[发明专利]用于制造热气体路径部件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请涉及与本文同时提交的[GE文献252388]和[GE文献252769]，这两份文献全文以引用方式并入本文中并构成其一部分。

技术领域

本文所公开的主题涉及经受高操作温度的工业机械，例如涡轮机械。更特别地但不以限制方式，本主题涉及冷却通路和冷却通路在涡轮的热气体路径部件中的形成。

背景技术

例如，在涡轮中，燃烧器将燃料或空气燃料混合物的化学能转化为热能。热能被流体(常常为来自压缩机的压缩空气)传递到涡轮，在这里热能被转化为机械能。作为转化过程的一部分，热气体在涡轮的部分的上方且穿过其流动。沿热气体路径的高温可加热涡轮部件，从而造成部件的劣化。通过铸造在部件中形成冷却通道限制了通道与待冷却的部件表面的接近度。因此，冷却通道的有效性受限制，从而增加了由沿热气体路径的涡轮部件所经受的热应力。

用于解决这个问题的一种已知方式是封闭形成于部件的表面上的开放通道。用于这样做的一种已知方法是用覆层封闭通道。在这种情况下，形成的通道被填料填充。然后，将表面覆层施加到部件的表面，以覆盖填料的外表面。一旦覆层硬化，就将填料从通道浸出，使得形成定位成非常靠近部件表面的中空封闭冷却通道。然而，虽然该方法已在一定量的成功案例中使用，但填料/浸出过程是耗时而昂贵的，并且由于通道仅被一层覆层封闭，可出现与通道的耐久性有关的问题。在类似的已知方法中，开放通道在部件的表面水平处形成有狭窄的颈部，其在不添加填料的情况下支撑覆层。然而将理解，这类通道几何形状使加工过程大大复杂化，限制了通道尺寸和入口或进料孔直径，限制了可使用的覆层的类型和粘度，并且仍然引发耐久性问题。为了解决耐久性问题，另一种已知方法用板或箔覆盖部件的表面，该板或箔硬焊到表面上，使得形成于表面上的所有通道均被覆盖。然而，该工艺通常局限于部件的平坦区域并且对整个过程增加了大量的加工时间。

因此，需要定位成靠近经受极端温度的部件的表面形成的改进且稳固的冷却通路。另外，需要改进的方法，通过该方法可以以有效且低成本的方式构造这些表面冷却通路。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于在机器的部件中制造冷却通路的方法，该方法包括下列步骤：在部件的表面中形成通道，该通道具有预定构型；形成覆盖线材，该覆盖线材具有基于通道的预定构型的预定构型；将覆盖线材嵌入(nest)通道中；以及将所嵌入的覆盖线材焊接到部件，使得通道被封闭。

根据一实施例，一种用于在机器的部件中制造冷却通路的方法，方法包括：在部件的表面中形成通道，通道具有预定构型；形成覆盖线材，覆盖线材具有基于通道的预定构型的预定构型；将覆盖线材嵌入通道中；以及将嵌入的覆盖线材焊接到部件，使得通道被封闭。

根据一实施例，覆盖线材和通道的预定构型允许在将覆盖线材嵌入通道中的步骤之后，覆盖线材的一部分延伸进入通道，同时保持覆盖线材和通道的底部之间的间距；其中，部件包括在燃烧涡轮发动机的涡轮中的转子叶片或护罩中的一个。

根据一实施例，通道包括狭窄的浅凹槽；其中，下列步骤：在部件的表面上形成通道包括形成在部件的表面上间隔开的多个通道；形成覆盖线材包括形成多个覆盖线材，将覆盖线材嵌入通道中包括将覆盖线材中的一个嵌入多个通道中的每一个中；并且将嵌入的覆盖线材焊接到部件使得通道被封闭包括将嵌入的覆盖线材中的每一个焊接到部件，使得多个通道中的每一个被封闭。

根据一实施例，通道被构造成包括限定通道的侧面的相对的侧壁和限定通道的最深范围的底部；并且其中，通道宽度包括在相对的侧壁之间的距离；其中，通道深度包括在部件的表面水平与通道的底部之间的距离；其中，通道被构造成包括由在通道内的相对深度区分的两个区域：口部区域，其驻留在更靠近表面水平处；以及内部区域，其驻留在口部区域和底部之间；并且其中，口部区域的通道宽度大于内部区域的通道宽度。

根据一实施例，在口部区域内的侧壁从表面水平附近的最大通道宽度渐缩至通道的内部区域附近的最小通道宽度。

根据一实施例，口部的渐缩侧壁包括具有弯曲轮廓的凹表面；其中，口部的弯曲轮廓由曲率半径限定；并且其中，覆盖线材被构造成具有圆形横截面，覆盖线材的圆形横截面由曲率半径限定。

根据一实施例，覆盖线材和通道被构造成使得一旦覆盖线材嵌入通道内，覆盖线材的一部分就延伸进入通道，但侧壁的收窄防止覆盖线材进一步延伸进入通道，使得在嵌入的覆盖线材和底部之间保持所需间距；并且其中，所需间距对应于通过通道的所需的无阻碍横截流动面积。