CN101657566B - 放电表面处理方法及修理方法 - Google Patents

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Abstract

一种放电表面处理方法及修理方法，其中，在电极(37)的末端面与金属板(11)的端面之间产生脉冲状放电，使电极(37)消耗，在电极(37)的前端面形成与金属板(11)的端面形状一致的凹处(41)，在使电极(37)向与金属板(11)的侧面正交的方向相对地移动的同时，在电极(37)的凹处(41)的内侧面与金属板(11)的端面的侧面(11bl(11cl)、11br(11cr))之间产生脉冲状放电，在金属板(11)的端面的侧面(11bl(11cl)、11br(11cr))形成辅助保护膜(43、45)，在电极(37)的凹处(41)的里面与金属板(11)的端面的前端面(11bu(11cu))之间产生脉冲状放电，在金属板(11)的端面形成加厚层(47)。

Description

放电表面处理方法及修理方法
技术领域
本发明涉及利用放电能量在宽度极窄的金属板的端面形成加厚层或保护膜的放电表面处理方法以及对被修理部件中的宽度极窄的金属板的磨损了的端面进行修理的修理方法。
背景技术
对于利用放电能量在金属部件的表面上形成加厚层或保护膜的表面处理方法开发出各种技术，近年来，利用放电能量的放电表面处理方法的开发比较盛行。
在专利文献1及专利文献2记载的放电表面处理方法中，将由金属粉末等成形的成形体用作电极，在具有绝缘性的液体中或气体中，在电极的前端面与金属部件的表面之间产生脉冲状放电。由此利用该放电能量，能够在金属部件的表面上熔敷电极的材料或该材料的反应物质，形成加厚层或保护膜。
专利文献1：WO2006/095799。
专利文献2：WO2004/113587。
然而，如构成燃气涡轮发动机中的密封部件的蜂窝状单元的金属板的端面那样，在要对宽度极窄的端面实施加工的场合，存在如下问题。
即，若在电极的前端面与金属板的端面之间产生脉冲状放电，则在金属板的前端面形成熔融池，但是若金属板的前端面的宽度比熔融池的直径还窄，则不能在金属板的前端面形成加厚层或保护膜。
而且，即使金属板的前端面的宽度比熔融池的直径还宽，在金属板的端面不熔敷而进行飞溅的电极的材料等也变多，电极的成品率变差。
发明内容
本发明的目的是提供能够解决上述问题的放电表面处理方法及使用该放电表面处理方法的修理方法。
本发明的第一特征的要点是，一种利用放电能量进行宽度极窄的金属板的端面的表面处理的放电表面处理方法，具备：将由金属粉末、金属化合物粉末、陶瓷粉末中的至少一种成形的成形体用作电极，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的前端面与上述金属板的端面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极消耗，在上述电极的前端面上形成与上述金属板的端面形状一致的凹处的凹处形成工序；在保持规定的放电间隙的状态下，在使上述电极向与上述金属板的侧面正交的方向相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的内侧面与上述金属板的端面的侧面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的侧面上，形成辅助保护膜的辅助保护膜形成工序；以及，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的里面与上述金属板的端面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的前端面上，形成加厚层的最终涂敷工序。
本发明的第二特征的要点是，一种对被修理部件中的宽度极窄的金属板的磨损了的端面进行修理的修理方法，具备：将由金属粉末、金属化合物粉末、陶瓷粉末中的至少一种成形的成形体用作电极，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的前端面与上述金属板的端面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极消耗，在上述电极的前端面上形成与上述金属板的端面形状一致的凹处的凹处形成工序；在保持规定的放电间隙的状态下，在使上述电极向与上述金属板的端面的侧面正交的方向相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的内侧面与上述金属板的端面的侧面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的侧面上，形成辅助保护膜的辅助保护膜形成工序；以及，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的里面与上述金属板的端面的前端部之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的前端面上，形成加厚层的最终涂敷工序。
附图说明
图1是说明涉及本发明实施方式的修理方法的图。
图2是说明涉及本发明实施方式的修理方法的图。
图3是表示作为被修理部件的密封部件的周边的图。
图4是密封部件的立体图。
图5是密封部件的蜂窝状单元的放大图。
图6是表示直接用于本发明实施方式的修理方法的实施中的放电加工机的图。
具体实施方式
参照图1至图6，对作为被修理部件的密封部件、用于本发明实施方式的修理方法的实施中的放电加工机、以及本发明实施方式的修理方法依次进行说明。
如图3所示，作为被修理部件的密封部件1是用于喷气式发动机等燃气涡轮发动机的部件，具备：安装在燃气涡轮发动机的发动机罩3上的圆弧状的固定板5；以及一体地设在该固定板5上且允许与涡轮动叶片7的接触的蜂窝状单元9。而且，如图4及图5所示，蜂窝状单元9由多个宽度窄的金属板11构成，各金属板11分别具有：向发动机罩3的周向C平行的多个平行部11a；相对发动机罩3的周向C向一方侧(在图5中为右倾斜上侧)倾斜的多个第一倾斜部11b；以及相对发动机罩3的周向C向另一方侧(在图5中为左倾斜上侧)倾斜的多个第二倾斜部11c。另外，在蜂窝状单元9中的多个宽度窄的金属板11之中，设定在图5中施加剖面线的部分磨损。
如图6所示，用于本发明实施方式的修理方法的实施中的放电加工机13具备向X轴方向及Y轴方向延长的机座15，在该机座15上设有向Z轴方向延长的立柱17。而且，在机座15上设有工作台19，该工作台19通过X轴伺服马达21的驱动向X轴方向可移动，通过Y轴伺服马达23的驱动向Y轴方向可移动。
在工作台19上设有储存具有绝缘性液体L的加工槽25，在该加工槽25内设有支撑板27。在该支撑板27上设有可固定密封部件1的夹具29，该夹具29借助于支撑板27等与电源31电连接。
在立柱17上设有加工头部33，该加工头部33通过Z轴伺服马达35的驱动向Z轴方向可移动。而且，在加工头部33上设有保持电极37的架39，该架39与电源31电连接。在这里，电极37使用了将Co-Cr(钴、铬)合金粉末通过压缩而成形的成形体(包括加热处理后的成形体)。另外，电极37也可以代替由压缩进行成形，而通过泥浆、MIM、喷镀等成形。
以上述密封部件1及放电加工机13的结构为前提，对本发明的实施方式的修理方法进行说明。
本发明实施方式的修理方法是对蜂窝状单元9中的宽度极窄的金属板11(主要是金属板11的第一倾斜部11b和第二倾斜部11c)的磨损了的端面进行修理的方法，具备凹处形成工序、辅助保护膜形成工序、最终涂敷工序、反复工序及精加工工序。各工序的具体内容如下。另外，在本发明的实施方式中，设定金属板11的倾斜部11b(11c)的端面在图1(a)中由前端面11bu(11cu)和前端侧面11b1(11c1)、11br(11cr)构成。而且，在图11(a)中，金属板11的倾斜部11b(11c)的前端面11bu(11cu)磨损，其宽度设为0.05mm以下。
[凹处形成工序]
在将密封部件1固定在夹具29上的状态下，通过驱动X轴伺服马达21及/或Y轴伺服马达23使工作台19向X轴方向及/或Y轴方向移动，从而将蜂窝状单元9定位在规定位置上。并且，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的前端面与金属板11的第一倾斜部11b的端面之间产生脉冲状放电。由此，如图1(a)所示，利用该放电能量，使电极37消耗，能够在电极37的前端面形成与金属板的第一倾斜部的端面侧部分的形状近似的凹处41。
[辅助保护膜形成工序]
在凹处形成工序结束后，在保持了规定的放电间隙的状态下，在通过X轴伺服马达21及Y轴伺服马达23的驱动控制使电极37向与金属板的第一倾斜部11b的一侧面正交且接近的方向G1(参照图5)相对地进行移动的同时，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的凹处41的内侧面与金属板11的第一倾斜部11b的一侧面中的端面近旁(前端侧面11b1)之间发生脉冲状放电。由此，如图1(b)所示，利用该放电能量，使电极37的材料或该材料的反应物质熔敷在金属板11的第一倾斜部11b的前端侧面11b1上，形成第一辅助保护膜43。
接着，在保持规定的放电间隙的状态下，在通过X轴伺服马达21及Y轴伺服马达23的驱动控制使电极37向与金属板11的第一倾斜部11b的另一侧面正交且接近的方向G1’(参照图5)相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的凹处41的内侧面与金属板11的第一倾斜部11b的另一侧面中的端面近旁之间产生脉冲状放电。由此，如图2(a)所示，利用该放电能量，使电极37的材料等熔敷在金属板11的第一倾斜部11b的另一侧面中的端面近旁(前端侧面11br)上，能够形成第二辅助保护膜45。
[最终涂敷工序]
在辅助保护膜形成工序结束后，在保持规定的放电间隙的状态下，在通过Z轴伺服马达35的驱动控制使电极37向Z轴方向移动的同时，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的凹处41的里面与金属板11的第一倾斜部11b的前端面11bu之间产生脉冲状放电。由此，如图2(b)所示，利用该放电能量，使电极37等熔敷在金属板11的第一倾斜部11b的前端面11bu上，形成加厚层47。
另外，在金属板11的第一倾斜部11b的前端面11bu上形成加厚层47时，使电极37等也熔敷在金属板11的平行部11a的前端面上而形成加厚层(省略图示)。
[反复工序]
在最终涂敷工序结束后，通过反复进行与从上述凹处形成工序到最终涂敷工序同样的工序，在金属板11的第二倾斜部11c的前端面11cu形成加厚层55。
即，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的前端面与金属板11的第二倾斜部11c的端面之间产生脉冲状放电，如图1(a)所示，利用该放电能量，在电极37的前端面形成与金属板11的第二倾斜部11c的端面侧部分的形状近似的凹处49。接着，在保持规定的放电间隙的状态下，在使电极37向与金属板11的第二倾斜部11c的侧面正交的方向G2、G2’(参照图5)相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的凹处49内的内侧面与金属板11的第二倾斜部11c的侧面中的端面近旁(前端侧面11c1及11cr)之间产生脉冲状放电，如图1(b)及图2(a)所示，利用该放电能量，使电极37的材料等熔敷在金属板11的第二倾斜部11c的前端侧面11c1、11cr上，形成第二辅助保护膜51、53。然后，在使电极37向Z轴方向移动的同时，在具有绝缘性的液体L中，在电极37的凹处49的里面与金属板11的第二倾斜部11c的前端面11cu之间产生脉冲状放电，如图2(b)所示，利用该放电能量，使电极37等熔敷在金属板11的第二倾斜部11c的前端面11cu上，从而形成加厚层55。
另外，在金属板11的第二倾斜部11c的前端面11cu上形成加厚层55时，使电极37等也熔敷在金属板11的平行部11a的前端面上而形成加厚层。
[精加工工序]
在反复工序结束后，从夹具29取下密封部件1，并固定在磨床(省略图示)的规定位置上。然后，通过适当操作磨床，进行精加工以使将金属板11的宽度和加厚层47(55)的厚度加起来的长度成为规定的长度。
通过以上工序，结束宽度极窄的金属板11的磨损了的端面的修理。
以下，对本发明实施方式的作用及效果进行说明。
由于在保持规定的放电间隙的状态下，在使电极37向与金属板11的倾斜部11b(11c)的侧面正交的方向相对地移动的同时，利用放电能量使电极37的材料等熔敷在金属板11的倾斜部11b(11c)的两侧面中的端面近旁(前端侧面11b1(11c1)、11br(11cr))上，形成辅助保护膜43、45(51、53)，因此能够将金属板11的倾斜部11b(11c)的前端侧面的涂敷宽度(用于涂敷的宽度)扩大相当于辅助保护模43、45(51、53)厚度的量。另外，在本发明的实施方式中，金属板11的倾斜部11b(11c)的前端侧面的涂敷宽度为0.10mm以上。
因此，根据本发明的实施方式，即使金属板11的倾斜部11b(11c)的前端侧面的宽度比通过放电产生的熔敷池的直径还窄，也能够在金属板11的倾斜部11b(11c)的前端面11bu(11cu)上可靠地形成加厚层47(55)，并且能够减少在金属板11的倾斜部11b(11c)的端面不熔敷而飞溅的电极37的材料，能够提高电极37的成品率。
另外，本发明不局限于上述实施方式的说明，例如，可以如下进行各种变更。
即，可以仅在金属板的前端的侧面的一面形成辅助保护膜。而且，还可以代替具有绝缘性的液体L中，而在具有绝缘性的气体中产生脉冲状放电也没关系。另外，也可以将上述凹处形成工序、辅助保护膜形成工序及最终涂敷工序用于利用放电能量在宽度极窄的金属板的端面形成加厚层或保护膜的放电表面处理方法中。
产业上的可利用性如下。
根据本发明，由于能够将金属板的前端面的涂敷宽度扩大相当于辅助保护膜厚度的量，因此即使金属板的前端面的宽度比熔融池的直径还窄，也能够在金属板的前端面上可靠地形成加厚层或保护膜，并且能够减少在金属板的端面不熔敷而飞溅的电极的材料，能够提高电极的成品率。

Claims (4)

1.一种修理方法，对被修理部件中的宽度极窄的金属板的磨损了的端面进行修理，其特征在于，
具备：凹处形成工序，将由金属粉末、金属化合物粉末、陶瓷粉末中的至少一种成形的成形体用作电极，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的前端面与上述金属板的端面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极消耗，在上述电极的前端面上形成与上述金属板的端面形状一致的凹处；
辅助保护膜形成工序，在保持规定的放电间隙的状态下，在使上述电极向与上述金属板的端面的侧面正交的方向相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的内侧面与上述金属板的端面的侧面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的侧面上，形成辅助保护膜；以及，
最终涂敷工序，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的里面与上述金属板的端面的前端面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的前端面上，形成加厚层。
2.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，
上述辅助保护膜形成工序在保持规定的放电间隙的状态下，在使上述电极向与上述金属板的一侧面正交的方向相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的内侧面与上述金属板的端面的一侧面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的一侧面上，形成第一辅助保护膜，在保持规定的放电间隙的状态下，在使上述电极向与上述金属板的另一侧面正交的方向相对地移动的同时，在具有绝缘性的液体中或气体中，在上述电极的上述凹处的内侧面与上述金属板的端面的另一侧面之间产生脉冲状放电，利用该放电能量，使上述电极的材料或该材料的反应物质熔敷在上述金属板的端面的另一侧面上，形成第二辅助保护膜。
3.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，
具备进行精加工以使将上述金属板的宽度和上述加厚层的宽度加起来的厚度成为规定厚度的精加工工序。
4.根据权利要求1所述的修理方法，其特征在于，
上述被修理部件中的宽度极窄的上述金属板是用于燃气涡轮发动机的密封部件的蜂窝状单元中的宽度极窄的金属板。
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