[发明专利]采用利用脉冲电流和金属线的MIG方法制造金属部件的一部分

说明书

技术领域

本发明涉及涡轮发动机的金属部件的制造和重装(refilling)。更具体地说，本发明涉及非连续体积的制造，尤其是凸缘或突出物的制造。

背景技术

目前是利用诸如对两个部件进行锻造、铸造或焊接等常规方法来实现非连续体积的制造。这些方法的主要缺点是相关的制造成本，尤其是小批量的或具有复杂几何结构的部件的制造成本。

TIG类型(Tungsten Inert Gas，TIG，钨惰性气体)焊接是在气体氛围中用非消耗性电极来进行电弧焊接的方法。该技术用于制造或重装例如涡轮发动机的叶片等部件的填充金属。中性气体，通常基于氩或氦，使熔融金属、热区和钨电极与空气隔离，从而避免任何氧化过程。在中性气流中，在非消耗性钨电极和待焊接的部件之间形成电弧。如果存在电弧，则电弧释放的热量使部件的边缘和填充金属熔融，从而有助于形成焊珠。

发明内容

本发明的目的在于提供制造或修整部件或部件的一部分的技术，从而允许通过形成具有大横截面的焊珠来较大地涂覆材料。虽然现有技术的手动TIG方法能够沉积横截面最大为10mm²的焊珠，然而，其目的是制造其中焊珠横截面更大的沉积物，具体地说焊珠的横截面大于25mm²。

重要的是不产生部件的可能残余扭曲，或至少使部件的可能残余扭曲最小化。

本发明的目的还在于保证材料在沉积区具有良好整体性。本发明通过采用具有脉冲电流和金属线的MIG方法来实现这些目的。

一种利用脉冲电流和金属线的MIG方法，例如在专利申请WO2006125234、WO2006089322或WO2005042199中描述并且在利用CMT(Cold Metal Transfer，冷金属过渡)的焊接方法中已知的方法，采用具有脉冲电流的MIG方法的原理并具体地通过对金属线的布置进行精细管理而进行补充。连续地布置金属线直到出现短路的外观为止，这在金属线端部与部件接触时发生。此时，收回金属线，从而允许沉积金属滴。然后继续该过程。以高至70Hz的频率重复执行该循环。因此，在利用计算机控制来保证高冶金质量的同时限制能量的供应。此外，在不存在溅射的情况下进行焊接。具有脉冲电流和金属线的MIG焊接由于如下原因而相对于利用连续电流的MIG焊接方法具有优势：低热量源、可以使用具有大直径的金属线，基本上不存在溅射并且通常会产生渗透。

根据本发明，提供了一种涡轮发动机的金属部件的预定宽度的至少一部分的制造方法，其特征在于，所述部分是利用MIG焊接设备通过涂覆金属来制造的，MIG焊接设备包括脉冲电流发生器和脉冲填充金属线供给速率，其中电流和供给速率是可变的，以多个连续层的金属焊珠的形式来执行该制造过程。

虽然已知的用于将部件焊接在一起的方法是采用具有脉冲电流和金属线的MIG技术，但是已经发现，根据本发明，当受到适当控制时，其从而具有利用以大横截面的焊珠的形式沉积的高沉积速率来制造部件的一部分的可能性。这几乎不产生变形，并同时保持与TIG技术所获得的冶金质量相当的冶金质量。

根据第一实施例，在第一层A上沿着第一主轴线并以确定的第一宽度制造出第一焊珠，然后沿着第二主轴线并以确定的第二宽度制造第二焊珠，并同时保证在所述第一焊珠上存在重叠部，所述重叠部在所述第一焊珠的宽度的1/4至1/2的范围内改变，并且制造出被所述焊珠覆盖表面所需数量的焊珠，被覆盖表面比所述部分的宽度L大；在第二层B上制造出第一焊珠，并同时使其轴线以所述第一层A的前两个焊珠的交叉处为中心，制造第二焊珠并同时保证在所述第二层的第一焊珠上存在重叠部，所述重叠部在所述第一焊珠的宽度的1/4至1/2的范围内改变，并且制造出被所述焊珠覆盖的表面所需数量的焊珠，被覆盖表面比所述部分的宽度L大；制造大量层以获得所述部件的所述部分的期望高度H。

根据制造方法的变型例，沿着第一主轴线并以第一预定宽度在第一层A上制造出第一焊珠，然后沿着第二主轴线并以第二预定宽度制造第二焊珠，并同时保证所述第一焊珠上存在重叠部，所述重叠部在所述第一焊珠的宽度的0至1/4的范围内改变，并且制造出的被所述焊珠覆盖的表面所需数量的焊珠，被覆盖表面比所述部分的宽度大，在第二层上制造出第一焊珠，并同时使其轴线以所述第一层的第一焊珠的轴线为中心；制造第三层C，以所述第一层B的两个第一焊珠的交叉处为第一焊珠轴线的中心制造第一焊珠；在符合所述焊珠的轴线的定位规则的同时制造所需数量的焊珠，并且重复执行上述操作以获得所述部件的所述部分的期望高度。

本发明的制造方法尤其适用于厚度大于或等于3mm的部件。