用于产生斜边的方法、具有斜边的构件和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种覆层方法，其中在要覆层的构件的表面上产生斜边，本发明还涉及相应的一种构件和一种设备。
【背景技术】
[0002]高温应用的构件通常设有金属的和/或陶瓷的保护层。
[0003]特别地，在棱边处产生突出部，所述突出部必须非常精确地设定。这在制造中是耗费时间的并且是困难的。
【发明内容】
[0004]因此本发明的目的为提出一种用于克服这种问题的方法、构件和设备。
[0005]所述目的通过根据一种用于制造覆层的基底的方法来实现，所述基底在所述基底的要覆层的面上的覆层的边缘处具有斜边，其中所述斜边在所述基底的棱边的区域中、尤其是在直角的棱边的区域中终止，其中将交换板贴靠所述棱边下方的不要覆层的表面，并且其中所述交换板沿着其纵向方向突出于要覆层的所述面的表面，和对所述基底的所述面进行覆层；所述目的还通过一种构件来实现，所述构件尤其是上述方法来制造，其中在要覆层的面和不要覆层的表面之间构成有棱边、尤其是直角的棱边，其中在所述棱边处在所述覆层的区域中构成有斜边；所述目的还通过一种设备来实现，所述设备尤其用于执行上述方法、更尤其是用于制造上述构件，所述设备具有用于所述构件的基底的支架，和交换板，所述交换板能够直接贴靠所述基底的不要覆层的表面。
[0006]在下文列举了其它有利的措施，所述措施能够任意地彼此组合，以便实现其它的优点。
[0007]本发明实现了简单地产生斜边和改进的构件。
【附图说明】
[0008]附图示出:
[0009]图1、2、3示出在覆层时的构件和处理方法；
[0010]图4示出涡轮机叶片。
[0011]附图和描述仅为本发明的实施例。
【具体实施方式】
[0012]在图1中示出基底4，所述基底具有要覆层的表面7和不要覆层的表面25。
[0013]基底4优选是金属的。
[0014]在涡轮机叶片120、130 (图4)中基底4具有镍基或者钴基的超合金。
[0015]在涡轮机叶片120、130作为要覆层的基底4的情况下，要覆层的面7至少是平台403 (图4)并且不要覆层的表面25是平台403的侧面。
[0016]在要覆层的面7上产生至少一个由金属、尤其是由MCrAH合金和/或陶瓷构成的覆层22。
[0017]基底4在要覆层的表面7和不要覆层的表面25之间具有棱边13，所述棱边优选直角地构成。
[0018]在该棱边13的区域中，在覆层22中存在斜边10，所述斜边是覆层22的朝向棱边13的斜切。
[0019]斜边10在棱边13处终止。
[0020]斜边10尤其仅在覆层22中形成。
[0021]在覆层时，对此使用交换板16，所述交换板直接贴靠不要覆层的表面25并且沿着构件4、120、130的纵向方向121 (图4)突出于不要覆层的表面7。
[0022]优选地，在交换板16的端部上设置有突出部、即短的横臂17，所述突出部优选横向于交换板16，所述横臂在棱边13的区域中进一步遮住基底4并且优选突出于棱边13。
[0023]在覆层时也已经仅由交换板16并且优选更加强地通过短的横臂17而在棱边13的区域中涂覆少量的材料，由此产生斜边10。
[0024]同样，交换板16的端部17’能够朝向要覆层的构件4弯曲(图2)。
[0025]作为其它的替选方案，交换板16的端部能够具有加宽部17”(图3)。加厚部17”的角度优选为40°并且优选具有1.5mm的高度。
[0026]在此优选使用HVOF、等离子喷涂法如APS、LPPS、其它的热喷涂法或者真空处理。
[0027]由此通常产生在覆层7和棱边13到不要覆层的表面25之间的低应力的过渡部。
[0028]图4示出沿着纵轴线121延伸的流体机械的转子叶片120或导向叶片130的立体图。
[0029]流体机械能够是飞机的或用于发电的发电厂的燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机。
[0030]叶片120、130沿着纵轴线121相继具有:固定区域400、邻接于固定区域的叶片平台403以及叶身406和叶片梢部415。
[0031]作为导向叶片130，叶片130能够在其叶片梢部415处具有另一平台(没有示出)。
[0032]在固定区域400中形成有用于将转子叶片120、130固定在轴或盘(没有示出)上的叶片根部183。
[0033]叶片根部183例如构成为锤头形。作为枞树形根部或燕尾形根部的其他设计方案是可行的。
[0034]叶片120、130对于流过叶身406的介质具有迎流棱边409和出流棱边412。
[0035]在传统的叶片120、130中，在叶片120、130的所有区域400、403、406中使用例如实心的金属材料、尤其是超合金。
[0036]例如由EP I 204 776 BK EP I 306 454、EP I 319 729 AU WO 99/67435 或 WO00/44949已知这样的超合金。
[0037]在这种情况下，叶片120、130能够通过铸造法，也能够借助定向凝固、通过锻造法、通过铣削法或其组合来制造。
[0038]将带有一个或多个单晶结构的工件用作机器的在运行时承受高的机械的、热的和/或化学的负荷的构件。
[0039]这种单晶工件的制造例如通过由熔融物的定向凝固来进行。在此，这涉及一种浇注法，其中液态金属合金凝固为单晶结构、即单晶工件，或者定向凝固。
[0040]在这种情况下，枝状晶体沿热流定向，并且形成柱状晶体的晶粒结构(柱状地，也就是说在工件的整个长度上分布的晶粒，并且在此根据一般的语言习惯称为定向凝固)，或者形成单晶结构，也就是说整个工件由唯一的晶体构成。在这些方法中，必须避免过渡成球形(多晶的)凝固，因为通过非定向的生长不可避免地构成横向和纵向晶界，所述横向和纵向晶界使定向凝固的或单晶的构件的良好特性不起作用。
[0041]如果一般性地提到定向凝固组织，则是指不具有晶界或最多具有小角度晶界的单晶和确实具有沿纵向方向分布的晶界但不具有横向晶界的柱状晶体结构。第二种所提到的晶体结构也称为定向凝固组织(direct1nally solidified structures)。
[0042]由US-PS 6，024，792 和 EP O 892 090 Al 已知这样的方法。
[0043]叶片120、130同样能够具有防腐蚀或抗氧化的覆层，例如(MCrAlX ;M是下述组中的至少一种元素:铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)，X是活性元素并且代表钇(Y)和/或硅和/或至少一种稀土元素，或铪(Hf))。从EP O 486 489 BUEP O 786 017 BUEP O 412 397 BI或EP I 306 454 Al中已知这样的合金。
[0044]密度优选是理论密度的95 %。
[0045]在MCrAlX层(作为中间层或最外层)上构成进行保护的氧化铝层(TGO =热生长氧化物层 thermal grown oxide layer)。
[0046]优选地，层组成成分具有Co-30N1-28Cr-8Al-0.6Y-0.7Si 或Co-28N1-24Cr-10Al-0.6Y。除了所述钴基的保护覆层以外，也优选使用镍基的保护层如 N1-10Cr-12Al-0.6Y-3Re 或 N1-12Co-21Cr_l1A1-0.4Y_2Re 或N1-25Co-17Cr-10Al-0.4Y-1.5Re。
[0047]在MCrAlX上还能够存在隔热层，隔热层优选是最外层并例如由ZrO2、Y2O3-ZrOji成，即隔热层通过氧化钇和/或氧化钙和/或氧化镁非稳定、部分稳定或完全稳定。
[0048]隔热层覆盖整个MCrAlX层。通过例如电子束气相淀积(EB-PVD)的适当的覆层方法在隔热层中产生柱状晶粒。
[0049]其他覆层方法也是可以考虑的，例如大气等离子喷涂(APS)、LPPS (低压等离子喷涂)、VPS (真空等离子喷涂)或CVD (化学气相沉积)。隔热层能够具有多孔的、有微观裂缝或宏观裂缝的晶粒，以达到更好的耐热冲击性。因此，隔热层优选地比MCrAlX层更为多孔。
[0050]再处理(Refurbishment)意味着，在使用构件120、130之后，必要时必须将保护层从涡轮叶片120、130上去除(例如通过喷砂)。接着，去除腐蚀层和/或氧化层或腐蚀产物和/或氧化产物。必要时，还修复在构件120、130中的裂缝。然后，进行构件120、130的再覆层以及构件120、130的重新使用。
[0051]叶片120、130能够实施成空心的或实心的。如果要冷却叶片120、130，则叶片为空心的并且必要时还具有薄膜冷却孔418 (由虚线表示)。
【主权项】
1.一种用于制造覆层的基底(4)的方法，所述基底在所述基底(4)的要覆层的面(7)上的覆层(22)的边缘处具有斜边(10)， 其中所述斜边(10)在所述基底(4)的棱边(13)的区域中、尤其是在直角的棱边(13)的区域中终止， 其中将交换板(16)贴靠所述棱边(13)下方的不要覆层的表面(25)，并且 其中所述交换板(16)沿着其纵向方向突出于要覆层的所述面(7)的表面， 和对所述基底(4)的所述面(7)进行覆层。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中在所述交换板(16)的端部上设置突出部(17，17’，17”)， 所述突出部沿着要覆层的所述表面(7)的方向伸出、尤其是突出于所述棱边(13)，但是不完全地超出所述面(7)。
3.一种构件、尤其是根据权利要求1或2中一项或两项来制造的构件， 其中在要覆层的面(7)和不要覆层的表面(25)之间构成有棱边(13)、尤其是直角的棱边(13)， 其中在所述棱边(13)处在所述覆层(22)的区域中构成有斜边(10)。
4.根据权利要求3所述的构件， 其中所述覆层(22)是金属的和/或陶瓷的覆层。
5.根据权利要求3或4中一项或两项所述的构件， 其中所述构件的基底(4)是金属的。
6.根据上述权利要求中一项或多项所述的构件， 其中所述斜边(10)仅在所述覆层(22)中构成。
7.一种设备、尤其是用于执行根据权利要求1或2所述的方法的设备、更尤其是用于制造根据权利要求3、4、5或6中一项或多项所述的构件的设备， 所述设备具有用于所述构件的基底(4)的支架，和 交换板(16)，所述交换板能够直接贴靠所述基底(4)的不要覆层的表面(25)。
8.根据权利要求7所述的设备， 其中在所述交换板(16)的端部处设有突出部(17，17’，17”)，所述突出部沿着要覆层的所述表面⑵的方向伸出、尤其是突出于所述棱边(13)。
9.根据权利要求8所述的设备， 所述突出部是横臂(17)。
10.根据权利要求9所述的设备， 其中所述突出部是所述交换板(16)的所述端部的弯曲部(17’)。
11.根据权利要求9所述的设备， 其中所述突出部是所述交换板(16)的所述端部的加宽部(17”)。
【专利摘要】通过相应的遮挡设备产生具有在棱边(13)的区域中在覆层(22)的区域中的斜边(10)的基底(4)的覆层，使得在不要覆层的表面(25)和要覆层的表面(7)之间提供低应力的过渡部。
【IPC分类】C23C4-12, C23C14-04, C23C16-04, C23C4-02
【公开号】CN104674154
【申请号】CN201410717629
【发明人】托比亚斯·布雷特
【申请人】西门子公司
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2014年12月1日
【公告号】DE102013224568A1, EP2878697A1, US20150151321