用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法
2023-12-10 05:05:36
專利名稱：用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，該孔用於取出形成於葉片內部的芯。本發明涉及一種用於堵塞燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中該方法能夠可靠堵塞該孔，且堵塞工作非常高效。
背景技術：
燃氣輪機葉片暴露在高溫工作燃氣中。因此，含有較多量的Al和Ti的鎳基超級合金通常用於形成燃氣輪機葉片，以便提高它在高溫條件下的抗蠕變特性。另外，為了應付極高溫度條件，更普通是採用定向凝固和單晶部件，以便調節在單晶部件中的晶體生長方向。
另一方面，採用了使冷卻劑在燃氣輪機葉片(下文中稱為渦輪葉片)中流動，並使渦輪葉片承載的溫度保持為較低溫度的方法。
根據該方法，在渦輪葉片中沿縱向(垂直方向)延伸的冷卻劑通道這樣形成，即多個冷卻劑通道沿渦輪葉片的寬度方向形成多個槽道，冷卻劑在相鄰槽道在渦輪葉片端部彼此連通的部分處返回，這樣，槽道或多個槽道形成盤繞形式。
也就是，如作為表示燃氣輪機葉片的一部分的立體視圖的圖9所示，沿縱向方向(垂直方向)朝著葉尖部分52延伸的多個冷卻劑通道53、53、53，由在渦輪葉片主體51內的分隔壁54a、54b和54c分開。冷卻劑在葉片的端部返回，在該葉片端部處，相鄰槽道53、53彼此連通；因此，冷卻劑以盤繞方式流動，以便利用它的冷卻特性。
具有這樣結構的渦輪葉片主體51通過鑄造形成，同時在葉尖部分52處形成孔55，用於取出多個芯。孔55由具有與該孔55相同形狀的葉尖堵頭56通過鎢惰性氣體電弧焊(下文中稱為TIG焊接)來堵塞。
不過，當在TIG焊接操作中將葉尖堵頭56焊接到形成於葉尖部分52處的孔55上時，有這樣的問題難以對邊緣進行焊接操作的預加工，因為該邊緣的預加工很複雜；焊接操作需要工作技能和實踐經驗；且焊接操作成本容易增加。
此外，為了防止在葉片基部的後焊接區域中產生固化裂紋和熔融裂紋，還採用了將蓋體安裝在葉片主要部分的葉尖上，以及通過使用雷射束來將堵頭焊接到葉尖部分上的方法。且燃氣輪機葉片還採用了將蓋體焊接到葉尖部分上的方法。在本說明書中，並不參考附圖介紹這些方法。根據這些方法，對整個堵頭進行焊接操作；因此，最終表面上的狀態取決於例如堵頭表面上的粗糙度和顏色這些因素。還有，並不能控制堵頭和底板部分(圖3中的55a)之間的間距，因此，有熔化深度變化的問題，更嚴重的是可能在焊接部分產生裂紋。
發明內容
本發明考慮到上述問題。本發明的目的是提供一種用於堵塞燃氣輪機葉尖上的孔的方法，這樣，它可以通過由葉尖堵頭以雷射焊接方法來提高堵塞在渦輪葉片主體尖部上的孔的效率，從而重複生成具有相同質量的最終產品。該方法中高溫加熱區窄，能量強度高。
為了解決上述問題，本發明的第一方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，該方法包括以下步驟將葉尖堵頭裝入形成於渦輪葉尖上的孔中；通過利用雷射束在葉尖堵頭和渦輪葉尖的抵接部分處進行對接焊；以及堵塞該孔。
本發明的第二方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中，在孔和葉尖堵頭之間的抵接部分中的間距不超過0.2mm。
本發明的第三方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中，葉尖堵頭由Ni基超級合金Inconel 625部件製成。
本發明的第四方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中，對接焊的條件是例如輸出功率500至900W，脈衝寬度10至15ms，重複時間30至60pps，效率(duty)30至90％，速度0.5至1.3m/min，輸入熱量34至60Kj/m。
本發明的第五方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中，在通過雷射束將葉尖堵頭焊接在孔上的對接焊操作中，雷射束的散焦(defocusing)量為0至-1.0mm。
本發明的第六方面可以是一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中，雷射束是YAG雷射束，氬氣用作屏蔽氣體。
圖1表示了根據本發明，用於堵塞形成於燃氣輪機葉片的葉尖部分上的孔的雷射焊接裝置；圖2是表示根據本發明，在葉尖堵頭56和形成於葉尖部分上的孔55之間的部分焊接情況的剖視圖；圖3是表示在確定合適焊接條件的試驗中葉尖堵頭的對接焊部分的剖視圖；圖4是表示對於焊接速度(m/min)和輸出功率(W)的焊接情況結果的曲線圖；圖5是表示散焦量Lf(mm)和熔化深度(mm)之間的關係的曲線圖；圖6是示意表示在50％稀釋(dilution)比條件下將葉尖堵頭56焊接到葉尖部分52的孔55上時焊接金屬部分的剖視圖；圖7A和7B是表示對根據用於堵塞形成於渦輪葉片上的孔的本發明方法而在實施例中獲得的焊接部分進行疲勞試驗的視圖；圖8是表示本發明實施例的焊接部分和普通TIG焊接操作的焊接部分之間的疲勞強度試驗的結果，在負載應力Δσ(kgf/mm2)條件下的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)的曲線圖；圖9是表示燃氣輪機葉片的內部的透視圖。
具體實施例方式
用於堵塞形成於燃氣輪機葉尖上的孔的方法這樣進行，即通過使用用於堵塞孔的雷射焊接裝置，葉尖堵頭通過對接焊操作而焊接在渦輪葉尖的孔上，如圖1所示。
如圖1所示，在用於堵塞渦輪葉尖上的孔的雷射焊接裝置(例如雷射振蕩器)10中，旋轉臺10通過圖中未示出的驅動裝置而以預定的恆定角度間歇旋轉。多個夾具2布置在旋轉臺1的上表面上，以便與上述預定的恆定間歇角度相對應。葉片主體固定在各個夾具2上，這樣，葉尖部分52朝上布置。參考標號3表示布置在旋轉臺1的外周附近的焊接頭驅動裝置。焊接頭驅動裝置3提供有X軸驅動部分3X、Y軸驅動部分3Y和Z軸驅動部分3Z，以便支承主要由焊接頭4形成的焊接裝置，並使該焊接裝置自由進行三維運動。
由焊接頭驅動裝置3支承的焊接頭有光學系統，該光學系統使由光纖8發出的雷射束聚焦；以及用於惰性氣體的噴嘴，該惰性氣體用於保護焊接部分防止氧化。焊接頭4的頂端布置成面對著葉片主體51的葉尖部分52，以便環繞該葉尖部分52自由運動。
用於監測葉尖部分52的照相機裝置5布置成靠近焊接頭4，該照相機裝置5在葉片主體51上面離該葉片主體51一定距離處進行觀測。
參考標號7表示焊接操作裝置，該焊接操作裝置有雷射振蕩器，用於向焊接頭4供給雷射束。該焊接操作裝置7通過光纖8向焊接頭4供給雷射束。
另外，參考標號9表示布置在焊接頭驅動裝置3附近的控制裝置。該控制裝置9通過傳輸通道(圖中未示出)傳輸由照相機裝置5採集的數據，並通過利用在葉尖堵頭56上畫出的預定標記進行圖像處理操作，以對所獲取的圖像進行位置校正操作，通過將結果輸出給焊接頭驅動裝置3而控制焊接頭4的運動。
用於堵塞這樣結構的孔的雷射焊接裝置根據前述方法來密封形成於葉尖部分52上的孔。
葉尖堵頭安裝在形成於葉片主體51的葉尖部分52上的孔55上。同時，根據需要暫時焊接該葉尖堵頭56。在多個葉片主體51中，葉片主體51的基部通過夾具2固定，以便支承在旋轉臺1上。
因此，通過照相機裝置5從多個葉尖堵頭56中的預定葉尖堵頭56的上面獲取該葉尖堵頭56的圖像，這些葉尖堵頭56布置在葉片主體51的葉尖部分52上並靠近焊接頭驅動裝置3。獲取的圖像的信息傳送給控制裝置9，從而計算葉尖堵頭56相對於某一參照物的傾斜角以及葉尖堵頭56的中心位置的移動量。
與在控制裝置9中記憶的葉尖堵頭56的形狀相對應的焊接軌道(例如根據安裝在葉尖部分52的孔55上的葉尖堵頭的配合線而設定的焊接軌道)根據葉尖堵頭56傾斜度以及中心位置的移動量來自動調節，該葉尖堵頭傾斜度根據所獲取的葉尖堵頭圖像信息來計算。
因此，通過控制裝置9進行調節的焊接軌道與由照相機裝置5獲取的葉尖堵頭56的真實形狀相符。焊接頭4沿該焊接軌道運動，因此能在雷射焊接操作中對預定葉尖堵頭56進行焊接。
當葉片主體51的葉尖部分52上的多個孔55中的一個孔用這種方法通過葉尖堵頭56堵塞之後，在該葉尖部分52上的其餘孔55也以同樣方式進行堵塞。當葉片主體51的葉尖部分上的多個孔55由葉尖堵頭56堵塞之後，或者當多個孔55的一部分在焊接操作中堵塞之後，旋轉臺1旋轉一個節距，這樣，下一個葉片主體布置到進行下一焊接操作的位置，因此，雷射焊接操作以相同方式進行。
還有，根據用於堵塞孔的本發明方法，除了使用如圖1所示具有旋轉臺的裝置外，還可以使用具有自由流動傳送器、工件變換器和用於焊接操作的驅動系統的裝置。
在這樣的焊接操作中，如圖2中詳細所示，葉尖堵頭56蓋在伸出的凸臺部分55a上，該凸臺部分形成於葉片主體51的葉尖52的孔55的外周，葉尖堵頭56安裝在孔55上；因此，在孔55的外周和葉尖堵頭56的外周部分56a上形成抵接部分T。然後，通過用YAG雷射束進行對接焊操作來對該抵接部分T進行焊接，從而形成對接焊部分57。這時，優選是供給惰性氣體例如氬氣，用於屏蔽焊接部分，以便防止焊接部分中的金屬氧化。
在葉尖部分52中的孔55通過這樣進行雷射對接焊操作而由葉尖堵頭56堵塞；因此，可以在對接焊部分57中的焊道寬度較窄和熔化深度較深的情況下形成較長和較細的焊道。因此，可以減小將涉及產生高溫裂紋的溫度區域。還有，可以減小輸入熱量；因此，可以減少凝固裂紋和熔融裂紋的產生。此外，優選是在對接焊部分57中的最小焊道寬度不小於1.5mm。還有，優選是在圖2中所示的實施例中，對接焊部分T中的配合間距q不大於0.1mm。還有，優選是在葉尖堵頭56局部布置於孔55一部分內的實施例中，配合間距q不大於0.2mm。
還有，根據葉片主體沿拉動對接焊部分57的方向的葉片長度，在該對接焊操作中形成的對接焊部分57受到垂直方向的應力。相反，在搭接焊操作中，將沿剪切方向受到與上述應力相等的應力；因此，在對接焊操作中抵抗應力的強度高於搭接焊操作。
當渦輪葉片部分因為由燃氣輪機起動和停車引起的熱應力以及由上述熱應力引起的熱疲勞而破裂時，在渦輪葉片部分沿葉片縱向方向的尖端處產生裂紋。因此，可以知道大部分應力沿葉片的縱向方向，渦輪葉片沿該方向的強度很重要。還有，渦輪尖端部分處於高溫狀態下，因此，有由內部氣體壓力和離心力引起蠕變的問題。在本發明方法中，孔55由具有最小直徑的葉尖堵頭56堵塞，因此，葉尖堵頭的重量非常輕，幾乎不會引起蠕變問題。相反，當一個孔由一件葉尖堵頭堵塞或者多個孔由一件葉尖堵頭堵塞，並在搭接情況下通過雷射焊接操作進行焊接時，葉尖堵頭變得更大，搭接部分的間距變大，因此，這樣的結構的蠕變情況較差。
下面介紹通過雷射對接焊操作來對葉尖部分52上的孔55和葉尖堵頭進行焊接的焊接條件的優選實施例。
焊接條件根據以下條件確定。
雷射振蕩器採用這樣的裝置，即該裝置通過提供1.2kW輸出功率的YAG雷射、0.6mm芯直徑的SI光纖以及80mm焦距長度的光學系統而形成。
雷射的輸出功率根據以下基本輸出條件而改變，以便保持所需熔化深度和減小輸入熱量，例如脈衝寬度(a)12.5ms，效率(a/b×100)50％，重複時間(1/b)40pps。
葉尖堵頭的對接焊部分57形成為有圖3中所示的橫截面。葉尖堵頭穿過的厚度為Amm。焊接操作設置成有足夠公差，這樣，熔化深度在1.25Amm到1.56Amm的合適範圍內，且當伸出的凸臺部分55a的厚度為0.92A至0.95Amm時，不會向背面提供過多能量。這裡，氬氣用作屏蔽氣體。
例如(1)輸出功率和焊接速度之間的優選關係以及(2)散焦操作的影響等因素都將根據上述條件進行測試。
(1)輸出功率和熔化速度之間的優選關係由於輸出功率和焊接速度而對焊接情況的影響如表1所示。這裡，葉尖堵頭的試驗件處於與真實葉片形狀相同的情況。當試驗件為真實葉片的形狀時，它在表中稱為「葉形」。
另外，這裡，雷射束的焦點並沒有散焦。因此，下面的數據是在聚焦條件下獲得的。焊接情況根據例如熔化深度是否近似為葉尖堵頭厚度的1.25至1.56倍這樣的標準來進行評價。在表1中，「○」表示優選。「△」表示沒有缺陷。「×」表示有缺陷。
表1
圖4中的曲線表示了上述結果，從而表示了熔化速度(m/min)和輸出功率(W)的組合對焊接情況的影響，其中，水平軸表示熔化速度(m/min)，垂直軸表示輸出功率(W)。
表1和圖4表明，本發明的雷射對接焊操作的優選條件要求是熔化速度為0.5至1.3m/min，輸出功率在500至900W的範圍內。還有，輸出熱量應當在34至60kJ/m的範圍內。
根據該結果，可以提出優選焊接條件的實例是例如輸出功率550W(脈衝寬度12.5ms，效率50％，重複時間40pps)，熔化速度0.6m/min。
而且，對焊接情況由於雷射束中的脈衝寬度、效率和重複時間變化而產生的影響進行了測驗，結果，在以下範圍內變化參數時將實現優選的對接焊操作，例如脈衝寬度10至15ms，效率30至90％，重複時間30至60pps。
(2)散焦操作的影響下面將評價光學系統的焦點的散焦量LF對焊接情況的影響。在該評價中，通過使用不鏽鋼部件來測試由於焦點的散焦量Lf變化而致使熔化深度(mm)發生的變化。這樣的焊接條件證明是雷射對接焊操作的優選條件。
採用以下焊接條件，例如輸出功率550W(脈衝寬度12.5ms，效率50％，重複時間40pps)，熔化速度0.6m/min。
圖5所示的曲線表示了焦點的散焦量Lf(mm)和熔化深度(mm)之間的關係。
在本發明中，散焦量表示在製造的光學系統中的焦點位置和進行焊接的物體表面之間的偏移量。當在製造的光學系統中的焦點位置與進行焊接的物體表面重合時，該散焦量為0(零)。當光學系統中的焦點位置比進行焊接的物體表面更靠內時，該散焦量表示為負。
根據圖5，證實了以下情況(1)獲得最大熔化深度時的散焦量Lf為-0.5mm。
(2)在優選焦點位置Lf＝0mm的情況下和散焦量Lf＝-0.5mm的情況下，熔化深度之間的差別非常小，以致於可以認為在這兩種情況下有相同的焊接情況。
(3)能充分實現最小所需熔化深度的散焦量為Lf＝±1.5mm。
根據上述情況，當在葉尖堵頭的對接焊部分57的Lf分別等於0mm、-0.5mm和-1.0mm的情況下進行焊接操作時，可以獲得相同結果的熔化深度。
在本發明的雷射對接焊操作中，優選是在上述情況下進行焊接操作。此外，為了防止在焊接部分中產生固化裂紋，具有比渦輪葉片主體51的基座部件更好的焊接性能的部件用於葉尖堵頭56，該葉尖堵頭將堵塞燃氣輪機葉片主體51的葉尖部分52上的孔55。還有，需要將雷射束精確布置在渦輪葉片主體51的葉尖部分52的基座部件與葉尖堵頭56之間的交界線上，該基座部件在對接焊部分57內，這樣，渦輪葉片主體51的葉尖部分52的、在對接焊部分57中的基座部件的稀釋比以及葉尖堵頭56的稀釋比應當接近50％。
這裡，稀釋比(dilution ratio)可以定義為(在葉尖部分的基座部件中的熔化部分的面積)/(在葉尖部分的基座部件中的熔化部分的面積+在葉尖堵頭中的熔化部分的面積)。
對於具有比上述葉尖部分52的基座部件更好的焊接性能的、用於葉尖堵頭56的部件，可以採用合金例如含有非常少的Al且不含Ti的鎳基超級合金Inconel 625(Cr21至23重量％，Mo8至10重量％，其餘為Ni，Inconel是InconelCorp.註冊的商標)，相反，用於渦輪葉片主體51的部件通常採用鎳基超級合金Inconel 738(Al3.5重量％，Ti3.2重量％，其餘為Ni)。當在該鎳基超級合金Inconel 625用於葉尖堵頭56且稀釋比為50％的情況下進行焊接操作時，焊接金屬部分進入可能的焊接區域。這樣，可以通過稀釋用於渦輪葉片主體51的葉尖部分52以及葉尖堵頭56的部件來防止固化裂紋。
在圖6中表示了焊接金屬部分的截面，其中，葉尖堵頭56通過以50％稀釋比進行對接焊操作而焊接到渦輪葉片主體51的葉尖部分52的孔55上，該渦輪葉片主體由Inconel 738製成，而葉尖堵頭56採用鎳基超級合金Inconel 625。這時，葉尖堵頭56蓋在形成於孔55上的伸出凸臺部分55a上，並通過雷射焊接操作而安裝在該凸臺部分55a上。在焊接金屬部分的對接焊部分中有直徑不超過0.25mm的小空隙p。即使產生裂紋，它也留在葉尖部分52的基座部件(孔55中的凸臺部分55a)中，因此，在葉尖堵頭56中不會產生裂紋。
在焊接部分的殘餘應力中，由葉尖部分52的基座部件的加熱操作引起的、在熱影響區域(下文中稱為「HAZ」)中產生的熔融裂紋沿焊接方向較大。因此，這樣的熔融裂紋相對於焊道沿徑向產生。不過，熔融裂紋並不會逆著施加給葉尖堵頭56的應力而生長。因此，在焊接金屬中的強度比在葉尖中的強度更弱；這樣，裂紋在焊接金屬內出現。也就是，即使產生細小的HAZ裂紋時，這樣的裂紋也不會影響渦輪葉片的整個結構的強度。
這裡，為了限制該細小裂紋，在焊接操作過程中通過採用氣冷結構或水冷結構來冷卻渦輪葉片主體，以便補償不充分的熱容量。
實施例在本發明的實施例中，在由MGA1400DS部件形成的渦輪葉片主體51的葉尖部分52上的孔55，通過以如圖7A和7B所示方式進行YAG雷射對接焊操作而由葉尖堵頭56堵塞，該葉尖堵頭56由鎳基超級合金Inconel 625製成。該
(葉尖部分52的規格)用於形成葉尖部分52的部件MGA1400DS孔55的形狀橢圓形(葉尖堵頭56的參數)用於形成葉尖堵頭56的部件鎳基超級合金Inconel 625葉尖堵頭56的形狀橢圓形板根據上述規格製成的葉尖堵頭56放置在孔55的伸出凸臺部分55a上，並以圖7A(平面圖)和7B(側視圖)所示方式安裝到孔55上，以便測試疲勞強度。而且，雷射對接焊操作在上述條件下進行。這裡，焊接條件設置成上述優選條件。其餘的參數如下。
(焊接條件參數)焊接裝置通過裝配0.6mm芯直徑的SI光纖和80mm焦距的光學系統而形成的裝置，用於具有1.2kW輸出功率的YAG雷射振蕩器。其它條件是，輸出功率800W，脈衝寬度12.5ms，效率50％，重複時間40pps，散焦量Lf-0.5mm，焊接速度1.0m/min，輸入熱量480J/cm。
如上所述，孔55通過進行雷射對接焊操作而由葉尖堵頭56堵塞。在該焊接部件中的疲勞強度以圖7A和7B所示方法進行測試。在該疲勞強度試驗中，測量了對於負載應力Δσ(kgf/mm2)的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)。
(試驗參數)試驗溫度900負載應力Δσ30，33(kgf/mm2)上述負載應力的負載頻率0.2至1Hz。
試驗根據上述試驗參數進行。在負載施加循環中測量對於負載應力Δσ(kgf/mm2)的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)。
圖8中表示了相對於負載應力Δσ(kgf/mm2)的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)的曲線。
為了確定進行雷射對接焊操作的本發明方法的效果，通過使用具有與上述規格相同規格的葉尖部分52和葉尖堵頭56來進行TIG對接焊操作，從而通過由葉尖堵頭56堵塞孔55而形成測試件。在相同條件下進行疲勞強度試驗，結果如圖8的曲線所示，以便對結果進行相互比較。
如圖8清楚所示，對於任何負載應力Δσ(kgf/mm2)，通過進行本發明的雷射對接焊方法而獲得的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)都通過TIG焊接方法所獲得的。此外，在本發明的雷射對接焊方法中獲得的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)，是通過TIG焊接方法獲得的裂紋和穿透疲勞壽命Nf(循環)的三倍高。也就是，低循環疲勞(下文中稱為「LCF」)壽命的特性提高到普通TIG焊接方法的三倍。
這裡，在上述任何試驗中，在裂紋和穿透疲勞壽命中產生裂紋的位置是在弧形彎曲R部分的頂端。
工業實用性如上所述，在根據本發明用於堵塞形成於燃氣輪機葉片的葉尖部分上的孔的方法中，在將葉尖堵頭安裝在孔上以及通過進行雷射對接焊操作來堵塞該孔時，對各種因素進行優化設置，這些因素例如用於形成葉尖堵頭的部件、焊接條件、輸入熱量、雷射束的散焦量、用於形成堵塞葉尖部分的葉尖堵頭的部件的稀釋比等。因此，可以簡化焊接工序，還可以可靠防止在焊接金屬中的固化裂紋和熔融裂紋。
還有，孔通過進行對接焊操作而由葉尖堵頭堵塞；因此，沿拉動方向接受沿垂直於葉片主體縱向方向的方向的應力。因此，在上述條件下的強度將高於當在搭接焊方法中沿剪切方向接受與上述應力對應的應力時的強度。此外，可以將LCF疲勞壽命提高到普通TIG焊接方法的三倍。
還有，在根據本發明用於堵塞孔的方法中，使用了雷射焊接操作。因此，可以通過自動裝置來實現該方法，該自動裝置例如有數字控制(下文中稱為NC)裝置的焊接裝置。因此，可以在高效、高質量的情況下高精度地重複進行焊接處理。因此，能夠增加產品產量，並提高生產效率。
另外，在根據本發明用於堵塞形成於燃氣輪機葉尖部分上的孔的方法中，可以控制對接焊部分中的間距尺寸，相反，在普通情況下，因為搭接焊穿透堵頭，因此有熔化深度變化的問題。
在搭接焊操作中，因為焊接部分的寬度近似相同，當堵頭的厚度變化時，從結構觀點看，難以調節焊接部分的強度。相反，在本發明中，當在對接焊操作中焊接部分的厚度較薄時，可以使熔化深度變薄，因此，可以達到很容易調節強度的效果。
還有，在搭接焊操作中，通過將堵頭焊接在將安裝該堵頭的底板部分(因3中的55a)上而增強堵頭；因此，重要的是合適控制該底板的厚度。在該底板中的厚度取決於在鑄造葉片的工序中使用的芯的位置。也就是，問題是難以控制底板的厚度，因為該厚度可以變厚或變薄。相反，根據本發明對接焊方法，可以保持對接焊部分的強度，因此，並不需要控制底板的厚度。
在檢查焊接部分的缺陷時，薄膜布置在葉片的外部，並從葉片內部發射X射線，因為在搭接焊操作中沒有厚度差，因此不能通過X射線檢查方法發現缺陷。但是，相反，根據本發明的對接焊操作方法，因為有厚度差，因此可以發現缺陷。因此，可以更容易保持燃氣輪機葉片的性能，這樣，從成本上看，它優於搭接焊操作時的情況。
權利要求
1.一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，包括以下步驟將葉尖堵頭裝入形成於渦輪葉尖上的孔中；通過利用雷射束在葉尖堵頭和渦輪葉尖的抵接部分處進行對接焊；以及堵塞該孔。
2.根據權利要求1所述的、用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中在孔和葉尖堵頭之間的抵接部分中的間距不超過0.2mm。
3.根據權利要求1所述的、用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中葉尖堵頭由Ni基超級合金Inconel 625部件製成。
4.根據權利要求1所述的、用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中對接焊的條件是例如輸出功率500至900W，脈衝寬度10至15ms，重複時間30至60pps，效率30至90％，速度0.5至1.3m/min，輸入熱量34至60kj/m。
5.根據權利要求1所述的、用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中在通過雷射束將葉尖堵頭焊接在孔上的對接焊操作中，雷射束的散焦量為0至-1.0mm。
6.根據權利要求1所述的、用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的方法，其中雷射束是YAG雷射束；以及氬氣用作屏蔽氣體。
7.一種用於堵塞在燃氣輪機葉尖上的孔的對接焊裝置，它通過根據權利要求1至6中任意一個所述的方法來操作。
全文摘要
葉尖堵頭(56)安裝在用於取出芯的孔(55)中，該孔形成於燃氣輪機葉片的葉尖(52)中。通過YAG雷射束使抵接部分T熔化，以便形成對接焊部分，因此，該孔由葉尖堵頭堵塞。對參數進行優化，這些參數例如抵接部分T之間的間隔、用於形成葉尖堵頭的部件、雷射焊接操作的條件以及雷射束的散焦位置。由此，可以控制輸入熱量，並可靠防止固化裂紋和熔融裂紋。而且，還可以通過使用焊道寬度較窄的雷射來更強烈地熔化和焊接該對接焊部分；因此，可以提高生產效率，並重複生成具有相同質量的產品。
文檔編號F01D5/20GK1494633SQ0280580
公開日2004年5月5日 申請日期2002年8月29日 優先權日2001年8月29日
發明者妻鹿雅彥, 二, 高橋孝二, 上村好古, 古, 吾, 山口健吾, 也, 蟹川昌也, 坪田秀峰, 峰, 彥, 藤田憲, 綱谷俊彥, 大原稔 申請人:三菱重工業株式會社