CN107866663B - 制造或修理旋转机械部件的方法及用其制造或修理的部件 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于制造旋转机械的部件的方法，所述部件沿轴向方向（A）以及沿垂直于所述轴向方向（A）的径向方向（R）延伸，并且具有至少一个内部通道（7），所述内部通道（7）从处于所述部件的中心（6）的芯部（K）的第一端（72）延伸，并且延伸到处于所述部件的径向限制表面（42）处的第二端（71），并且所述内部通道（7）至少部分地封闭，其特征在于，提供了坯件（10），其包括所述部件的所述芯部（K），并且所述坯件（10）在所述径向方向（R）上受外表面（11）限制，其中，所述坯件（10）在第一减材过程步骤中以如下方式进行减材处理，即：外轮廓（AK）在所述外表面（11）的区域中被精加工，该外轮廓至少沿所述径向方向（R）延伸，以及所述通道（7）的一部分被制造，所述部分至少部分地在所述坯件（10）中径向延伸到所述第一端（72），并且随后，所述通道（7）借助于在所述坯件（10）上的累积过程来完成。此外，还提出了用于修理的相应方法以及用这样的方法来制造或修理的部件。

Description

制造或修理旋转机械部件的方法及用其制造或修理的部件

技术领域

本发明涉及用于制造旋转机械的部件的方法。本发明还涉及用于修理旋转机械的部件的方法，以及涉及使用这样的方法来制造或修理的旋转机械的部件。

背景技术

在例如泵、涡轮机、压缩机、压实机或膨胀机之类的旋转机械的制造中，已知通过加工过程或通过切削过程，例如通过铣削，来由坯件精制旋转转子、泵叶轮、叶轮以及固定扩散器或导轮作为部件。在这样做时，坯件可以作为固体材料存在，或者可以已通过初步成形过程预处理。

这样的方法例如从EP-B-2 012 957中是已知的。那里提出的方法特别是特征在于允许部件的机加工制造，也就是说，部件至少基本上借助于加工装置由坯件作为一个整体形成期望的最终形式。利用这样的整体制造，例如借助于焊接的部件的预处理部分的组装不再是必要的。这是特别有利的，因为焊接接缝或其他接合处在操作状态下的部件的高载荷部分处可能是弱点，这种弱点可能是部件的裂纹或例如由于腐蚀引起的另一种损坏的原因。

因此，在不组装各部分的情况下的加工制造是有利的，特别是在高载荷部件的情况下。这就是为什么，这样的部件，例如泵的转子（叶轮）由固体材料制成，这取决于应用，例如，高强度不锈钢、超合金、其他合适的金属或金属合金或例如陶瓷材料的非金属材料的应用，并且叶轮的叶片和通道由这种材料通过切割过程、例如通过铣削精制而成。

如EP-B-2 012 957中已经解释的，有时部件作为一个整体的加工制造由于纯几何原因是不可能的。例如，当转子（叶轮）被设计为被覆盖或封闭的叶轮时可能是这种情况。在这样的设计中，叶轮包括护罩，在该护罩上布置有叶片，并且叶轮还包括在背离护罩的一侧处完全或至少部分地覆盖叶片的盖板。因此，在叶片之间形成至少部分地封闭的通道，这些通道各自从叶轮的中心延伸到其外部的径向限制表面。

即使考虑到这些通道可以相应地由坯件铣削出，或者通过加工在两侧上进行处理，这意味着从叶轮的内部以及还通过加工装置从其径向限制表面，但明显的是，几何形状在这里受到限制，并且在许多情况下，加工制造作为一个整体是不可能的或至少是不经济的。

在这样的情况下，如果由于纯几何原因而不再可能或可行地由固体材料整体地铣削出叶轮，则现有技术是通过加工来初始地由坯件精制出护罩和叶片。然后，叶片之间的通道是完全开放的通道，其可以按照简单的方式来制造。随后，例如通过焊接将盖板相应地放置和联接到护罩或叶片。

替代地，还已知的是，通过例如通过放电加工（EDM：electrical dischargemachining）的侵蚀方法来制造不能铣削出的通道的区域。然而，这些方法一般比较慢且昂贵。

通过铸造来制造具有内部通道的这种部件也是现有技术，其中，内部通道相应地通过模具或铸造芯的适当设计来制造。然而，铸造部件具有以下缺点，即：在铸造期间，例如在结构条件下，可能会产生对部件的弹性和稳定性具有负面影响的缺陷。此外，在铸造过程期间，可以实现的表面质量以及不能铣削的区域的尺寸精度通常受到限制。

在EP-A-2 669 042中，提出了一种用于加工制造封闭式叶轮的方法，其将待处理的部件（叶轮）分成在分离表面处相遇的两个子体积。结果，该子体积被限定为使得分离表面不包括或相交于通道的限制表面，并且可以借助于加工方法由之后包括完成的通道的第一子体积整体地精制通道，例如通过铣削。随后仅作为盖板的一部分的第二子体积被制造为单独的部分，并且在完成之后联接到第一子体积，或者第二子体积通过增材处理方法，例如通过堆焊，来构建在第一子体积上。因此，应当可以通过加工制造来完全制造这些通道。然而，这种方法仍然受到几何限制。

借助于封闭的叶轮解释的这个问题也存在于具有内部通道的其他部件，该内部通道的位置或几何形状使得加工制造作为一个整体是不可能的并且不可行，特别是由于几何原因。这里提到的示例是封闭的导轮、扩散器或涡轮叶片中的冷却通道，该冷却通道例如用于冷却空气。

发明内容

因此，基于这种现有技术，本发明的一个目的在于提出用于制造旋转机械的部件的另一种方法，该部件具有至少一个内部通道，借助于该方法，特别地，可以制造如下部件，即：由于几何原因，该部件作为一个整体不允许加工制造通道。此外，本发明还预期提出相应的部件。

满足该问题的本发明的目的的特征在于根据本发明的用于制造旋转机械的部件的方法、用于修理旋转机械的部件的方法以及利用这些方法制造或修理的旋转机械的部件。

根据本发明，提出了一种用于制造旋转机械的部件的方法，所述部件沿轴向方向以及沿垂直于所述轴向方向的径向方向延伸，并且具有至少一个内部通道，所述内部通道从处于所述部件的中心的芯部的第一端延伸，并且延伸到处于所述部件的径向限制表面处的第二端，并且所述内部通道至少部分地封闭，其中，提供了坯件，其包括所述部件的所述芯部，并且所述坯件在所述径向方向上受外表面限制，其中，所述坯件在第一减材过程步骤中以如下方式进行减材处理，即：外轮廓在所述外表面的区域中进行精加工，该外轮廓至少沿所述径向方向延伸，以及所述通道的一部分被制造，所述部分至少部分地在所述坯件中径向延伸到所述第一端，并且随后，所述通道借助于在所述坯件上的累积过程来完成。

在本发明的框架内，所述芯部呈现为部件的内部通道联接部件的中间区域的区域。优选地，但非必要的，所述芯部包括轴向轴线A、部分的叶片以及部分的护罩和盖板。

因此，根据本发明的方法以有利的方式将其中从坯件去除材料的减材过程与其中施加材料的增材或累积过程相结合。在这种情况下，仅通道的一部分通过加工过程来制造，这是因为通道的其余部分通过累积过程产生。当然，特别优选的是，也可以在两个累积子步骤之间进行用于精加工的减材过程步骤。由于这种结合，可以产生具有至少几乎任何期望的几何形状的通道。

这里，累积过程是如下过程，即：其中，该过程直接由无定形或中性形状的材料进行，例如通过熔化。

由于借助于减材过程在外表面的区域中精制外轮廓，该轮廓至少沿径向方向延伸，所以可以按照最优的方式借助于在坯件上的累积过程来完成通道。因此，特别确保了材料可以在累积过程中被可靠地施加，这是因为可以以最优的角度进行材料施加。这对通道的最优制造以及对待施加的材料的使用具有积极的影响。

因此，外轮廓具有外轮廓表面，该表面的法线相对径向方向以从0至180°的角度延伸。通道可以沿表面法线的方向在外轮廓表面之上构建并完成。

由于坯件的外表面在径向方向上的尺寸小于完成的部件的限制表面在径向方向上的尺寸，因此特别是部件的径向外部部分通过累积过程来制造，例如通道的邻接限制表面的部分，并且该部分包括通道的第二端。在径向方向上的这种累积过程特别地具有优点，即：于是在累积过程期间通常不需要或仅需要制造略微重叠的结构，这在程序方面是特别有利的。

由于坯件不需要通过铸造来处理，因此坯件可以有利地由锻造材料构成，该锻造材料随后通过加工来处理。锻造材料的所有优点都被加工过程维持。在这样做时，处于所述外表面的区域中的外轮廓以及所述通道的一部分在第一减材过程步骤中通过加工来制造，该轮廓至少沿所述径向方向延伸，所述部分至少部分地在坯件中径向延伸到所述第一端。因此，在完成第一减材过程步骤之后，完成在径向方向上延伸的外轮廓和通道的一部分，其相应地开始于坯件或部件的中心的芯部的第一端，并且该通道延伸到坯件的外表面。第一减材过程步骤可以包括从坯件的外表面的铣削或从坯件的中心的铣削。特别地，也可能的是，第一减材过程步骤相应地既包括从中心向外的铣削或加工过程，并且还包括从坯件的外表面的铣削。

在完成第一减材过程步骤后，通过累积过程完成通道，并使部件处于其最终形式。

根据一个特别优选的实施例，所述第一减材过程步骤以如下方式进行，即：该外轮廓包括部件的部分盖板和/或部件的部分护罩。因此，借助于所述累积过程大幅简化了通道的完成，这是因为更高百分比的表面可用于施加材料。

该累积过程优选地逐层进行。因此，可能的是，所述累积过程至少沿垂直于所述轴向方向的方向逐层进行。当然，也可能的是，所述累积过程附加地沿所述轴向方向逐层进行。此外，还可能的是，所述累积过程附加地沿相对于所述径向方向以角度Alpha（α）延伸的周边方向（peripheral direction）逐层进行。在这样做时，角度α为0至180°，优选为30°至150°，特别优选为60°至120°。

在一个优选实施例中，所述部件包括多个内部通道，其中，每个通道从所述坯件的芯部的第一端延伸到处于所述部件的径向限制表面处的第二端，其中，相邻的通道相应地被分隔壁分隔。由此，在每种情况下，每个通道的通道的一部分在第一减材过程步骤中被制造，该部分从通道的相应的第一端延伸到坯件的外表面中，并且其中，每个分隔壁和每个通道仅借助于累积过程完成。

优选地，坯件是固体，并且特别是旋转对称体。但是圆柱形的轴向和贯通孔可以优选地被设置在坯件的中心，该孔被用于例如将完成的部件固定在轴上，例如固定在泵的驱动轴上。即，所述坯件优选地在所述第一减材过程步骤之前具有中心孔，所述孔径向向内布置，使得在所述部件的完成状态下，布置在所述中心中的通道的每个第一端通过环状体与所述中心孔分离。

另一优选的方式是所述累积过程包括若干增材过程步骤，以便接连地构建所述部件。特别优选的是，如果在所述增材过程步骤之间进行至少一个另外的减材过程步骤。在该另外的减材过程步骤中，已在先前的增材过程步骤中构建的结构可以例如通过铣削、磨削或抛光来再处理。借助于这种方式，可以实现表面优化，或者可以实现特别好的几何保真度。

现今的加工装置是已知的，利用其可以进行增材过程，例如激光堆焊，以及还可以进行减材过程，例如铣削或磨削。这样的装置具有不同的加工头，例如可自动改变的加工头，其中，一个加工头被设计成用于例如激光堆焊，而另一个加工头被设计成用于铣削。特别地，这样的加工装置允许减材和增材处理方法之间的快速和容易的改变，而不需要将待处理的工件重新夹持或转移到另一个处理站中。这允许部件的特别快速、成本有效和高质量的制造，该部件被非常精确地处理。

一种可能的变体是所述部件在所述第一减材过程步骤之后逐个部分地被构建，并且其中，优选地首先仅完成每个分隔壁。因此，例如，在完成第一减材过程步骤之后，首先，通道之间的所有分隔壁被完全构建，并且随后，构建仍然缺失的部分，例如将通道变成封闭通道的那些部分。

由于程序原因特别优选的是，即：所述累积过程借助于激光来进行。通过激光堆焊的方法特别适于累积过程。

如果所述部件被设计为旋转机械、特别是泵、涡轮机、压缩机、压实机或膨胀机的叶轮、导轮或扩散器，则这些应用对于实际使用特别相关。

已经表明，根据本发明的方法也可以按照相应的类似方式非常有利地被用于修理旋转机械的损坏或磨损的部件。据此，本发明还提出了一种用于修理旋转机械的部件的方法，所述 部件沿轴向方向以及沿垂直于所述轴向方向的径向方向延伸，并且包括多个内部通道，所述内部通道中的每一个从处于所述部件的中心中的第一端延伸到处于所述部件的径向限制表面处的第二端，其中，相邻的通道相应地被分隔壁分隔，并且所述部件的处于所述限制表面处或处于所述通道中的一个处或处于所述分隔壁中的一个处的损坏区域被识别，其中，此外，坯件通过加工去除或通过分离去除所述损坏区域来制造，所述坯件包括所述部件的所述中心的芯部，并且其中，去除的损坏区域借助于在所述坯件上的累积过程来替换，以便制造所述部件的最终形式。

根据本发明，所述坯件在第一减材过程步骤中以如下方式进行减材处理，即：外轮廓在所述外表面的区域中被精加工，所述外轮廓至少沿所述径向方向延伸。随后，所述通道借助于累积过程在坯件上完成，其中，优选地，所有去除的损坏区域附加地借助于所述累积过程来再次补充。

关于根据本发明的用于修理部件的方法，坯件以与用于制造部件的方法中相应的类似方式来制造，在该坯件上，部件的缺失的部分或区域随后借助于累积过程来制造。关于用于修理的方法，通过去除部件的损坏区域来产生坯件。在通过去除损坏区域来制造坯件之后，坯件原则上对应于在进行第一减材过程步骤之后借助于用于制造部件的方法来制造的坯件。

可以通过加工方法，例如通过铣削或车削，来执行损坏区域的去除。替代地或补充地，可以通过分离过程来去除损坏部分，例如通过冲压、切割、气割或锯切。

用于制造部件的方法以及用于修理部件的方法的另一有利方式在于，至少一种材料被用于所述累积过程，所述材料与构成所述坯件的材料不同。关于累积过程，可以相应地使用一种或多种不同的材料或物质，以便以选择性的方式优化部件在其预定区域中的属性。例如，可能的是，由特别硬或特别耐磨或特别耐腐蚀的材料制造部件的在操作状态下暴露于最高载荷的那些区域。关于泵的叶轮，那些特别超载的地区例如是通道之间的分隔壁（叶片）的径向外部部分，因此为叶片的后缘以及叶轮的径向限制表面的区域。这些区域可以在累积过程中由特别耐磨的材料制成。

当然，也可以在累积过程期间改变材料，由此，例如，最初在累积过程期间使用一种材料，该材料与坯件的材料相同，并且随后，例如，使用其不同的材料，例如用于部件的径向外部区域。

以这种方式，还可以借助于累积过程在部件的各部分或区域上产生层，例如磨损保护涂层。因此，由于这种方式，例如，可以以选择的方式在部件的磨损表面处实现部件的更高硬度。由此，部件的使用寿命增加。关于泵的叶轮，还特别地可以在没有耐磨环的情况下进行，并且通过借助于累积过程产生的涂层来代替它。

本发明还提出了旋转机械的部件，该部件通过根据本发明的方法来制造或修理。

根据所述部件的一个优选实施例，每个分隔壁被设计为叶片。

如果所述部件被特别地设计为旋转机械、特别是泵、涡轮机、压缩机、压实机或膨胀机的叶轮、导轮或扩散器，则这些设计对于实际使用特别相关。

本发明的另外的有利的措施和设计从优选实施方案得到。

附图说明

以下参考实施例和附图来更详细地解释本发明。附图图示了：

图1示出了根据本发明的部件的一个实施例的透视图，该部件按照根据本发明的方法的一个实施例来制造，

图2示出了用于执行根据本发明的方法的一个实施例的坯件的一个实施例的透视图，

图3以沿轴向方向的剖面示出了图2的坯件的剖视图，

图4示出了在完成第一减材过程步骤之后的坯件的一个实施例的透视图，

图5示出了图4的坯件的顶视图。

具体实施方式

根据本发明的方法被用于制造旋转机械的部件，该部件具有至少一个内部通道，该至少一个内部通道从中心向外延伸到该部件的限制表面，并且该通道至少部分地封闭。这里，封闭通道是如下通道，即：除了入口或出口以外，其完全封闭，因此该通道具有管状形状，也就是说，该通道在任何地方受垂直于其主流动方向的一个壁或几个壁限制。相反，开放通道意指如下通道，即：其不受沿垂直于其主流动方向的方向、因此沿垂直于其纵向延伸部的方向的壁限制，相反它是开放的。因此，例如，具有U形或V形壁的通道是开放通道。如果U形轮廓或V形轮廓的开放侧用板来覆盖，则该通道将是封闭通道。

部分封闭的通道是指如下通道，即：其部分设计为封闭通道，并且部分设计为开放通道。在本发明的以下描述中，参考具有示例性质的用于实践的重要示例，其中，部件相应地是涡轮发动机、例如泵的封闭或被覆盖的转子（叶轮）。为了更好地理解，图1图示了根据本发明的部件的一个实施例的透视图，该部件是封闭的叶轮，并且其整体地配有附图标记1。叶轮1可以借助于根据本发明的方法来制造。

部件1或叶轮1相应地沿轴向方向A以及沿与轴向方向A垂直的径向方向R延伸。轴向方向A通常表示当部件1被安装在旋转机械中时通过旋转机械的旋转轴线来确定的方向。所述旋转轴线是在操作状态下旋转机械的转子旋转所围绕的轴线。

叶轮1在操作状态下围绕旋转轴线旋转，该轴线确定轴向方向A。垂直于该轴向方向A的方向被描述为径向方向R。

叶轮1是相对于轴向方向A的旋转对称部件，并且以本身已知的方式包括护罩（shroud）2，利用该护罩2，叶轮1通常被安装或固定在这里未示出的轴或杆状物上，并且叶轮1还包括布置在护罩2上的若干个叶片，以及盖板4，该盖板4至少部分地在相应地背离护罩2的侧面或边缘处覆盖叶片。根据描述（图1），盖板4相对于轴向方向A延伸得比护罩2要高。作为根据描述的结果，内部空间6在叶片上方形成，该空间相对于径向方向R受盖板4限制。该内部空间6在操作状态下呈现为入口，流体通过该入口流动到叶轮1。在每种情况下，在两个相邻的叶片之间存在内部通道7，该通道被设计为至少部分封闭的通道7，并且在此被设计为封闭通道7。

每个通道7从处于叶轮1的中心的第一端72延伸到处于叶轮1的限制表面42中的相应的第二端71，该第一端72通过内部空间6形成。限制表面42呈现为叶轮1的径向外表面，该表面平行于轴向方向A延伸，也就是说，该表面沿径向方向R向外限制叶轮1。“平行于轴向方向A”意指限制表面42的表面法线的每个向量垂直于轴向方向A。限制表面42包括盖板4和护罩2的径向外表面以及称为后缘31的叶片的径向外部闭合边缘。

因此，相邻的通道7各自被分隔壁3隔开，每个分隔壁3在每种情况下形成叶轮1的一个叶片。

根据叶轮1的设计，叶片的闭合边缘相对于径向方向向后移位也是可能的，这意味着它们不在限制表面42中。于是，盖板4和/或护罩2相对于径向方向R相应地突出超过叶片或叶片的闭合边缘。对于涡轮机的转子而言，这样的设计特别地也是可能的，即：其中，叶片的外部闭合边缘通常是前缘。

因此，封闭通道7中的每一个被限制表面8包围，该限制表面8在每种情况下由彼此面对的两个相邻叶片的表面以及由护罩2和彼此面对的盖板4的表面的中间表面段构成，该表面段形成相应的通道7的底部和顶部。由此，叶片各自在两个相邻的内部通道7之间形成分隔壁。每个通道7的第二端71包括端口，相应的通道7利用该端口联接限制表面42。相邻的第二端71沿周边方向各自被后缘31彼此分隔。

叶轮1还具有中心轴向通孔9，其被用于接收杆状物或轴，叶轮1被安装在该杆状物或轴上。

以下参照图2至5更详细地解释根据本发明的方法的一个实施例。

按照根据本发明的方法，首先提供坯件。图2以透视图图示了这样的坯件的一个实施例，其整体地配有附图标记10。该坯件10被设计用于制造图1中所示的叶轮1。为了更好地理解，图3以沿轴向方向A的剖面图示了图2的坯件10的剖视图。

坯件10特别优选地以相对于轴向方向A旋转对称的方式来设计，也如图2和图3中所示。

坯件10具有用于接收杆状物或轴的中心轴向通孔9，叶轮1可被安装在该杆状物或轴上。孔9在其上端（图2中所示）的区域中受环状体21限制，该环状体21绕轴向方向A同轴地延伸。该环状体21在叶轮1的完成状态下形成护罩2的一部分。

坯件10还包括由内部空间6形成的中心，该中心在操作状态下呈现为叶轮1的入口，流体通过该入口流动到叶轮1。内部空间6被设计为坯件10中的腔，该腔绕环状体21旋转对称并且同轴地延伸。该腔在径向内部受环状体21限制。关于径向方向R的外部，形成内部空间6的腔受圆柱形区域41以及沿轴向方向A在下方（图3中所示）联接圆柱形区域41的基本上锥罩形（cone-mantle-shaped）的壁61限制。圆柱形区域41以及壁61被同轴地布置到孔9，并且关于轴向方向A旋转对称。圆柱形区域41在完成的叶轮1（参见图1）中形成盖板4的一部分，即沿径向方向限制内部空间6的那个部分。

坯件10在径向方向R上受外表面11限制，该外表面11在此实施例中被设计为柱体罩形（cylinder-mantle-shaped），并且该外表面11绕轴向方向A同轴地延伸到孔9。因此，外表面11在径向方向R上的尺寸是柱体罩形的外表面11的直径D1。

自然，这样的设计也是可能的，即：其中，坯件10的径向外部的外表面11不是柱体罩表面，而是具有另一种几何设计，例如具有锥罩表面或截头锥体罩表面的形状。在这样的情况下，D1表示外表面11在径向方向R上的最大尺寸，因此表示例如被外表面11包围的最大直径。

坯件10在轴向方向A上的最大尺寸利用高度H1来描述。坯件10的外表面11在轴向方向A上的高度可小于或等于该高度H1。

坯件10以如下方式来设计，即：使得其外表面11的直径D1小于限制表面42在径向方向R上的对应尺寸。限制表面42在径向方向R上的尺寸是叶轮1的外径D2（参见图1）。因此，D1 < D2。

叶轮1在轴向方向A上的高度H2（参见图1）是其在轴向方向A上的最大延伸。

在此实施例中，坯件10的高度H1被测量为使得该高度等于完成的叶轮的高度H2，因此H1 = H2。

当然，测得坯件10的高度H1小于完成的叶轮的高度H2也可能是有利的。例如，可以基于如下标准来做出H1的适当选择，即：部件1的多少体积将要通过累积过程来制造，以及部件1的哪些部分已在第一减材过程步骤中被制造。当然，这取决于待制造的部件1的具体几何形状以及经济因素。

坯件10的外表面11优选地被设计为没有开口的连贯表面。

特别优选的是，坯件10由锻造材料制成，该锻造材料可以是金属或金属合金。因此，例如，钢在其已知的实施例中是合适的，或者铝、钛、镍、镍或钴基合金或者有色金属。当然，锻造材料以外的其他材料也是可能的，例如铸造材料、合成材料或复合材料或者另一种可加工的材料。

坯件10优选地以如下方式来制造或处理，即：使得部分的护罩2以及部分的盖板4已被设计成其期望的最终形式或至少基本上成其最终形式。在这方面，“基本上”意味着后处理当然可以在稍后的阶段进行，例如铣削、车削、磨削、抛光或类似的处理，但实质的设计已在坯件10中完成。优选地，坯件10的至少以下部分以该方式来设计，使得它们基本上具有完成的叶轮的最终形式，即：中心轴向孔9、作为护罩2的一部分的环状体21、作为盖板4的一部分的圆柱形区域41、内部空间6，该内部空间6形成中心并通过坯件10中的腔来实现。此外，在这里描述的实施例中，坯件10的高度H1已经与叶轮1的高度H2基本上相同。

现在对该坯件10执行第一减材过程步骤，该过程步骤在下面解释。图4图示了在完成第一减材过程步骤之后的坯件10的透视图。特别地，借助于加工过程来进行第一减材过程步骤。为了更好地理解，图5附加地图示了图4的坯件的顶视图。

减材过程步骤意味着在这样的过程步骤中，相应地从工件，这里为从坯件10，切削或去除材料。通常情况下，加工过程意指如下过程，即：其中，以碎屑的形式相应地从坯件10或工件去除过多的材料，以便实现期望的几何形式。例如，加工过程是铣削、车削、钻孔、刨削、锉削、磨削、珩磨或研磨，仅提及几个示例。

第一减材过程步骤优选地包括借助于加工装置的铣削，该加工装置包括例如计算机控制的铣削工具。特别优选的是，加工装置至少被设计为五轴铣削工具，利用该五轴铣削工具，由坯件10精制出期望的几何形式。铣削工具通常通过操纵器来引导，该引导是计算机辅助的。外轮廓AK在第一减材过程步骤中在外表面11的区域中被精加工，所述轮廓沿径向方向R延伸。在这样做时，外轮廓AK各自设有外轮廓表面AKF，其表面法线（在图4和图5中用箭头P表示）相对径向方向R以从0°至90°的角度α延伸。此外，一部分由每个通道7来制造，该部分从相应通道的第一端72延伸到坯件10的外表面11中。每个通道7的第一端72联接壁61，这限制内部空间6。由此，每个通道7的端口通向外表面11中的区域被设计为部分封闭的通道部段。这些端口各自被铣削到外表面11中。

也就是说，在完成第一减材过程步骤之后，坯件10包括处于外表面11的区域中的外轮廓AK（参见图4和图5），该轮廓沿径向方向延伸，并且通道的一部分开始于坯件的中心6的芯部K的第一端72并延伸到坯件10的外表面11。在该实施例中，外轮廓AK包括部分的盖板4以及部分的护罩2。

部分的每个通道7在第一减材过程步骤中制造，这意味着在每种情况下，从处于内部空间6的壁61中的通道的第一端72到相应通道通向坯件10的外表面11中的端口的通道部段优选地以如下方式来制造，即：使得它们基本上具有至少它们的最终形式。

由此，坯件10已至少基本上具有完成的叶轮1的最终形式，除了叶轮1的相对于坯件10的外表面11在径向外部布置的那些区域。

要理解的是，第一减材过程步骤可以包括相应地从壁61或从内部空间6铣削，以及从外表面11铣削。

纯加工过程的一个优点在于，由锻造材料制成的坯件10保留了锻造材料的所有正性能（positive properties）。

在完成第一减材过程步骤之后，借助于累积过程来制造部件1的仍然缺失的部分并使部件1形成其最终形式。图1以透视图图示了图2和图3中所示的完成的部件1，这里为被覆盖的叶轮1，该叶轮1由坯件10制成。

累积过程（build-up process）是指如下过程，即：其中，施加无定形（shapeless）或中性形状（neutrally shaped）的材料。在这样做时，例如粉末的无定形材料或例如带形材料的中性形状的材料通常被熔化，以便相应地在坯件上或在已经存在的结构上构建部件1的仍然缺失的部分。因此，累积过程是利用无定形或中性形状的材料的过程。

累积制造包括一个或多个增材过程步骤。也相应地称为生成制造（generativemanufacturing）的增材过程步骤或增材制造意指如下过程步骤，即：其中，在工件上添加或施加材料，所述工件这里为坯件10。借助于化学和/或物理过程，期望的结构通常例如通过在工件上的累积过程，由例如液体或粉末的无定形材料或者由例如带形或线形材料的中性形状的材料在增材制造中产生。对于金属工件而言本身已知的增材制造方法是例如堆焊方法，特别是惰性气体方法，如钨惰性气体焊接（TIG），或激光堆焊，或者等离子体方法，或者选择性激光熔化（SLM选择性激光熔化），或者选择性激光烧结（SLS）。

在完成第一减材过程步骤之后，部件1的仍然缺失的区域借助于累积过程来产生，特别地，这些区域是分隔壁3和通道7的径向外部部分、部分的盖板4以及部分的护罩2。此外，借助于累积过程来制造部分的环状体21和/或部分的圆柱形区域41。

因此，在此实施例中，首先，在相应的外轮廓AK的相应的外轮廓表面AKF处开始累积过程，并且完成通道7。也就是说，累积过程最初沿外轮廓表面AKF的表面法线的方向发生。在完成通道7之后，随后使部件形成其最终形式。

在一个优选实施例中，仍然缺失的部分借助于激光堆焊在累积过程中产生。具有其不同变体的激光堆焊的方法对于本领域技术人员而言是公知的，并且因此不需要进一步解释。

因此，可以逐层地进行坯件10的累积过程。

另一个也优选的实施例是在累积过程中逐个部分地构建部件1，即例如分隔壁3或通道7的覆盖件之类的部件1的各部分在如下意义上接连地构建，即：首先，例如分隔壁的一个部分被完全构建到其最终状态，并且随后，下一个部分被完全构建。重复此过程，直到部件被完成。此外，可能的是，部件1的各部分未完全构建，而是仅逐个部分地构建，换言之，首先构建分隔壁3的一部分，然后是通道7的覆盖件的一部分，然后再构建分隔壁3的一部分，以此类推。在这样做时，可以优选地在部分构建之后进行另一个减材过程步骤。

如已经提到的，根据一个优选实施例，累积过程可以包括以接连的方式来构建部件1的若干增材过程步骤。关于此，特别优选的是，在增材过程步骤之间进行至少一个另外的减材过程步骤。

例如通过加工过程，在该另外的减材过程步骤中可以补偿与期望的几何形状的偏差，该偏差在先前的增材过程步骤中产生。因此，例如，可以在该另外的减材过程步骤中进行铣削或磨削工作，以便去除在增材过程步骤中施加过多的该材料，或者以便均化或磨削相邻层之间的接合部等。

特别优选的是，在每种情况下在两个增材过程步骤之间进行另一减材过程步骤，即，相应地交替或轮流进行增材过程步骤和另一减材过程步骤。这确保了部件1的特别高的质量和精度。

现今的现代加工机是已知的，利用其可以在相同的处理室中进行减材过程步骤以及增材过程步骤，而无需相应地重新夹持坯件10或部件1，或者将它们置入到另一保持器中。坯件10仅被夹持到保持器中一次，并且随后，坯件可以选择性地或交替地以减材或增材的方式来处理。这样的加工机包括若干用于此目的的加工头，它们中的至少一个被设计成用于减材过程，例如作为铣削工具，并且它们中的至少一个被设计成用于增材过程，例如作为用于激光堆焊的装置。在完成增材过程步骤之后，例如，加工机自动改变加工头，并且随后，它可以执行减材过程步骤，且反之亦然。在这样做时，部件1的特别快速和非常精确的制造是可能的。

本发明还提出了一种用于修理旋转机械的损坏或磨损的部件的类似方法。关于用于修理例如泵的叶轮1的旋转机械的部件1的方法，以与上述类似的方式进行，但坯件10相应地由损坏或磨损的叶轮1产生。例如，这可以是叶轮1，其相应的叶片或分隔壁3的后缘31或者通道7的径向外部区域被损坏。关于该方法，在限制区域42处或在通道7处或在分隔壁处识别部件1的损坏区域，进一步通过加工或通过分离去除损坏区域来制造坯件10，该坯件包括部件1的中心，并且借助于在坯件10上的累积过程来替换去除的损坏区域，便制造部件1的最终形式。

根据本发明的用于修理部件的方法的特征特别在于，在第一减材过程步骤中以如下方式对坯件10进行减材处理，即：在外表面11的区域中精制外轮廓AK，该外轮廓至少沿径向方向延伸。随后，通道7借助于在坯件10上的累积过程来完成，其中，附加地，所有去除的损坏区域优选地借助于累积过程来再次替换。

关于根据本发明的用于修理部件的方法，坯件10以与用于制造部件的方法中的类似的方式来制造，在该坯件上部件1的仍然缺失的部分或区域随后借助于累积过程来制造。关于用于修理的方法，这里通过去除部件的损坏区域来产生坯件10。在通过去除损坏区域来制造坯件10之后，坯件原则上对应于在进行第一减材过程步骤之后通过用于制造部件的方法来制造的坯件10（参见图4和图5）。

可以通过加工方法，例如通过铣削，来执行损坏区域的去除。替代地或附加地，还可以通过分离过程来去除损坏区域，例如冲压、切割、气割或锯切。

包括有利的方式和变体的关于用于制造部件1的方法的说明对于用于修理部件1的方法而言按照相同或类似的方式也是有效的。

关于根据本发明的用于制造部件的方法以及根据本发明的用于修理部件的方法，可以将一种或多种材料用于累积过程，该材料与构成坯件的材料不同。当然，也可以在累积过程期间改变材料，从而将不同的材料用于累积过程，例如多达四种不同的材料。因此，例如，第一材料可以被用于第一增材过程步骤，该材料与坯件10的材料相同或不同，并且随后，将第二材料用于另一增材过程步骤，该材料与第一材料不同。

以这种方式，可以产生多个层，例如磨损保护涂层，其用于保护特别是部件的在操作状态下出现最高载荷的这些区域。此处，这样的涂层可以直接在于减材过程步骤中制造的区域上以及在先前的增材过程步骤中产生的区域上产生。

以这种方式，可以在硬度、耐磨性、耐腐蚀性等方面特别地优化部件的区域。

关于泵的叶轮，例如通道之间的分隔壁（叶片）的径向外部区域，因此叶片的后缘以及叶轮的径向限制表面的区域是可能的。于是，这些区域可以在累积过程中由特别耐磨的材料制成。

当然，也可以在累积过程期间改变材料，由此，例如，最初在累积过程期间使用一种材料，该材料与坯件的材料相同，并且随后，例如，使用不同的材料，例如用于部件的径向外部区域。

以这种方式，还可以借助于累积过程在部件的各部分或区域上产生层，例如磨损保护涂层。

因此，由于这种方式，例如，可以以选择的方式在部件的磨损表面处实现部件的更高硬度。由此，部件的使用寿命增加。关于泵的叶轮，还特别地可以在没有可设置在叶轮上的耐磨环的情况下进行，并且可以通过借助于累积过程产生的涂层来代替耐磨环。尽管已相应地参考制造或修理叶轮1来解释了本发明，但是本发明当然不限于该部件1或者它们相应的制造或修理，而是本发明适于多种其他部件1，特别是适于其中设置至少一个内部通道7的部件1，该几何形状不允许以合理的支出由坯件10通过加工或减材地精加工出该通道。

特别地，部件1还可以被设计为叶轮或旋转机械的扩散器，其中，旋转机械可以特别地是泵或涡轮机或压缩机或压实机或膨胀机。

内部通道也可以是例如冷却通道，例如在涡轮叶片中，为例如冷却空气通道。

Claims (19)

1.一种用于制造旋转机械的部件的方法，所述部件沿轴向方向（A）以及沿垂直于所述轴向方向（A）的径向方向（R）延伸，并且具有至少一个内部通道（7），所述内部通道（7）从处于所述部件的中心（6）的芯部（K）的第一端（72）延伸，并且延伸到处于所述部件的径向限制表面（42）处的第二端（71），并且所述内部通道（7）至少部分地封闭，其特征在于，

- 提供了坯件（10），其包括所述部件的所述芯部（K），并且所述坯件（10）在所述径向方向（R）上受外表面（11）限制，

- 其中，所述坯件（10）在第一减材过程步骤中以如下方式进行减材处理，使得：

- 外轮廓（AK）在所述外表面（11）的区域中被精加工，该外轮廓至少沿所述径向方向（R）延伸，以及所述内部通道（7）的一部分被制造，所述部分至少部分地在所述坯件（10）中径向延伸到所述第一端（72），

- 并且随后，所述内部通道（7）借助于在所述坯件（10）上的累积过程来完成，

其中，所述部件为叶轮、导轮或扩散器，并且所述至少一个内部通道（7）中的每一个均位于所述叶轮、导轮或扩散器的两个相邻叶片之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外轮廓（AK）包括所述部件的部分的盖板（4）和/或所述部件的部分的护罩（2）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述累积过程至少沿垂直于所述轴向方向（A）的方向逐层进行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述累积过程附加地沿所述轴向方向（A）逐层进行。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述累积过程附加地沿相对于所述径向方向（R）以角度（α）延伸的周边方向（U）逐层进行。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述部件制造有多个内部通道（7），其中，每个内部通道从所述部件的所述芯部（K）的第一端（72）延伸到处于所述部件的所述径向限制表面（42）处的第二端（71），其中，相邻的内部通道（7）相应地被分隔壁（3）分隔。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述坯件（10）在所述第一减材过程步骤之前具有中心轴向通孔（9），所述中心轴向通孔径向向内布置，使得在所述部件的完成状态下，布置在所述中心（6）中的内部通道（7）的每个第一端通过环状体（21）与所述中心轴向通孔（9）分离。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述累积过程包括若干增材过程步骤，以接连地构建所述部件（1）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述增材过程步骤之间进行至少一个另外的减材过程步骤。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述部件在所述第一减材过程步骤之后逐个部分地被构建。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，首先仅完成每个分隔壁（3）。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述累积过程借助于激光来进行。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述旋转机械是泵、涡轮机、压缩机、压实机或膨胀机。

14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一种材料被用于所述累积过程，所述材料与构成所述坯件（10）的材料不同。

15.利用根据权利要求1至14中任一项所述的方法来制造的旋转机械的部件。

16.一种用于修理旋转机械的部件的方法，所述部件沿轴向方向以及沿垂直于所述轴向方向的径向方向延伸，并且包括多个内部通道（7），所述内部通道（7）中的每一个从处于所述部件的中心（6）中的第一端（72）延伸到处于所述部件的径向限制表面（42）处的第二端（71），其中，相邻的内部通道（7）相应地被分隔壁（3）分隔，并且所述部件的处于所述限制表面（42）处或处于所述内部通道（7）中的一个处或处于所述分隔壁（3）中的一个处的损坏区域被识别，其中，此外，坯件（10）通过加工去除或通过分离去除所述损坏区域来制造，所述坯件包括所述部件的所述中心（6）的芯部（K），并且其中，去除的损坏区域借助于在所述坯件（10）上的累积过程来替换，以便制造所述部件（1）的最终形式，其特征在于，

- 所述坯件（10）在第一减材过程步骤中以如下方式进行减材处理，使得：

- 外轮廓（AK）在所述坯件（10）的外表面（11）的区域中被精加工，所述轮廓至少沿所述径向方向（R）延伸，

- 并且随后，所述内部通道（7）借助于在所述坯件（10）上的累积过程来完成，

其中，所述部件为叶轮、导轮或扩散器，并且所述多个内部通道（7）中的每一个均位于所述叶轮、导轮或扩散器的两个相邻叶片之间。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所有去除的损坏区域附加地借助于所述累积过程来再次补充。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其特征在于，至少一种材料被用于所述累积过程，所述材料与构成所述坯件（10）的材料不同。

19.利用根据权利要求16至18中任一项所述的方法来修理的旋转机械的部件，其中，所述旋转机械是泵、涡轮机、压缩机、压实机或膨胀机。

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