用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法
【专利摘要】本发明涉及用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法，其中燃气涡轮的叶片包括具有顶面和底面的末端，孔口形成在叶片的末端上，且孔口包括周缘，该方法包括以下步骤：以借助于钨极惰性气体（TIG)焊接过程形成的焊接部来闭合孔口，而没有插入件置于孔口中。利用本发明的技术方案，其提供了简单且成本效益合算的方案来闭合叶片的末端上的孔口，而无需通常使用的"信箱"、插入件、末梢帽等。鉴于此，闭合孔口的过程可被简化，且可降低引发的成本。此外，防止了叶片的过早故障。
【专利说明】用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种燃气涡轮，具体涉及一种燃气涡轮的叶片，更具体地涉及一种用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮的叶片包括根部、平台和翼型件。大体上，燃气涡轮的叶片以较高的速度和温度操作。因此，优选的是形成具有相对较薄、凸形和凹形的侧壁的叶片，其具有用于冷却叶片的侧壁的多个内部冷却通路。为了改善冷却效率，内部冷却通路设计成结构复杂。
[0003]考虑到叶片和复杂的内部冷却通路的关键的空气动力形状，通常采用铸造过程来制造叶片，其中陶瓷核芯或玻璃核芯置于模具中来形成内部冷却通路。结果，在铸造过程完成时，因为核芯必须从叶片的末端延伸来用于处理和定位，故留下了一个或多个孔口。然后，需要密封叶片的末端上的孔口，以免叶片操作期间冷却流体泄漏。通常，孔口借助于硬钎焊板密封，所谓的"信箱"。
[0004]US6984801中公开了一种用于塞住燃气涡轮叶片的末梢上的孔的方法，其包括以下步骤:将末梢塞配合在形成于涡轮叶片的末梢上的孔中，以提供末梢塞与涡轮叶片的末梢之间的对接区段；通过使用激光束来在末梢塞与涡轮叶片的末梢之间的对接区段处执行对接焊接；以及塞住孔。
[0005]US20040060964A1中公开了一种涡轮叶片闭合系统，其包括闭合部件，闭合部件能够在中空铸件涡轮叶片中的孔口中摩擦焊接，以防止冷却流体从涡轮叶片中的内部腔逸出。本文献中还公开了闭合部件的不同形状和对孔口的对应处理。
[0006]US20070258825A1中公开了一种制造涡轮叶片的方法，其包括(a)在相对端处支承涡轮叶片内部核芯支承件，使得涡轮叶片的径向内端和径向外端在铸造期间保持开启；(b)铸造包括翼型件部分的叶片，其中翼型件部分的径向外缘相对于水平线倾斜；(c)加工翼型件部分的径向外缘以在翼型件部分中的径向外开口周围形成外周肩部；以及⑷使末梢帽就坐于外周肩部上，且将末梢帽固定(如焊接)到叶片的翼型件部分上。
[0007]从上述参考文件中可以看出的是，在离开铸造过程的叶片的末端上的孔口的闭合中，在所有其方案中都采用了末梢帽或类似部件。末梢帽可使密封叶片的末端上的孔口的整个过程复杂化，以致于使过程周期延长。还已知的是，如此焊接到叶片的末端上的末梢帽可导致燃气涡轮的操作期间的过早故障，这可导致较长的停机时间来用于维护和修理，因此引起较大的成本。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种用于闭合叶片的末端上的孔口的方法，其可消除或至少减轻上述的问题。
[0009]该目的通过一种用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法来达到，其中燃气涡轮的叶片包括具有顶面和底面的末端，孔口形成在叶片的末端上，且孔口包括周缘，该方法包括以下步骤:以借助于钨极惰性气体(TIG)焊接过程形成的焊接部来闭合孔口，而没有插入件置于孔口中。
[0010]根据本发明的一个可能的实施例，TIG过程沿孔口的周缘执行。
[0011]根据本发明的一个可能的实施例，TIG过程通过堆焊来执行。
[0012]根据本发明的一个可能的实施例，由TIG过程形成的焊接部分别在叶片的末梢的顶面和底面上延伸。
[0013]根据本发明的一个可能的实施例，该方法还包括在闭合步骤之前的以下步骤:清洁孔口的周缘和由TIG过程影响的孔口的周缘近侧的部分。
[0014]根据本发明的一个可能的实施例，该方法还包括在闭合步骤之前的以下步骤:使孔口的周缘倾斜，以便使其形成相对于叶片的末端的底面的预定角。
[0015]根据本发明的一个可能的实施例，该方法还包括在闭合步骤之后的以下步骤:修整由TIG过程形成的焊接部，以便使焊接部的顶面与叶片的末端的顶面相符合。
[0016]根据本发明的一个可能的实施例，该方法还包括在闭合步骤之前的以下步骤:热处理叶片的末端。
[0017]利用本发明的技术方案，其提供了简单且成本效益合算的方案来闭合叶片的末端上的孔口，而无需通常使用的〃信箱"、插入件、末梢帽等。鉴于此，闭合孔口的过程可被简化，且可降低引发的成本。此外，防止了叶片的过早故障。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]在参照附图阅读仅为了举例的目的给出的其优选实施例的以下非限制性描述时，本发明的目的、优点和其它特征将变得更清楚，附图中相似的参考标号可用于表示相似的元件，且在附图中:
图1示出了燃气涡轮的叶片的末端的示意性平面视图；
图2示出了在焊接之前的叶片的末端的横截面侧视图；以及图3示出了在焊接之后的叶片的末端的横截面侧视图。
[0019]零件清单 100叶片
110末端 120顶面 130底面 140 孔口 142周缘 144倾斜部 150焊接部。
【具体实施方式】
[0020]图1示出了燃气涡轮的叶片100的末端的示意性平面视图。燃气涡轮的叶片100包括如图2中所示的具有顶面120和底面130的末端110。孔口 140 (如通过铸造过程)在叶片100的末端110上形成，且孔口 140包括图2中所示的周缘142。根据本发明的一个实施例，一种闭合孔口的方法包括以下步骤:由借助于钨极惰性气体(TIG)焊接过程形成的焊接部150(图3中所示)来闭合孔口 140，而没有插入件置于孔口 140中。
[0021]在本发明的一个可能的实施例中，TIG过程沿孔口 140的周缘142执行。具体而言，TIG过程从孔口 140的周缘142开始，且以螺旋方式朝孔口 140的中心进行，在该处，TIG过程完成且孔口 140由焊接部150闭合。
[0022]在本发明的一个优选实施例中，叶片100 (具体是其末端110)可在焊接之前经历热处理，以使叶片100的末端110更可焊接，且避免了所得焊接部150中的裂缝。因此，该方法可包括以下步骤:热处理叶片100的末端110。
[0023]本领域的技术人员应当理解的是，当叶片100的末端110的厚度(即，顶面120与底面130之间的距离)在一些叶片中很大时，焊接部150不可填充末端110的整个厚度。在此情况下，TIG过程可根据本发明的一个优选实施例通过堆焊来执行，以便充分地填充末端110的厚度，因此确保了焊接部150的足够的强度。
[0024]在实际应用中，顶面120和底面130由于处理种类和制造误差而可能未保持为平坦的。在此情况下，如图3中所示，由TIG过程形成的焊接部150可分别在叶片100的末端110的顶面120和底面130上延伸，以便消除顶面120和底面130中的任何不平整，因此确保了焊接部150和顶面120的强度和外形，即使底面120的外形呈现出更低的重要性。
[0025]根据本发明的一个优选实施例，该方法还包括在闭合步骤之前的以下步骤:清洁孔口 140的周缘142和由TIG过程影响的孔口 140的周缘142近侧的部分。清洁步骤可用于移除覆盖孔口 140的周缘142和由TIG过程影响的孔口 140的周缘142近侧的部分的任何氧化金属，这可防止氧化金属使焊接部150的质量变差。
[0026]此外，在本发明的一个可能的实施例中，如由图2中的虚线所示，孔口 140的周缘142可是倾斜的。因此，根据本发明的方法还可包括在闭合步骤之前使孔口 140的周缘142倾斜的步骤，以便使其相对于叶片100的末端110的底面130形成预定角。由此形成的倾斜部144可便于焊接过程和焊接部强度。至于倾斜部144与底面130之间的角，本领域的技术人员可根据具体应用来选择适合的角，如，30°、45°等。
[0027]此外，根据本发明的一个实施例的方法还可包括修整由TIG过程形成的焊接部150的步骤，以便使焊接部150的顶面与叶片100的末端110的顶面120相符合。该修整步骤可借助于机器工具执行，或可人工地执行。焊接部的修整的顶面大体上与叶片100的末端110的顶面120齐平，以便提供平滑且修整的表面，以用于进一步处理和组装。
[0028]本领域的技术人员应当理解的是，上文描述的步骤及其执行顺序可根据特定应用来选择和确定。期望的是，上文描述的步骤的任何组合落入本发明的保护范围，前提是所述组合构成解决现场实施期间遇到的某些技术问题的一个可能的方案。
[0029]尽管已经仅结合有限数目的实施例详细描述了本发明，但将容易理解的是，本发明不限于此类公开的实施例。相反，本发明可改变来结合迄今未描述的任何数目的改型、变化、替换或等同布置，但这与本发明的精神和范围相当。此外，尽管已经描述了本发明的各种实施例，但将理解的是本发明的方面可仅包括所述的实施例中的一些。因此，本发明不应被看作是由前述描述限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
【权利要求】
1.一种用于闭合燃气涡轮的叶片上的孔口的方法，其中所述燃气涡轮的所述叶片包括具有顶面和底面的末端，所述孔口形成在所述叶片的所述末端上，且所述孔口包括周缘，所述方法包括以下步骤: 以借助于钨极惰性气体(TIG)焊接过程形成的焊接部来闭合所述孔口，而没有插入件置于所述孔口中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述TIG过程沿所述孔口的所述周缘执行。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述TIG过程通过堆焊执行。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法，其特征在于，由所述TIG过程形成的所述焊接部分别在所述叶片的所述末端的所述顶面和所述底面上延伸。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括闭合步骤之前的以下步骤: 清洁所述孔口的所述周缘和由所述TIG过程影响的所述孔口的所述周缘近侧的部分。
6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括闭合步骤之前的以下步骤: 使所述孔口的所述周缘倾斜，以便使其形成相对于所述叶片的所述末端的所述底面的预定角。
7.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括闭合步骤之后的以下步骤: 修整由所述TIG过程形成的所述焊接部，以便使所述焊接部的顶面与所述叶片的所述末端的所述顶面相符合。
8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括闭合步骤之前的以下步骤: 热处理所述叶片的所述末端。
【文档编号】B23K9/167GK104209638SQ201410233300
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2013年5月29日
【发明者】I.卢科蒂, M.科恩尼格, L.博格达尼 申请人:阿尔斯通技术有限公司