显长时间地使用，这显著降低动力装铬的维护成本。优选材料基本上在不加入附加材料的情况下凝固成预给定的新轮廓。预给定在此意味着，材料的熔化以及接着的几何特征变化不是不加选择地进行，而是至少试图提供确定的造型或者说几何特征的新轮廓，所述新轮廓例如在其空气动力学特性方面得到改善。在“预给定的新轮廓”意义上的“预给定”例如也是力求提供新轮廓，所述新轮廓延长或者说重建气体涡轮机叶片的弦长。优选压缩机或涡轮机叶片的弦长通过所述方法延长0.1mm至5mm、进一步优选0.1mm至2_、例如1.5mm 优选重建通过少于7次、进一步优选少于4次的修整过程或者说熔焊过程来进行。与公知补焊不同的是，不引入或仅引入非常小量的添加物。本专利技术的另一个优点应在于，与公知补焊不同，不需要或仅需要最少的焊接底部或者说进入棱边准备。通常为了准备补焊而从气体涡轮机叶片铣掉数毫米母材，对于本专利技术意义上的修整而言不需要这种麻烦的准备。优选进入棱边通过熔化来圆整。通过圆整，气体涡轮机叶片的空气动力学特性得到改善，因为经圆整的进入棱边比平的进入棱边具有明显好的空气动力学特性。为了圆整，通常利用通常在气体涡轮机叶片的前棱边上使用的材料、例如Ti6A14V或Inconel718的高表面张力，以便圆整所述气体涡轮机叶片的进入棱边。材料熔液的高表面张力使得熔液力求达到对其而言在能量上最佳的球形状。通过熔液的有利地利用的表面张力，经修整的进入棱边据此具有在空气动力学上有利的圆整部。优选这样控制能量射束的引入到子区域中的能量，使得实现不同的圆整半径。例如可通过对能量射束的所引入的能量进行功率控制来实现材料熔液的表面的温度控制。因为熔液的表面的温度对熔液的表面张力具有直接影响，所以通过温度控制也可有目的地调节熔液的表面张力。随着温度的上升，表面张力以张力梯度乘温度差来变化。在纯金属的情况下，所述张力梯度为负，由此，所述金属熔液随着温度的上升而表面张力减小。这种效应用于通过控制表面温度实现期望的圆整半径。除了温度，在此也调节和改变熔化体积和熔化区域的表面大小。作为能量或者说温度控制的辅助，例如也可使用摄像机系统，通过所述摄像机系统一方面观测表面并且数据于是在需要时用于调整所述修整。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 DE 102010036042.21.一种用于修整用于气体涡轮机的压缩机或涡轮机叶片(I)的方法，其特征在于:使所述压缩机或涡轮机叶片(I)的进入棱边(2)至少在子区域中通过能量射束(8)这样有目的地熔化，使得材料基本上在不加入附加材料的情况下凝固成新轮廓(5)。2.根据权利要求1的方法，其特征在于:材料基本上在不加入附加材料的情况下凝固成预给定的新轮廓(5)。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于:通过所述熔化来圆整所述进入棱边(2)。4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:这样控制所述能量射束的引入到所述子区域中的能量，使得实现不同的圆整半径。5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:所述进入棱边(2)通过多次熔化、优选最高六次熔化来修整成所述新轮廓(5 )。6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于:通过熔化产生0.1 IOmm的圆整半径。7.根据上述权利要求之...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·策纳，
申请(专利权)人：汉莎技术股份公司，
类型：
国别省市：