CN106660122A - 用于制造涡轮机构件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造涡轮机构件的方法，包括以下步骤：(a)通过添加制造来生产涡轮机构件(1)的多个分开的节段(1S)，其具有包围对应于涡轮机构件的大块部分的空体积(11V)的表皮；(b)将涡轮机构件的分开的节段组装在一起，形成半成品构件，其中具有空腔；(c)利用可流动的松散材料填充半成品构件的腔；(d)致密化和凝固腔中的可流动的松散材料。

Description

用于制造涡轮机构件的方法
技术领域
本公开涉及涡轮机制造。更具体地，本文所公开的主题涉及用于制造涡轮机构件(特别地诸如但并非排它地为涡轮机叶轮，例如用于离心泵和压缩机的叶轮)的方法。
背景技术
涡轮机包括一个或更多个旋转构件和一个或更多个固定构件。流过涡轮机的流体被旋转构件的旋转运动加速，并且在固定构件中被减慢下来，此处流体的动能转换成压力能。
离心涡轮机(诸如离心泵和压缩机)通常包括安装成用于在旋转轴上旋转的一个或更多个叶轮。轴支承在壳体中。各个叶轮包括具有前表面和后表面、且设有中心孔的盘，中心孔用于安装在旋转轴上。叶片从盘的前表面延伸，并且在它们之间限定了流体通路。叶轮可进一步包括护罩，其连接至叶片，并且在与盘相反的一侧上封闭流体通路。
形成于相邻的叶片之间的流体通路通常具有复杂的形状，其受流体动力因素控制。各个叶轮与扩散器组合，扩散器接收由叶轮加速的流体，且其中，流体的动能转换成压力能，因此增大流体压力。扩散器通常形成于容纳在机器壳体中的所谓的固定涡轮隔板(diaphragm)中。
与流体流相互作用的涡轮机构件通常具有相当复杂的形状。这既应用于固定构件，也应用于旋转构件，诸如叶轮。
诸如扩散器和叶轮的复杂的涡轮机构件的制造有时通过数控的除屑机加工来执行。然而，通过除屑进行机加工局限于一些种类的扩散器和叶轮，因为并非所有流体动力表面都可以通过除屑工具来机加工。
制造涡轮机叶轮的另一选项是通过所谓的放电加工(EDM)：一种其中盘状的工件放置在电介质液体中且与电极共同作用的技术。在工件与电极之间施加电压差，从而产生电火花，其侵蚀工件的表面。电极成形为使得通过侵蚀获得所需要的腔。顺序地使用具有不同电极的不同的工具，以机加工工件直至获得最终的叶轮形状。
同样，EDM具有限制和缺点，特别是由于需要使用不同形状的若干电极以便实现叶轮的需要的最终形状。电极经受磨损，且必须经常更换。此外，放电加工是非常缓慢的过程。
因此，存在对于制造复杂的涡轮机构件(特别是诸如但不限于用于泵和压缩机的离心叶轮)的改进的方法的需要。
发明内容
根据本文所公开的主题的一些实施例，一种方法，其实现了通过添加制造来制造大的涡轮机构件，克服了由添加制造装置的结构所施加的限制。根据本文所公开的主题的实施例，提供了一种方法，其包括如下步骤：通过添加制造来生产涡轮机构件的多个分开的节段，分开的节段的至少一些具有包围对应于涡轮机构件的大块部分的至少一个空体积的表皮。该方法可进一步包括将涡轮机构件的分开的节段组装在一起而形成半成品涡轮机构件的步骤。分开的节段的空体积因此形成半成品涡轮机构件中的至少一个内部腔。根据一些实施例，内部腔具有环形延伸部。根据本文所公开的方法的示例性实施例，进一步提供了利用可流动的松散材料(bulk flowable material)填充半成品涡轮机构件的至少一个内部腔的步骤。
根据一些实施例，可流动的松散材料可为液体或者半液体材料。在一些示例性实施例中，可流动的松散材料可包括悬浮在液相中的固体材料的微粒。根据本公开的其它实施例，可流动的松散材料可为粉末形式。
根据本文所公开的实施例，该方法可进一步包括密封地闭合填充有可流动的松散材料的至少一个内部腔的步骤。可流动的松散材料可被致密化且被转换成固体材料，填充内部腔且形成涡轮机构件的内芯体。
本文所公开的主题的示例性实施例提供了利用粉末材料填充内部腔，以及通过高温等静压(即所谓的“热等静压(hipping)”)来致密化粉末材料。
在密封内部腔之前，气态物质可从半成品涡轮机构件移除。
在一些实施例中，半成品构件的该或者各个内部腔设有与表皮部分的外部(即，通过由添加制造获得的组装节段形成的半成品涡轮机构件的固体部分)连通的两个孔口。双孔口使得利用可流动的松散材料填充内部腔更容易，因为可流动的松散材料可穿过一个孔口引入，且气态物质从另一孔口排出。
涡轮机构件的各个节段的添加制造过程步骤继而可包括以下步骤：
在目标表面处分配第一粉末材料的层；
将能量束引导至该层处，且沿着包围未熔融的粉末材料的内部区域的周边区域熔融粉末材料；
对于多个层重复步骤(a)到(b)，在各个层中形成的周边区域与之前形成的层的周边区域熔合，从而产生构件的节段的表皮部分；
冷却构件的节段，并且从其内部体积移除未熔融的粉末材料。
在特别有利的应用中，该方法可用于制造涡轮机叶轮，诸如但不限于用于涡轮泵以及涡轮-压缩机或者其它涡轮机的离心叶轮。该方法可有利地也用于制造向心涡轮机的构件，诸如用于涡轮-膨胀器以及涡轮的叶轮。本文所公开的主题的实施例涉及制造叶轮，其提供了具有毂的盘和从盘延伸的多个叶片，且在成对的相邻的叶片之间形成流动通路。在一些实施例中，带护罩的叶轮可利用本文所公开的方法来制造。
通过分开地制造涡轮机构件节段，以及组装节段来形成中间半成品涡轮机构件，然后其利用可流动的松散材料来填充并且经历随后的致密化和凝固，可使用比较小的添加制造机器和设备来制造相对大的涡轮机构件，诸如大的离心叶轮。
用于各个涡轮机构件节段的外表皮部分的添加制造的粉末材料通常是金属粉末。
根据一些实施例，用于填充半成品涡轮机构件的内部腔的可流动的松散材料可为粉末材料。在本文所公开的实施例中，金属粉末可用于填充内部腔。
用于填充半成品涡轮机构件的内部腔的粉末材料可为金属粉末。但是，并不排除使用陶瓷材料。
如果期望减小构件重量，例如用于低温应用，可流动的松散材料可包括聚合物基材料。例如可使用热塑性聚合物材料。在其它实施例中，也可采用热固性聚合物。例如环氧树脂，聚酰亚胺，BMI(双马来酰亚胺)或者其它聚合物材料都是用于本文所述的应用中的合适的聚合物材料。
根据另外的实施例，可流动的松散复合材料包括塑料材料，且可使用散布在其中的陶瓷微粒。根据一些实施例，可使用从10nm到250微米大小的微粒。
在一些实施例中，聚合物或者复合的可流动的松散材料以粉末或者液体穿过表皮注射到内部腔中。然后施加能量，促使材料固化，因此形成致密化且凝固的芯体。在一些实施例中，能量以热的形式施加。聚酰亚胺可在典型地低于500°C的温度下固化。环氧树脂可在低于250°C的温度下固化。
根据一些实施例，涡轮机构件的分开的节段利用第一金属粉末制造，且半成品涡轮机构件的至少一个内部腔填充有第二金属粉末，第二金属粉末不同于第一金属粉末。例如，第一金属粉末具有小于第二金属粉末的颗粒大小。在一些实施例中，第一金属粉末具有10与48微米之间的颗粒大小。在一些实施例中，第二金属粉末具有50与100微米之间的颗粒大小。
根据本文所公开的方法的可行的实施例，第一金属粉末和第二金属粉末具有不同的化学成分。例如，第一金属粉末可为或者可包括主要百分比的镍基超合金粉末或者钛合金粉末。第二金属粉末可为或者可包括主要百分比的钢粉末。在其它实施例中，钢可用于通过添加制造制成的外表皮，而较轻的材料(诸如铝合金)可用于由热等静压制成的内芯体。
根据一些实施例，该方法可进一步包括以下步骤：
设置延伸穿过包围至少一个内部腔的表皮的至少两个孔口；
穿过孔口中的一个利用金属粉末填充该至少一个内部腔，以及从上述孔口中的另一孔口移除气态物质；
密封地闭合孔口。
在一些实施例中，该方法进一步包括以下步骤：在各个孔口处提供空冒口；以及利用金属粉末填充冒口。
密封地闭合孔口的步骤可包括密封地闭合填充有金属粉末的冒口的步骤。
当涡轮机叶轮根据本文所公开的方法来制造时，可在叶轮毂处设置内部腔，其是叶轮的最大块的部分。可在叶轮进口中设置填充有粉末材料或者其它可流动的松散材料、且之后经历热等静压或者致密化和凝固的另外的内部腔。
在一些实施例中，通过添加制造来制造的单个叶轮节段可包括毂和盘部分以及叶片。如果叶轮是带护罩的叶轮，各个叶轮节段可包括护罩的一部分。
叶轮可包括分离器(splitter)，即布置于限定在相邻的叶片之间的流动通路中的较短的叶片。各个叶轮节段可包括一个或更多个分离器。
特征和实施例在下文中公开，且在形成了本描述的一体部分的所附加的权利要求中进一步阐述。以上简要描述阐述了本发明的各种实施例的特征，以便以下详细描述可得到更好的理解，并且可更好地了解对现有技术的当前贡献。当然，存在本发明的其它特征，其将在下文中进行描述，且将在所附的权利要求中阐述。在这方面，在详细阐述本发明的若干实施例之前，要理解的是，本发明的各实施例在它们的应用方面并不局限于以下说明中阐述或者附图中所示的构造的细节以及构件的布置。本发明能够有其它实施例，且能够以各种方式实践和执行。此外，将理解的是，本文中所使用的措词和术语是为了描述的目的，且不应当认为是限制性的。
这样，本领域技术人员将了解该公开所基于的构思可以容易地用作设计用于实施本发明的若干目的的其它结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是将权利要求视为在它们并不偏离本发明的精神和范围的程度上包括这样的等效构造。
附图说明
本发明的所公开的实施例及其所伴随的优点中的许多的更完整的了解将在结合附图考虑时通过参照以下详细描述得到更好地理解而容易地获得，在附图中：
图1显示了离心压缩机叶轮的示例性实施例的轴侧投影图；
图2显示了图1的叶轮的节段；
图3显示了添加制造机器的示意图；
图4显示了在利用金属粉末填充叶轮的空内部腔之前、制造过程的中间步骤期间图1的叶轮的截面图；
图4A显示了图4的细节A的放大，且图4B显示了图4的细节B的放大；
图5显示了在高温等静压步骤之后、制造过程结束时的图1的叶轮的截面图。
具体实施方式
示例性实施例的以下详细描述参照附图。不同的图中的相同的参考标号表示相同的或者相似的元件。另外，附图不一定按比例绘制。此外，以下详细描述并不限制本发明。而是，本发明的范围由所附的权利要求限定。
在整个说明书中对“一个实施例”或者“一实施例”或者“一些实施例”的参照表示关于一实施例所描述的特定的特征，结构或者特性被包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中不同地方出现短语“在一个实施例中”或者“在一实施例中”或者“在一些实施例中”并不一定参照相同的(多个)实施例。此外，特定的特征，结构或者特性可在一个或更多个实施例中以任何合适的方式组合。
下文中，本文所公开的主题的示例性实施例是关于用于离心涡轮机(特别是离心压缩机)的叶轮的制造而描述的。在其它实施例中，本文所公开的新颖的特征可应用于制造其它涡轮机构件，特别是不能通过添加制造作为单件来制造的相对大的构件。
图1显示了用于离心压缩机的叶轮1的轴测示意图。在图1中所显示的实施例中，叶轮1包括盘3和护罩5。叶片7附接到盘3的前表面，并且从盘3延伸到护罩5。中心孔9形成在毂11中，毂11形成盘3的一体部分。各个叶片在叶轮入口处具有前缘7L，且在叶轮出口处具有后缘7T。
流动通路13形成在叶轮盘3与叶轮护罩5之间，且通过相邻的叶片7而彼此分开。
护罩5形成包围叶轮1的入口的叶轮进口5E。
如图1中所示，叶轮1分成多个节段或者区段1S。各个节段1S可包括护罩5的部分5P。各个节段可进一步包括盘3的部分3P和一个叶片7。沿着护罩的线S1和沿着盘的线S2表示分开相邻的叶轮节段1S的接口。
各个叶轮节段1S可如在下文参照图3所描述的通过添加制造来制造。图2显示了具有相应的护罩部分5P，盘部分3P以及带有相应的前缘7L和后缘7T的叶片7的叶轮节段1S的示意轴侧投影图。根据图2，各个叶轮节段1S还包括叶轮毂11的部分11P。
在图2中所示的实施例中，叶轮节段1S具有两个大块的区域，即空的较大截面的区域。更具体地，在图2中所示的实施例中，空部分或空体积11V设于毂部分11P中。另外的空体积5V设在叶轮进口5E处。空体积11V和5V两者可由相应的表皮部分11S和5S包围。一旦各种叶轮节段1S已经被组装而形成半成品叶轮，则那些空体积11V和5V就将在随后的制造步骤中由金属粉末填充。
图3是可用于制造各个分开的叶轮节段1S的添加制造机器的示意图。如本领域技术人员已知的，添加制造过程是这样的过程：其中具有复杂的形状的物品从金属粉末开始一层接一层地制造，使用源能量使金属粉末局部地熔融。在图3的实施例中，能量源是电子束枪。在其它实施例中，能量源可为激光。
图3的添加制造机器整体标识为100。添加制造机器的结构和操作本身是已知的，且在本文中将不会很详细地描述。简言之，图3的添加制造机器100包括能量源，其在本文所公开的示例性实施例中包括电子束枪101，电子束枪101包括产生电子束EB的电子发射器103。电子束EB指向布置在电子束枪101之下的目标表面TS。沿着电子束路径，可布置聚焦线圈105和偏转线圈107。聚焦线圈105将电子束聚焦在目标表面TS上，而偏转线圈107控制电子束EB沿着一定型式的运动，根据该型式，粉末材料必须被熔融和凝固。计算机装置109控制偏转线圈107，以及电子束EB的运动。电子束EB的运动由计算机装置109基于表示将要制造的三维产品的文件的数据来控制。
在能量源101之下，布置有封闭结构111。封闭结构111可与温度控制装置(例如包括113处示意性地显示的加热器，例如电加热器)组合。可动的工作台115可布置在封闭结构111中。该可动的工作台115可受控制来根据双箭头f115竖直地运动。可动的工作台115的竖直运动可由计算机装置109控制。粉末材料容器117布置在目标表面TS之上，并且受控制来根据双箭头f117水平地运动，例如在计算机装置109的控制之下。
由添加制造机器100执行的添加制造过程可概述如下。通过沿着放置在目标表面TS的高度处的可动的工作台115根据箭头f117移动粉末材料容器117一次或更多次，来自粉末容器117的第一层粉末材料分布在可动的工作台115上。一旦已经分布第一层粉末材料，电子束枪101就被激活，且电子束EB受偏转线圈107控制，以便局部地熔融层的受限的部分(对应于将要制造的产品的截面)中的粉末材料。在熔融之后，容许粉末材料冷却和凝固。将要制造的产品的截面的边界之外的粉末材料保持处于粉末形式。
一旦第一层已经如上所述处理，可动的工作台115就被降低，且随后的粉末材料层就分配在第一层的顶部上。第二层粉末材料继而选择性地被熔融，且随后容许来冷却和凝固。熔融和凝固执行而使得各个层部分将粘附到之前形成的层部分上。通过在一个粉末材料层上随后添加另一个粉末材料层，以及选择性地熔融和凝固对应于产品的随后的截面的层部分，该过程逐步地重复，直到整个产品形成。
一旦产品已完成，没有熔融和凝固的粉末材料就可被移除和回收。
上述过程可借助于加热器113在受控制的温度条件下执行。封闭结构111内的温度受控制，使得整个过程以高温来执行，且实质上在制造循环完成时没有残余应力残留在产品中。在构造过程完成后，可容许产品遵循冷却曲线而从处理温度冷却到环境温度，这会防止最终产品中的残余应力。
优选地，封闭结构111的内部保持处于严厉的真空条件下，使得防止粉末材料和熔融的材料进行的氧吸收。
在图3的图示中，叶轮节段1S示意性地显示为处于以上概述的添加制造过程中的中间步骤中。
一旦叶轮1的分开的叶轮节段1S已通过添加制造而如上文简述的那样来制造，该多个叶轮节段1S就被组装在一起，且彼此连接。根据一些实施例，叶轮节段1S可焊接，钎焊，铜焊或者通过任何合适的技术而连接。特别有利的实施例提供了将叶轮节段焊接或者铜焊至彼此。组装的叶轮节段1S形成中间半成品构件，即半成品叶轮，其特征在于一个或更多个内部腔，该一个或更多个内部腔对应于组装的叶轮节段1S的空体积。如果叶轮节段1S在各个毂部分11P处设有空体积11V，半成品构件将包括叶轮1的毂部分内部的包围叶轮1的旋转轴线A-A的环形内部空腔。在图2中所示的实施例中，各个叶轮节段1S还在叶轮进口5E处具有空体积5V，且因此半成品构件将也具有这样的内部空腔：其绕着叶轮进口5E的旋转轴线A-A环形地发展。
图4显示了沿着包含叶轮1的旋转轴线A-A的平面截取的半成品叶轮的截面图。通过连结组装的叶轮节段1S的空体积11V和5V形成的内部空腔在图4中标记为11C和5C。
制造过程的接下来的步骤提供了利用金属粉末填充内部空腔11C和5C，金属粉末随后将借助于高温等静压而被致密化和凝固。
如图4中最佳地显示的，各个内部空腔11C和5C由相应的表皮11S和5S包围，表皮11S和5S通过焊接或者以另外的方式连结由上述添加制造过程所产生的叶轮节段1S而获得。一旦叶轮节段1S已经沿着线S1和S2组装和连结在一起，因此而形成的各个内部空腔11C和5C将由其相应的表皮部分11S和5S完全地包围和封闭。
为了利用金属粉末填充各个空内部腔11C和5C，穿过相应的表皮部分11S和5S而提供了孔口。孔口将空内部腔11C和5C和环境连接。在图4中以及在图4A的放大中，显示了两个这样的孔口21和23，它们将形成毂11的中央的大块的部分的内部空腔11C与周围环境连接。在一些实施例中，如图4A的放大中最佳地显示的，孔口21设有所谓的冒口21A，形成金属粉末储器，以用于下文将变得更清晰的目的。以类似的方式，孔口23也可设有冒口23A。
可通过重力以及振动叶轮1而有助于内部空腔11C的填充。金属粉末可穿过两个孔口21和23中的一个被传送到内部空腔11C中，而空气或者其它气态物质穿过上述两个孔口21，23中的另一个而排出。在一些实施例中，可设有多于两个孔口，它们沿着内部空腔11C的环形延展而布置在合适的位置上。
在一些实施例中，通过添加制造来制造的叶轮节段1S可制造成使得在邻接的空体积11V和/或5V之间形成分隔壁。在这种情况下，内部空腔11C和/或5C可通过中间隔板被细分成两个或更多个子腔。在这种情况下，内部腔11C或者5C的各个分隔物优选设有两个孔口。然而，优选地，叶轮节段1S的形状使得一旦它们组装在彼此上，就产生了单个环形内部空腔11C和单个环形内部空腔5C。这两个环形形状的内部空腔11C，5C可借助于用于各个腔的两个孔口填充有金属粉末。
如以上关于空腔11C所公开的，填充内部空腔5C是通过重力以及可能地振动来进行的，借此空气或者其它气态物质可穿过两个孔口25，27中的一个或者另一个从内部空腔5C的内部排出。
在附图中所显示的实施例中，仅仅设置了两个内部空腔5C和11C。然而，在其它实施例中，可设有不同数量的腔。例如，可在叶轮毂11处设置仅仅一个内部空腔11C，而叶轮进口5E可通过添加制造来实心地制造而没有腔。在其它实施例中，多于两个空体积5V，11V可通过添加制造形成于各个叶轮节段1S中，使得在叶轮节段组装到彼此之上以后，多于两个内部空腔5C和11C留在半成品叶轮中。
概括地讲，在各个分开的叶轮节段1S的添加制造期间，可使空内部体积留在上述叶轮节段1S的各个大块的部分中。叶轮节段的较薄的部分，诸如特别是叶轮盘3的径向最外部部分以及护罩5的径向最外侧部分，可整体地通过添加制造而形成。
一旦半成品叶轮的内部腔5C和11C已经完全填充有金属粉末，空气或者其它气态物质就可从填充内部腔5C，11C的金属粉末中的空隙去除，使得气态物质完全或者基本完全从内部腔11C和5C去除。这可例如通过将半成品叶轮布置在真空腔室中来实现。一旦空气或者其它气态物质已经从内部腔11C和5C中排出，各个冒口21A，23A，25A，27A的顶端就可密封地闭合，例如通过借助于激光覆层过程来熔融粉末，在顶部上焊接或者铜焊金属部分，施加粘结剂来在顶部上密封金属部分，或者以任何其它合适的方式。
半成品构件现在可经历最终制造步骤，该步骤涉及高温等静压，或者所谓的“热等静压”，其将内部腔中的金属粉末转变成紧致的固体物质。在该步骤中，半成品叶轮1放置在炉中，并且在合适的温度(例如取决于所使用的材料在450与1400°C间的范围中)下加热。压力与热同时被施用，例如借助于供给到炉中的加压惰性气体。例如，通常使用从40MPa到350Mpa的范围中的压力。压力和热的同时施加通过金属粉末中以及容纳在内部腔5C，11C中的金属粉末与包围腔的表皮部分的内部表面之间的接口处的塑性变形，蠕变和扩散结合的组合而消除了内部空隙以及微孔。
固体紧致金属体形成于各个内部腔11C和5C中，内部腔11C和5C填充有金属粉末。
压力和热量由于消除了金属粉末颗粒之间的内部空隙而导致金属粉末的致密化和内部腔11C和5C内部的金属粉末的体积减小。该体积减小通过容纳在冒口21A，23A，25A和27A中的金属粉末来补偿。容纳在冒口中的金属粉末流动到内部腔11C，5C中，使得将不会出现包围内部腔11C和5C的外表皮11S和5S的任何变形。因此，在生产叶轮节段1S期间通过添加制造产生的表皮的外部形状和尺寸高度地维持。
图5显示了截面图，其类似于最终叶轮的图4的截面图。
经历高温等静压的金属粉末产生一定体积的固体金属，其会改进不同的叶轮节段1S之间的粘结，使得各种叶轮节段之间的结合得以增强。因此获得了具有高机械抗性的本体。
在一些实施例中，用于制造单个叶轮节段1S的金属粉末可与用于填充半成品叶轮的内部腔的金属粉末相同。然而，本文所公开的结合了添加制造和热等静压的混合制造方法可有利地结合不同的金属粉末材料而用于两个制造阶段。第一金属粉末可用于添加制造步骤，而不同的第二金属粉末可用于填充内部腔和随后的热等静压。选择材料的最合适的化学和物理特性因而变得可能。在一些实施例中，较细的金属粉末可用于叶轮节段1S的表皮部分的添加制造，而较粗的金属粉末可用于腔填充和热等静压。在一些实施例中，用于表皮部分的金属粉末的平均颗粒大小在10微米与48微米之间，而50-100微米的平均颗粒大小可用于叶轮的芯体部分，即用于填充内部腔以及热等静压。
双步骤制造方法的另外的优点来自于针对叶轮的表皮和芯体选择具有不同的化学特性的材料的选项。取决于叶轮的最终用途，不同的材料可用于实现最佳的折衷，例如在机械和/或化学抗性与重量之间。下表概述了可能的不同的金属合金，它们可相应地用于叶轮的表皮(通过添加制造而制造的外部部分)以及用于叶轮的芯体(填充的且热等静压的内部腔粉末)，以及通过相应的组合所实现的优点：
。
第一列的一组中所列出的各单个材料可与第二列中的对应组的材料中的任何一个组合。
虽然本文所述的主题的公开的实施例已经在附图中显示，且在上文中特别地以及详细地结合若干示例性实施例进行了充分描述，但对本领域技术人员将显而易见的是，许多修改、改变和省略都是可行的，而不会本质上偏离本文所阐述的新颖的教导、原理以及构思，以及所附的权利要求中所阐述的主题的优点。因此，所公开的创新的合适的范围应当仅仅通过所附的权利要求的最宽泛的解释来确定，以便包含所有这样的修改、改变以及省略。各种实施例的不同的特征、结构以及手段可不同地组合。

Claims (29)

1.一种用于生产涡轮机构件的方法，包括以下步骤：
(a) 通过添加制造来生产所述涡轮机构件的多个分开的节段，所述分开的节段的至少一些具有表皮，所述表皮包围对应于所述涡轮机构件的大块部分的至少一个空体积；
(b) 将所述涡轮机构件的所述分开的节段组装在一起，形成半成品构件，所述节段的所述空体积形成所述半成品构件中的至少一个内部腔；
(c) 利用可流动的松散材料填充所述半成品构件的所述至少一个内部腔；
(d) 密封地闭合填充有可流动的松散材料的所述至少一个内部腔；
(e) 致密化以及凝固所述至少一个内部腔中的所述可流动的松散材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述涡轮机构件的所述节段利用第一粉末材料制造。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一粉末材料是第一金属粉末。
4.根据权利要求1、2或者3所述的方法，其特征在于，所述可流动的松散材料是第二粉末材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二粉末材料是第二金属粉末。
6.根据权利要求4或者5所述的方法，其特征在于，所述第二粉末材料不同于所述第一粉末材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一粉末材料具有小于所述第二粉末材料的颗粒大小。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述可流动的松散材料通过高温等静压而致密化以及凝固。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一粉末材料具有10与48微米之间的平均颗粒大小，而所述第二粉末材料具有50与100微米之间的平均颗粒大小。
10.根据权利要求5至9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一粉末材料和所述第二粉末材料具有不同的化学成分。
11.根据权利要求2至10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一粉末材料是超合金粉末。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述超合金选自由镍基超合金和钛合金组成的集合。
13.根据权利要求4至12中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第二粉末材料是选自由不锈钢、碳钢、镍基超合金、钛合金、铝合金组成的集合的粉末。
14.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于，所述可流动的松散材料是可固化的材料，且其中，所述可流动的松散材料通过固化而致密化以及凝固。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置延伸穿过包围所述至少一个内部腔的表皮的至少两个孔口；
穿过所述孔口中的一个利用可流动的松散材料填充所述至少一个内部腔，并且从所述孔口中的另一个移除气态物质；
密封地闭合所述孔口。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在各个孔口处设置空冒口；以及
利用可流动的松散材料填充所述冒口；
且其中，密封地闭合所述孔口的步骤包括密封地闭合填充有可流动的松散材料的所述冒口的步骤。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述涡轮机构件是包括具有毂的盘以及从所述盘的表面延伸的多个叶片的离心或者向心涡轮机的叶轮。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述至少一个内部腔位于叶轮盘的所述毂中。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述叶轮进一步包括护罩，所述叶片连接所述盘与所述护罩，并且在它们之间延伸。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述护罩包括填充有在所述致密化步骤中被致密化的可流动的松散材料的另外的内部腔。
21.根据权利要求17至20中的任一项所述的方法，其特征在于，各个分开的节段包括所述叶片中的一个以及所述叶轮的所述盘的一部分。
22.在权利要求21从属于权利要求19或20时，根据权利要求21所述的方法，其特征在于，各个节段包括所述护罩的一部分。
23.一种涡轮机叶轮，包括具有毂的盘，以及从所述盘延伸的多个叶片，其中所述盘至少包括填充有致密化的和凝固的材料、由表皮包围的大块部分。
24.根据权利要求23所述的涡轮机叶轮，其特征在于，所述大块部分具有绕着所述叶轮的旋转轴线的环形延伸部。
25.根据权利要求24所述的涡轮机叶轮，其特征在于，所述大块部分位于所述盘的所述毂中。
26.根据权利要求23、24或25所述的涡轮机叶轮，其特征在于，还包括护罩，所述叶片连接所述盘与所述护罩，并且在它们之间延伸。
27.根据权利要求26所述的涡轮机叶轮，其特征在于，在所述护罩中设置另外的大块部分，所述另外的大块部分填充有致密化和凝固的材料，且由表皮包围。
28.根据权利要求23至27中的任一项所述的涡轮机叶轮，其特征在于，所述致密化且凝固的材料是致密化且凝固的粉末材料。
29.根据权利要求23至27中的任一项所述的涡轮机叶轮，其特征在于，所述致密化且凝固的材料包括固化的树脂。
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