[發明專利]用于激光加工具有陶瓷層的層系統的方法

無效

• 申請號: 201210548300.4
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103157907A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 斯特凡·沃納·希利阿尼;弗朗西斯-茹爾延·拉德魯
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本發明涉及具有陶瓷層的層系統的激光加工。

背景技術

如渦輪機葉片的高溫構件具有用于隔熱的外部的陶瓷層。所述陶瓷隔熱層施加在金屬增附層或者金屬基底上。此外，在這種高溫部件中引入貫通孔，所述貫通孔穿過陶瓷層并且進入或者穿過金屬基底。在此，必須注意的是，不污染陶瓷層的外表面。這通常通過遮蓋實現。

發明內容

因此，本發明的目的是解決該問題。所述目的通過一種用于激光加工層系統的方法來實現，其中所述層系統具有至少一個金屬基底和外部的陶瓷層，其中在對所述構件執行完整的激光加工，尤其制造多個貫通孔，更尤其是制造具有附加的擴散部的貫通孔之后，在后處理步驟中降低所述層的層厚度。

在本文中列出其他有利的措施，所述措施能夠任意地彼此組合，以便實現其他的優點。

附圖說明

其示出：

圖1示出根據本發明的方法的過程，

圖2示出渦輪機葉片，

圖3示出超合金列表。

具體實施方式

附圖和描述僅代表本發明的實施例。

圖1示出所加工的構件1、120、130、155作為層系統。尤其根據圖3所示，構件1具有金屬基底4，所述金屬基底尤其在渦輪機葉片120、130中是鎳基和/或鈷基的。在基底4上直接地存在陶瓷層7或者金屬增附層（未示出），必要時具有直接在陶瓷層之下、即在基底上或者在金屬增附層（MCrAlX）上的氧化鋁層。陶瓷層7優選是二氧化鋯層或者黃綠石層（Pyrochlorschicht）或者兩者的組合。能夠考慮其他的陶瓷材料。

孔，優選是貫通孔19應當穿過始于陶瓷層7的外表面13的層系統產生，如虛線所示；至少去除金屬材料。加工通過能量束來進行，其中所述能量束優選能夠是電子束或者激光器10的激光束11。在加工金屬材料（增附層和/或基底4）時，金屬飛濺物會沉積在外表面13上。這當然是不期望的，因為所述金屬飛濺物在稍后的使用中能夠氧化并且能夠損害陶瓷層7。

根據現有技術，在此在表面13上施加粉末層或者大面積地施加特殊的機械覆蓋部。

根據本發明，外部的層7具有厚度d，但是所述厚度大于制成的構件1、120、130、155的層7’期望的最終尺寸d’。不使用掩模并且容許堆積部16，其中所述堆積部通過降低層厚度d而被一起去除。

要剝離的區域d-d’優選為30μm至80μm。

為了改變具有層厚度d的層7的層厚度，能夠應用激光工藝或者磨光工藝，使得因此最終產物的層7’的表面13’沒有任何的金屬飛濺物16。

在如渦輪機葉片120、130的具體的構件中可能的是，僅葉身具有借助激光器10制造的冷卻空氣孔19。因此，能夠在葉身的區域中僅局部地提高陶瓷層7的層厚度并且在葉身形狀上已經具有最終尺寸。

更厚的層7能夠極其簡單地通過如HVOF（高速氧燃料噴涂）或者等離子噴涂方法的已知的覆層方法來制造，因為這本來就通過逐層的涂覆來進行并且能夠通過其他的涂覆層（30μm-80μm）來簡單地形成增加的層厚度。

圖2在立體圖中示出流體機械的沿著縱軸線121延伸的轉子葉片120或導向葉片130。

所述流體機械可以是飛機的或用于發電的發電廠的燃氣輪機，也可以是蒸汽輪機或壓縮機。

葉片120、130沿著縱軸線121相繼具有：固定區域400、鄰接于固定區域的葉片平臺403以及葉身406和葉片梢部415。

作為導向葉片130，葉片130可以在其葉片梢部415處具有另一平臺（未示出）。

在固定區域400中形成有用于將轉子葉片120、130固定在軸或盤上的葉片根部183（未示出）。葉片根部183例如構成為錘頭形。作為樅樹形根部或燕尾形根部的其他構形是可行的。葉片120、130對于流過葉身406的介質具有迎流棱邊409和出流棱邊412。

在傳統葉片120、130中，在葉片120、130的所有區域400、403、406中使用例如實心的金屬材料、尤其是超合金。例如由EP?1204776B1、EP?1306454、EP?1319729A1、WO?99/67435或WO?00/44949已知這樣的超合金。在這種情況下，葉片120、130可以通過鑄造法，也可以借助定向凝固、通過鍛造法、通過銑削法或其組合來制造。