CN1826431B - 机械零件的修理和制造方法及修复机械零件的制造方法 - Google Patents

机械零件的修理和制造方法及修复机械零件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了机械零件的修理方法。将所述机械零件的被修理部上产生的缺陷除去后,使用由金属粉末等成形的成形体构成的成形电极,使所述机械零件的除去了所述缺陷的除去部和所述成形电极之间产生脉冲状放电,通过该放电能量,使所述成形电极的材料等在所述机械零件的所述除去部上沉积,形成多孔性堆焊层,进行提高尺寸精度的精加工,使所述堆焊层的厚度达到规定的厚度。

Description

机械零件的修理和制造方法及修复机械零件的制造方法
技术领域
[0001] 本发明涉及机械零件的修理方法、修复机械零件的制造方法、机械零件的制造方法、燃气涡轮发动机、放电加工机、涡轮零件的修理方法以及修复涡轮零件的制造方法。
背景技术
[0002] 通常,对于燃气涡轮发动机中使用的涡轮动叶片等机械零件,在达到其使用寿命之前要进行各种修理。在所述涡轮动叶片的被修理部位上产生裂纹等缺陷时,进行如下的修理。
[0003] S卩,通过磨削加工,将所述涡轮动叶片的所述被修理部位上产生的缺陷除去。然后,在所述涡轮动叶片上的所述缺陷被除去后的除去部位上,通过堆焊形成堆焊层。这样, 可以修复作为所述机械零件的所述涡轮动叶片,换言之,由作为修理对象的原机械零件的原涡轮动叶片,可以制造作为修复机械零件的修复涡轮叶片。
发明内容
[0004] 但是,采用堆焊时,将所述堆焊的范围限定在所述机械零件的所述除去部位并不容易,无法避免由于所述堆焊层而形成的余料。为此,在形成所述的堆焊之后必须将所述余料除去,因而,延长了修理所述机械零件的所述修理部位所需要的时间,换言之,延长了制造所述修复机械零件所需要的时间。
[0005] 还有,在包含有堆焊工序的新制的机械零件的制造中,也会产生同样的问题。
[0006] 为了解决上述问题,本发明的第1方面是用于修理具有导电性的机械零件的被修理部位的机械零件的修理方法,该方法具有下列工序:除去所述机械零件的所述被修理部位上产生的缺陷的除去工序;以及,在所述除去工序完成后,使用由金属粉末或金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末成形的成形体或者经过加热处理的上述成形体构成的成形电极,在具有电绝缘性的液体或气体中,使所述机械零件的除去了所述缺陷的除去部位和所述成形电极之间产生脉冲状放电,通过该放电能量,使所述成形电极的材料或者该材料的反应物质在所述机械零件的所述除去部位上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性堆焊层的堆焊工序。
[0007] 另外,本发明的第2方面是由具有导电性的原机械零件制造修复的机械零件的修复机械零件的制造方法,该方法具有下列工序:将所述原机械零件的被处理部位上产生的缺陷除去的除去工序;以及,在所述除去工序完成后,使用由金属粉末或金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末成形的成形体或者经过加热处理的所述成形体构成的成形电极,在具有电绝缘性的液体或气体中,使所述原机械零件的除去了所述缺陷的除去部位和所述成形电极之间产生脉冲状放电,通过该放电能量,使所述成形电极的材料或者该材料的反应物质在所述原机械零件的所述除去部位上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性堆焊层的堆焊工序。
[0008] 此外,本发明的第3方面是用于制造具有导电性零件主体和在该零件主体的被处理部位上形成的多孔性堆焊层的机械零件的机械零件的制造方法,该方法具有下列工序:由所述零件主体成形的主体工序;以及,在所述主体工序完成后,使用由金属粉末或金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末成形的成形体或者经过加热处理的所述成形体构成的成形电极, 在具有电绝缘性的液体或气体中,使所述零件主体的被处理部位和所述成形电极之间产生脉冲状放电,通过该放电能量,使所述成形电极的材料或者该材料的反应物质在所述零件主体的被处理部位上沉积、扩散和/或熔敷,形成所述堆焊层的堆焊工序。
附图说明
[0009] 图1是表示第1实施方式中的涡轮动叶片的图。
[0010] 图2是实施方式中的燃气涡轮发动机的示意图。
[0011] 图3是表示第1实施方式中的放电加工机的图。
[0012] 图4(a)、图4(b)和图4(c)是第1实施方式中的机械零件的修理方法和第2实施方式中的修复机械零件的制造方法的说明图。
[0013] 图5(a)、图5(b)和图5(c)是第1实施方式中的机械零件的修理方法和第2实施方式中的修复机械零件的制造方法的说明图。
[0014] 图6是说明叶片的除去部位和成形电极的关系的图。
[0015] 图7是表示第1实施方式的变形例中的涡轮动叶片的图。
[0016] 图8是表示第3实施方式中的涡轮动叶片的图。
[0017] 图9(a)、图9(b)和图9(c)是说明第3实施方式中的机械零件的制造方法的图。
[0018] 图10(a)、图10(b)和图10(c)是说明第3实施方式中的机械零件的制造方法的图。
[0019] 图11是说明叶片的顶端部和成形电极的关系的图。
[0020] 图12是表示第3实施方式的变形例中的涡轮动叶片的图。
[0021] 图13是表示第4实施方式中的涡轮动叶片的斜视图。
[0022] 图14是表示第4实施方式中的放电加工机的图。
[0023] 图15是第4实施方式中的交换单元的平面示意图。
[0024] 图16(a)、图16(b)和图16(c)是第4实施方式中的机械零件的修理方法和第5实施方式中的修复机械零件的制造方法的说明图。
[0025] 图17(a)和图17(b)是第4实施方式中的机械零件的修理方法和第5实施方式中的修复机械零件的制造方法的说明图。
具体实施方式
[0026] 以下,为了进一步详细说明本发明,适当参照附图说明本发明的各实施方式。在附图中,“FF”是指向前的方向,“FR”是指向后的方向,另外,在说明中适当地会将“左右方向” 称为X轴方向,将“前后方向”称为Y轴方向,将“上下方向”称为Z轴方向。还有,所述的“放电方向”是指在图6和图11中朝向纸面的正反面方向。
[0027] 第1实施方式
[0028] 首先,参照图1和图2,对第1实施方式中的机械零件的修理方法的对象——涡轮动叶片1进行简单说明。
[0029] 涡轮动叶片1是具有导电性的机械零件之一,经过修理后可以在喷气发动机等燃
5气涡轮发动机3中重新使用。
[0030] 涡轮动叶片1具有叶片5、在叶片5的基端上形成的平台7和在该平台7上形成的楔形榫9。这里,楔形榫9可以与作为燃气涡轮发动机3的构成要素的涡轮盘(图中未示出)的楔形沟(图中未示出)相嵌合。
[0031] 其中,叶片5的顶端部是涡轮动叶片1的被修理部位。
[0032] 下面,参照图3对第1实施方式中的机械零件的修理方法中使用的放电加工机11 进行说明。
[0033] 第1实施方式中的放电加工机11,是用于实施第1实施方式的机械零件的修理方法的机械,具有在X轴方向和Y轴方向上可以延伸的台架13,在该台架13上,设置能在Z轴方向延伸的支柱15。另外,在台架13上设置工作台17,该工作台17可以由X轴伺服电机 19驱动在X轴方向上移动,可以由Y轴伺服电机21驱动在Y轴方向上移动。
[0034] 在工作台17上,设置贮存油等包含链烷烃的电绝缘性液体S的加工槽23,在该加共槽23内,设置有支持板25。该支持板25上,设置有可以安装涡轮动叶片1等机械零件或者后述的金属零件的零件主体的夹具27。还有,夹具27与电源四电连接。
[0035] 在支柱15上设置加工头31,该加工头31可以由Z轴伺服电机3驱动沿着Z轴方向移动。另外,在加工头31上设置有可以更换地保持成形电极35或者硬质成形电极37的第1保持器39,在加工头31上的第1保持器39附近,设置保持具有耐消耗性的硬质电极 41的第2保持器43。第1保持器39和第2保持器43与电源四电连接。
[0036] 成形电极35是由耐氧化金属的粉末通过挤压压缩成形的成形体或者经过真空炉等加热处理的上述成形体构成的。另外,代替压缩成形,成形电极35还可以通过泥浆浇铸、 MIM(Metal Injection Molding)、喷镀等进行成形。
[0037] 还有,构成成形电极35的上述耐氧化金属包括NiCr、CoNiCrAlY等镍合金、钴合金。另外,成形电极35还可以由所述耐氧化金属的粉末与陶瓷粉末的混合粉末经过压缩成形的成形体构成。
[0038] 硬质成形电极37是由耐氧化金属的粉末与陶瓷粉末的混合粉末通过挤压压缩成形的成形体或者经过真空炉等加热处理的上述成形体构成。还有,代替压缩成形,硬质成形电极37还可以通过泥浆浇铸、MIM(Metal InjectionMolding)、喷镀等进行成形。
[0039] 还有,构成硬质成形电极37的所述耐氧化金属,与构成成形电极35的所述耐氧化金属相同,构成硬质成形电极37的上述陶瓷是cBN、TiC、TiN、TiAlN、TiB2、WC、SiC、Si3N4、 Cr3C2, Al2O3> ZrO2-Y, ZrC, VC、B4C中的任一种材料或者2种或2种以上的混合材料。
[0040] 另外,硬质成形电极37还可以由具有导电性的陶瓷粉末通过挤压压缩成形的成形体或经过加热处理的上述成形体来构成。还有,具有导电性的陶瓷的粉末,是通过在陶瓷粉末的表面上形成导电性膜来制造。
[0041] 另外,硬质电极41是由石墨、钨合金或者铜合金的固形物构成。
[0042] 下面,参照图3、图4 (a)、图4 (b)、图4 (c)、图5 (a)、图5 (b)、图5 (c)和图6,对第1 实施方式的机械零件的修理方法进行说明。
[0043] 第1实施方式的机械零件的修理方法,是以叶片5的顶端部作为所述被修理部位的修理方法,具有下述的(1-1)除去工序、(1-2)薄膜工序、(1-3)薄膜变化工序、(1-4)堆焊工序、(1-5)精加工工序和(1-6)硬质薄膜工序。[0044] (1-1)除去工序
[0045] 将作为所述机械零件的涡轮动叶片1安装在夹具27上,使得作为所述被修理部位的叶片5的顶端部向上。然后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21驱动,使工作台17 在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片1定位,这样使得叶片5的顶端部与硬质电极41相对。有时候,工作台17也可以仅在X轴和Y轴中某一个方向上移动。
[0046] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使叶片5的顶端部和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图4(a)所示,通过该放电能量,可以将叶片5的顶端部上产生的裂纹等缺陷D除去。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使硬质电极41 与加工头31 —体地在Z轴方向上以微小的移动量往复移动。另外,将在叶片5上除去缺陷 D的部位称为除去部k。
[0047] (1-2)薄膜工序
[0048] 在完成了上述(1-1)除去工序之后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,来进行涡轮动叶片1的定位,使得叶片5的除去部5e与成形电极35相对。有时候,仅仅使工作台17在X轴方向上移动就可以。
[0049] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使叶片5的除去部^和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图4(b)所示,通过该放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在叶片5的除去部k上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性薄膜45。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使成形电极35与加工头31 —体地在Z轴方向上以微小的移动量进行往复运动。
[0050] 这里所说的“沉积、扩散和/或熔敷”,包括了 “沉积”、“扩散”、“熔敷”、“沉积和扩散二者结合的现象”、“沉积和熔敷二者结合的现象”、“扩散和熔敷二者结合的现象”以及“沉积和扩散和熔敷三者结合的现象”中的任何一种。
[0051] (1-3)薄膜变化工序
[0052] 在完成上述(1-2)薄膜工序后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动, 使工作台17在X轴和Y轴方向移动,来进行涡轮动叶片1的定位,使得薄膜45与硬质电极 41相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0053] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使多孔性薄膜45和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图4(c)所示,通过该放电能量,薄膜45熔融,使薄膜45从多孔状态转化为高密度状态。另外,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使硬质电极41 与加工头31 —体地在Z轴方向上以微小的移动量往复运动。
[0054] (1-4)堆焊工序
[0055] 在完成了上述(1-3)薄膜变化工序之后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21 的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片1定位,使得薄膜45与成形电极35相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0056] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使薄膜45和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图5(a)所示,通过放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜45上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性堆焊层47。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使成形电极35与加工头31 —体地在Z轴方向上仅以微小的移动量进行往复运动。[0057] 这时,如图6所示,当薄膜45和成形电极35之间产生脉冲状放电时,成形电极35 的一部分,即从放电方向看去在叶片5的除去部k上鼓出的部分被消耗掉,成形电极35的顶端部的形状比叶片5的除去部^的形状稍大一点。成形电极35的鼓出量t,优选大于等于0. 02mm、小于等于0. 3mm。
[0058] (1-5)精加工工序
[0059] 在完成了上述(1-4)堆焊工序之后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片1定位,使得堆焊层47与硬质电极41相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动即可。
[0060] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层47和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图5(b)所示,通过该放电能量,多孔性堆焊层47的表面一侧熔融,在堆焊层 47的表面一侧形成高密度的薄膜47a,同时,可以进行提高尺寸精度的加工,使得堆焊层47 的厚度达到规定的厚度。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使硬质电极41与加工头31 —体地在Z轴方向上仅以微小的移动量进行往复运动。
[0061] (1-6)硬质薄膜工序
[0062] 在完成了上述(1-¾精加工工序之后,从第1保持器39上取下成形电极35,在第 1保持器39上安装硬质成形电极37。然后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片1定位,使得堆焊层47与硬质成形电极37相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0063] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层47和硬质成形电极37之间产生脉冲状放电。由此,如图5(c)所示,通过放电能量,使硬质成形电极37的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜47a上沉积、扩散和/或熔敷,形成具有耐磨性的硬质薄膜49,完成叶片5的顶端部的修理。这里所述的研磨(τ· y X〉7')性,是指可以容易地将与其相配合的零件磨削的特性。
[0064] 此外,上述的第1实施方式的机械零件的修理方法,还可以按以下所述进行实施方式的变更。
[0065] S卩,在第1实施方式中的机械零件的修理方法中的一系列工序中,可以将所述 (1-2)薄膜工序和所述(1-3)薄膜变化工序省略,或者将所述(1-6)硬质薄膜工序省略。
[0066] 还有,代替在具有电绝缘性的液体S中产生脉冲状放电,也可以在具有电绝缘性的气体中产生脉冲状放电。
[0067] 另外,代替硬质成形电极37,如图5(c)所示,也可以使用由Si的固形物、Si的粉末经过挤压压缩成形的成形体或经过真空炉加热处理的上述成形体构成的Si电极 51。这时,在含有链烷烃的电绝缘性液体中,产生脉冲状放电。还有,可以通过泥浆浇注、 MIM(Metal Injection Molding)、喷镀等成形形成Si电极51,来代替压缩成形。
[0068] 另外,代替使用放电加工机11,也可以使用磨床,将叶片5的顶端部的缺陷D除去, 或者进行提高尺寸精度的精加工,使得堆焊层47的厚度达到规定的厚度。
[0069] 还有,在所述(1-6)硬质薄膜工序完成后,还可以增加对硬质薄膜49的表面一侧实施喷丸处理的喷丸工序。
[0070] 以下,对第1实施方式的作用进行说明。
[0071] 由于通过放电能量形成堆焊层47,堆焊层47的范围可以限定在产生放电的范围内,在形成堆焊层47时不产生余料。
[0072] 还有,由于通过放电能量形成堆焊层47,放电能量作用于叶片5的除去部k上极小部位上的局部区域,因此,在形成堆焊层47时,可以充分抑制叶片5的顶端部的温度的上升。
[0073] 还有,由于薄膜45、堆焊层47和硬质薄膜49均由放电能量所形成,所以在薄膜45 和叶片5的母材间的边界部分、在堆焊层47和薄膜45间的边界部分以及在硬质薄膜49和堆焊层47的边界部分,分别形成组成比倾斜的结构,可以使硬质薄膜49和堆焊层47通过薄膜45与叶片5的母材牢固地结合。
[0074] 还有,由于通过放电能量在叶片5的除去部k上形成薄膜45,使薄膜45熔融,由多孔状态转变为高密度状态,同时,通过放电能量使多孔的堆焊层47的表面一侧熔融,在堆焊层47的表面一侧形成高密度的薄膜47a,所以,堆焊层47的表面一侧和内侧的通气性消失,修复后的涡轮动叶片1的耐氧化性可以得到提高。
[0075] 另外,在所述(1-6)硬质薄膜工序完成后进行了喷丸工序的场合,可以在堆焊层 47的表面一侧施加残留压应力,提高堆焊层47的疲劳强度。
[0076] 如上所述,根据第1实施方式,可以将堆焊层47的范围限定在产生放电的范围,在形成堆焊层47时不产生余料,可以减少在堆焊层47形成之后的复杂作业,缩短修复叶片5 的顶端部所需要的时间。特别是,使用同一放电加工机11即可进行从所述(1-1)除去工序到所述(1-6)硬质薄膜工序的全部工序,进一步缩短上述修理所需要的时间。
[0077] 还有,由于可以抑制在形成堆焊层47时叶片5的顶端部的温度的上升,在形成堆焊层47之后,在叶片5的顶端部不会由于热收缩而产生裂纹,最大限度地避免涡轮动叶片 1的修理缺陷。
[0078] 另外,由于使得硬质薄膜49和堆焊层47通过薄膜45与叶片5的母材牢固结合, 硬质薄膜49和堆焊层47不容易从叶片5的母材上剥离,可以稳定修复后的涡轮动叶片1 的品质。
[0079] 再有,由于提高了修复的涡轮动叶片1的耐氧化性,可以提高修复的涡轮动叶片1 的品质。特别是在上述(1-6)硬质薄膜工序结束后追加喷丸工序的场合,可以提高堆焊层 47的疲劳强度,进一步提高了修复后的涡轮动叶片1的品质。
[0080] 此外,在燃气涡轮发动机3中使用修复后的涡轮动叶片1时,即使在叶片5的母材和硬质薄膜49间产生热膨胀差,由于多孔性堆焊层47而抑制了硬质薄膜49的开裂,同时, 即使硬质薄膜49出现了裂纹,也可以防止硬质薄膜49的裂纹扩展到叶片5的母材中。
[0081] 变形例
[0082] 参照图7和图2,对第1实施方式的变形例进行说明。
[0083] 变形例的涡轮动叶片53,与涡轮动叶片1同样,是具有导电性的机械零件之一,通过修理后可以在燃气涡轮发动机3上再度使用。
[0084] 变形例的涡轮动叶片53,由叶片5、平台7、楔形榫9以及在叶片5的顶端上形成的护罩阳构成。其中,护罩阳具有一对尖端封口 57。
[0085] 这里,护罩55上的这对尖端封口 57的顶端即为涡轮动叶片53的被修理部位。
[0086] 这样,对于护罩55上的这对尖端封口 57,可以基于第1实施方式中的机械零件的修理方法进行修复,在变形例中也可以达到与上述第1实施方式的相同的作用和效果。
9[0087] 第2实施方式
[0088] 参照图2、图3、图4 (a)、图4 (b)、图4 (c)、图5 (a)、图5 (b)和图5 (c),对第2实施方式的修复机械零件的制造方法进行说明。
[0089] 第2实施方式中的修复机械零件的制造方法,是由图4(a)所示的作为原机械零件的原涡轮动叶片IA制造图5(c)所示的作为修复机械零件的修复涡轮动叶片IB的发明, 即,是从另一角度提出第1实施方式的机械零件的修理方法的发明。而且,第2实施方式的修复机械零件的制造方法,与第1实施方式的机械零件的修理方法的发明同样,具有(2-1) 除去工序、(2-¾薄膜工序、(2-¾薄膜变化工序、(2-4)堆焊工序、(2-¾精加工工序和 (2-6)硬质薄膜工序。此外,第2实施方式的修复机械零件的制造方法中,使用上述的放电加工机11、成形电极35、硬质成形电极37以及硬质电极41。
[0090] 还有,修复涡轮动叶片1B,是如图2所示的燃气涡轮发动机3中使用零件,可以以燃气涡轮发动机3的轴心为中心旋转。叶片5的顶端部为原涡轮动叶片IA的被处理部位。
[0091] (2-1)除去工序
[0092] 将作为所述原机械零件的涡轮动叶片IA安装在夹具27上,使得作为所述被处理部的叶片5的顶端部向上。然后,使工作台17在X轴和Y轴方向上移动,将原涡轮动叶片 IA定位,使得叶片5的顶端部与硬质电极41相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使叶片5的顶端部和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图4(a)所示,通过该放电能量,可以将在叶片5的顶端部上产生的裂纹等缺陷D除去。另外,叶片5的除去了缺陷D的部位称为除去部5e。
[0093] (2-2)薄膜工序
[0094] 在完成了上述除去工序之后,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将原涡轮动叶片IA定位,使得叶片5的除去部k与成形电极35相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使叶片5的除去部k和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图4(b) 所示,通过该放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在叶片5的除去部k 上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性薄膜45。
[0095] (2-3)薄膜变化工序
[0096] 在完成上述(2-¾薄膜工序后,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将原涡轮动叶片IA定位,使得薄膜45与硬质电极41相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使多孔性薄膜45和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图4(c)所示,通过该放电能量, 薄膜45熔融,使薄膜45从多孔状态转变为高密度状态。
[0097] (2-4)堆焊工序
[0098] 在完成了上述(2-¾薄膜变化工序之后,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将原涡轮动叶片IA定位,使得薄膜45与成形电极35相对。接下来,在具有电绝缘性的液体 S中,使薄膜45和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图5(a)所示,通过该放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜45上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性堆焊层47。
[0099] 如图6所示,当薄膜45和成形电极37之间产生脉冲状放电时,成形电极35的一部分,即从放电方向看去在叶片5的除去部k上鼓出的部分被消耗掉,成形电极35的顶端部的形状比叶片5的除去部k的形状稍大一点。成形电极35的鼓出量t,优选大于等于0. 02mm、小于等于 0. 3mm。
[0100] (2-5)精加工工序
[0101] 在完成了上述(2-4)堆焊工序之后,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将原涡轮动叶片IA定位,使得堆焊层47与硬质电极41相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中, 使堆焊47和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图5(b)所示,通过该放电能量,多孔性堆层47的表面一侧熔融,在堆焊层47的表面一侧形成高密度的薄膜47a,同时,可以进行提高尺寸精度的精加工,使得堆焊层47的厚度达到规定的厚度。
[0102] (2-6)硬质薄膜工序
[0103] 在完成了上述(2-¾精加工工序之后,从第1保持器39上取下成形电极35,在第 1保持器39上安装硬质成形电极37。然后,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将原轮动叶片IA定位,使得堆焊层47与硬质成形电极37相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S 中,使堆焊层47和硬质成形电极37之间产生脉冲状放电。由此,如图5(c)所示,通过该放电能量,使硬质成形电极37的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜47a上沉积、扩散和/或熔敷,形成具有研磨性的硬质薄膜49,完成修复涡轮动叶片IB的制造。
[0104] 此外,上述的第2实施方式的修复机械零件的制造方法,与第1实施方式的机械零件的修理方法同样,还可以进行实施方式的变更。
[0105] 以下,对第2实施方式的作用进行说明。
[0106] 由于通过放电能量形成堆焊层47,堆焊层47的范围被限定在产生放电的范围内, 在形成堆焊层47时不会产生余料。
[0107] 还有,由于通过放电能量形成堆焊层47,放电能量作用于极小部位上的局部区域, 因此,在形成堆焊层47时,可以充分抑制叶片5的顶端部的温度的上升。
[0108] 还有,由于薄膜45、堆焊层47和硬质薄膜49均是通过放电能量所形成,所以在薄膜45和叶片5的母材间的边界部分、在堆焊层47和薄膜45间的边界部分以及在硬质薄膜 49和堆焊层47的边界部分,分别形成组成比倾斜的结构,可以使硬质薄膜49和堆焊层47 通过薄膜45与叶片5的母材牢固地结合。
[0109] 还有,通过放电能量使薄膜45由多孔状态转变为高密度状态,同时,通过放电能量在堆焊层47的表面一侧形成高密度的薄膜47a,所以,堆焊层47的表面一侧和内侧的通气性消失,修复涡轮动叶片IB的耐氧化性可以得到提高。
[0110] 另外,在所述(2-6)硬质薄膜工序完成后追加喷丸工序的场合,可以在堆焊层47 的表面一侧形成残留压应力,提高了堆焊层47的疲劳强度。
[0111] 如上所述,根据第2实施方式,可以将堆焊层47的范围限定在产生放电的范围,在形成堆焊层47时不产生余料,减少了在堆焊层47形成之后的复杂作业,缩短制造修复涡轮动叶片IB所需要的时间。特别是,使用同一放电加工机11即可进行从所述除去工序到所述(2-6)硬质薄膜工序的全部工序,可以进一步缩短上述制造所需要的时间。
[0112] 还有,由于可以抑制在堆焊层47形成时叶片5的顶端部的温度的上升,在形成堆焊层47之后,叶片5的顶端部不会产生由于热收缩引起的开裂,最大限度地减少了修复涡轮动叶片IB的制造缺陷。
[0113] 另外,由于硬质薄膜49和堆焊层47通过薄膜45与叶片5的母材牢固地结合,硬质薄膜49和堆焊层47不容易从叶片5的母材上剥离,可以稳定修复涡轮动叶片IB的品质。[0114] 还有,由于提高了修复涡轮动叶片IB的耐氧化性,可以提高修复涡轮动叶片IB的品质。特别是,所述(2-6)硬质薄膜工序完成后施加喷丸处理的场合,由于提高了堆焊层47 的疲劳强度,可以进一步提高修复涡轮动叶片IB的品质。
[0115] 此外,在燃气涡轮发动机3中使用修复涡轮动叶片IB时,即使在叶片5的母材和硬质薄膜49间产生热膨胀差,由于多孔性堆焊层47的作用,抑制了硬质薄膜49的开裂,同时,即使硬质薄膜49出现了开裂,也可以防止硬质薄膜49的裂纹扩展到叶片5的母材中。
[0116] 第3实施方式
[0117] 首先,参照图1和图8对第3实施方式中的涡轮动叶片59进行说明。
[0118] 第3实施方式中的涡轮动叶片59,是燃气涡轮发动机3中所使用零件,可以以燃气涡轮发动机3的轴心3c为中心旋转。另外,涡轮动叶片59具有作为具有导电性的零件主体的动叶片主体61,该动叶片主体61由叶片63、在叶片63的基端上形成的平台65和在该平台65上形成的楔形榫67构成。这里,楔形榫67可以与作为燃气涡轮发动机3的构成要素的涡轮盘(图中未示出)的楔形沟槽(图中未示出)相嵌合。而且,在叶片63的顶端部通过薄膜69形成多孔性堆焊层71,在堆焊层71上形成具有研磨性的硬质薄膜73。
[0119] 此外,叶片63的顶端部为动叶片主体61的被处理部位。
[0120] 以下,参照图3、图9(a)、图9(b)、图9(c)、图10(a)、图10(b)和图10(c),对第3 实施方式中的机械零件的制造方法进行说明。
[0121] 第3实施方式中的机械零件的制造方法,是用于制造作为机械零件的涡轮动叶片 59的方法,具有如下所述的(3-1)主体成形工序、(3-¾薄膜工序、(3-¾薄膜变化工序、 (3-4)堆焊工序、(3-¾精加工工序和(3-6)硬质薄膜工序。此外,第3实施方式的机械零件的制造方法中,使用上述的放电加工机、成形电极、硬质成形电极以及硬质电极。
[0122] (3-1)主体成形工序
[0123] 如图9(a)所示,通过锻造或者铸造成形形成动叶片主体61的大部分。然后,通过磨削加工等机械加工,形成例如楔形榫67的外形部分等动叶片主体61的其余部分。此外, 在动叶片主体61的叶片63的顶端部以外的部分,有时还形成渗铝涂层等耐氧化涂层。
[0124] (3-2)薄膜工序
[0125] 将作为所述零件主体的动叶片61安装在夹具27上,使得叶片63的顶端部向上。 然后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将动叶片主体61定位,这样使得叶片63的顶端部与成形电极35相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动即可。
[0126] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使叶片63的顶端部和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图9(b)所示,通过该放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在叶片63的顶端部上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性薄膜69。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使成形电极35与加工头31 —体地在Z轴方向上仅以微小的移动量进行往复运动。
[0127] (3-3)薄膜变化工序
[0128] 在完成上述(3-2)薄膜工序后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动, 使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将动叶片主体61定位,使得薄膜69与硬质电极41相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
12[0129] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使薄膜69和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图9(c)所示,使薄膜69从多孔状态变为高密度状态。另外,通过Z轴伺服电机 33的驱动,硬质电极41与加工头31 —体地在Z轴方向上以微小的移动量进行往复运动。
[0130] (3-4)堆焊工序
[0131] 在完成了上述(3-¾薄膜变化工序之后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21 的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将动叶片主体61定位,使得薄膜69与成形电极35相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0132] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使薄膜69和成形电极35之间产生脉冲状放电。由此,如图10(a)所示,通过放电能量,使成形电极35的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜69上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔性堆焊层71。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使成形电极35与加工头31 —体地在Z轴方向上仅以微小的移动量进行往复运动。
[0133] 这时,如图11所示,由于在薄膜69和成形电极37之间产生脉冲状放电时,成形电极35的一部分,即从放电方向看去在叶片63的顶端上鼓出的部分被消耗掉,成形电极35 的顶端部的形状比叶片5的顶端部的形状稍大一点。成形电极35的鼓出量t,优选大于等于0. 02mm、小于等于0. 3mm。
[0134] (3-5)精制工序
[0135] 在完成了上述(3-4)堆焊工序之后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将动叶片主体61定位,使得堆焊层71与硬质电极41相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0136] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层71和硬质电极41之间产生脉冲状放电。由此,如图10(b)所示,通过放电能量,多孔性堆焊层71的表面一侧熔融,在堆焊层 71的表面一侧形成高密度的薄膜71a,同时,可以进行提高尺寸精度的精加工,使得堆焊层 71的厚度达到规定的厚度。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机33的驱动,使硬质电极41与加工头31 —体地在Z轴方向上仅以微小的移动量进行往复运动。
[0137] (3-6)硬质薄膜工序
[0138] 在完成了上述(3-¾精加工工序之后,从第1保持器39上取下成形电极35,在第 1保持器39上安装硬质成形电极37。然后,通过X轴伺服电机19和Y轴伺服电机21的驱动,使工作台17在X轴和Y轴方向移动,将动叶片主体61定位,使得堆焊层71与硬质成形电极37相对。有时候,仅使工作台17在X轴方向上移动就足够了。
[0139] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层71和硬质成形电极37之间产生脉冲状放电。由此,如图10(c)所示,通过该放电能量,使硬质成形电极37的材料或者该材料的反应物质在高密度的薄膜71a上沉积、扩散和/或熔敷,形成具有研磨性的硬质薄膜73, 完成涡轮动叶片59的制造。
[0140] 此外,上述的第3实施方式的机械零件的制造方法,还可以进行如下的实施方式的变更。
[0141] 即,在第3实施方式的机械零件的制造方法的一系列工序中,可以省略所述(3-2) 薄膜工序和所述(3-¾薄膜变化工序,或者省略所述(3-6)硬质薄膜工序。
[0142] 还有,代替在具有绝缘性的液体S中产生脉冲状放电,也可以在具有绝缘性的气体中产生脉冲状放电。
[0143] 另外,代替硬质成形电极37,也可以如图10(c)所示,使用由Si的固形物、Si的粉末经过挤压压缩成形的成形体或经过真空炉等加热处理的上述成形体构成的Si电极51。 这时,在含有链烷烃的电绝缘性液体中,产生脉冲状放电。另外,代替压缩成形,也可以通过泥浆浇注、MIM(Metal hjectionMolding)、喷镀等成形形成Si电极51。
[0144] 再有,代替放电加工机11,也可以使用磨床进行提高尺寸精度的精加工,使得堆焊层71达到规定的厚度。
[0145] 还有,在所述(3-6)硬质薄膜工序完成后,还可以追加对硬质薄膜73的表面一侧实施喷丸处理的喷丸工序。
[0146] 以下,对第3实施方式的作用进行说明。
[0147] 由于堆焊层71是通过放电能量形成的,因而,堆焊层71的范围被限定在产生放电的范围内,在形成堆焊层71时不产生余料。
[0148] 还有,由于堆焊层71是通过放电能量形成的,放电能量作用于叶片63的顶端部的极小部位上的局部区域,因此,在形成堆焊层71时,可以充分抑制叶片63的顶端部的温度的上升。
[0149] 还有,由于薄膜69、堆焊层71和硬质薄膜73均是通过放电能量所形成,所以在薄膜69和叶片63的母材间的界面部分、在堆焊层71和薄膜69间的界面部分以及在硬质薄膜73和堆焊层71的界面部分,分别形成组成比倾斜的结构,可以使硬质薄膜73和堆焊层 71通过薄膜69与叶片63的母材牢固地结合。
[0150] 还有,由于通过放电能量使薄膜69由多孔状态转变为高密度状态,同时,通过放电能量在堆焊层71的表面一侧形成高密度的薄膜71a,所以,堆焊层71的表面一侧和内侧的通气性消失,涡轮动叶片59的耐氧化性可以得到提高。
[0151] 另外,在所述(3-6)硬质薄膜工序完成后进行了喷丸工序的场合,可以在堆焊层 71的表面一侧施加残留压应力,提高堆焊层71的疲劳强度。
[0152] 如上所述,根据第3实施方式,可以将堆焊层71的范围限定在产生放电的范围,在形成堆焊层71时不产生余料,可以减少在堆焊层71形成之后的复杂作业,缩短制造涡轮动叶片59所需要的时间。特别是,由于使用同一放电加工机11就可以进行从所述(3-2)薄膜工序到所述(3-6)硬质薄膜工序的全部工序,因此可以进一步缩短上述制造所需要的时间。
[0153] 还有,由于可以抑制在堆焊层71形成时叶片63的顶端部的温度上升,在形成堆焊层71之后,在叶片63的顶端部不会由于热收缩而产生开裂,可以最大限度地避免涡轮涡轮动叶片59的制造缺陷。
[0154] 另外,由于硬质薄膜73和堆焊层71通过薄膜69与叶片63的母材牢固地结合,硬质薄膜73和堆焊层71不容易从叶片63的母材上剥离,可以稳定涡轮动叶片59的品质。
[0155] 还有,由于堆焊层71的表面一侧和内侧的通气性消失,可以提高涡轮动叶片59的耐氧化性,从而提高涡轮动叶片59的品质。特别是,在所述(3-6)硬质薄膜工序完成后施加喷丸处理的场合,由于提高了堆焊层71的疲劳强度,可以进一步提高涡轮动叶片59的品质。
[0156] 此外,在燃气涡轮发动机3中使用涡轮动叶片59时,即使在叶片63的母材和硬质
14薄膜73间产生热膨胀差,由于多孔性堆焊层71,抑制了硬质薄膜73的开裂,同时,即使硬质薄膜73出现了开裂,也可以防止硬质薄膜73的裂纹扩展到叶片63的母材中。
[0157] 变形例
[0158] 参照图12和图2,对第3实施方式的变形例进行说明。
[0159] 变形例的涡轮动叶片75,与涡轮动叶片59同样,是如图2所示的在燃气涡轮发动机3中使用的零件,可以以燃气涡轮发动机3的轴心3c为中心旋转。
[0160] 涡轮动叶片75具有作为导电性的零件主体的动叶片主体77,该动叶片主体77由叶片63、平台65、楔形榫67以及在叶片63的顶端上形成的护罩79构成。其中,护罩79具有一对尖端密封i^、、J D _ ^ )81。而且,在各尖端密封81的顶端部上通过高密度的薄膜83形成多孔性堆焊层85,堆焊层85上形成具有研磨性的硬质薄膜87。
[0161] 这里,护罩79上的这对尖端密封81的顶端部为涡轮动叶片53的被修理部位。
[0162] 这样,对于变形例的涡轮动叶片75,可以基于第3实施方式的机械零件的制造方法来制造,该变形例也可以达到与上述第3实施方式相同的作用和效果。
[0163] 第4实施方式
[0164] 首先,参照图13和图2,对第4实施方式的机械零件的修理方法的对象——涡轮动叶片89进行简单说明。
[0165] 第4实施方式的涡轮动叶片89是具有导电性的机械零件之一,经过修复后可在燃气涡轮发动机3中再度使用。
[0166] 另外,涡轮动叶片89具有叶片91、在该叶片91的基端上形成的平台93、在该平台 93上形成的楔形榫95和在叶片91的顶端上形成的护罩97。这里,楔形榫95可以与燃气涡轮发动机3的构成部件涡轮盘(图中未示出)的楔形沟槽(图中未示出)相嵌合,护罩 97具有一对擦动面97f。
[0167] 还有,由于涡轮动叶片89上的擦动面97f与邻接的涡轮动叶片89’的擦动面97f 之间的擦动,易于形成裂纹等缺陷D(参照图16(a)),所以,护罩97的一对擦动面97f成为被修理部位。
[0168] 以下,参照图14,对在第4实施方式的机械零件的修理方法中使用的放电加工机 99进行说明。
[0169] 第4实施方式中的放电加工机99,是用于实施第4实施方式的机械零件的修理方法的机械,具有在X轴方向和Y轴方向上可以延伸的底座101,在该底座101上设置能在Z 轴方向延伸的支架103。
[0170] 底座101上设置有在X轴上延伸的一对X轴导轨105,在这对X轴导轨105上,滑块107在X轴伺服电机109的驱动下可以在X轴方向上移动。另外,滑块107上设置有在 Y轴上延伸的一对Y轴导轨111,在这对Y轴导轨111上,工作台113在Y轴伺服电极115 的驱动下可以在Y轴方向移动。还有,由X轴伺服电极109驱动,滑块107在X轴方向上移动,从而工作台113也在X轴方向上移动。
[0171] 工作台113上设置有贮存油等具有电绝缘性的液体S的加工槽117,在该共槽117 内设置有支承板119。在该支承板119上,设置有可以安装涡轮动叶片89等机械零件或者后述的机械零件的零件主体的夹具121。还有,夹具121与电源123电连接。
[0172] 在支架103上设置一对在Z轴方向延伸的Z轴导轨125,在这对Z轴导轨125上设置加工头127,该加工头12 7可以由Z轴伺服电机129驱动沿着Z轴方向移动。而且,力口工头127上设置有保持成形电极131的第1保持器133,在加工头127上的第1保持器133 附近,设置有保持具有耐消耗性的硬质电极135的第2夹具137。第1保持器133和第2保持器137与电源123电连接。
[0173] 这里的成形电极131是由含铬的钻合金粉末、含铬的钴合金粉末与陶瓷粉末和合金粉末的混合粉末、Ti的粉末或者TiC的粉末中的任一种粉末或者2种或2种以上的粉末经挤压压缩成形的成形体或者经过真空炉等加热处理的上述成形体构成。还有,代替压缩成形,成形电极131还可以使用泥浆浇注、MIM(Metal Injection Molding)、喷镀等方法进行成形。
[0174] 而且,构成成形电极131的所述陶瓷中含有cBN、TiC、TiAlN、AlN、TiB2、WC、Cr3C2、 SiC、ZrC、VC、B4C、VN、Si3N4、Zr02_Y、Al203、Si02 等。还有,构成成形电极 131 的含铬的钴合金,优选含有大于等于10%的铬、小于20%的Ni。
[0175] 另外,硬质电极135,与第1实施方式中的硬质电极41同样,由石墨、钨合金或者铜合金的固形物所构成。
[0176] 此外,代替在加工头127上设置第1保持器133和第2保持器137,也可以使用如图15所示的交换单元139,对于加工头127进行第1保持器133和第2夹具137的交换。
[0177] S卩,如图15所示,在底座101上设置支柱141,在该支柱141上设置悬臂143,该悬臂143在交换伺服电机145的驱动下可以以垂直轴147为中心旋转。另外,在悬臂143的一端上设置把持第1保持器133的第1把持器件149,在悬臂143的另一端上设置把持第2 保持器137的第2把持器件151。还有,在加工头127上设置有夹持机构(图中未示出)来夹持第1保持器133和第2保持器137中的任一个保持器。
[0178] 然后,在交换伺服电机145的驱动下,使悬臂143以垂直轴147为中心旋转,使空的第1把持器件149靠近加工头127。然后通过第1把持器件149夹持安装在加工头127 上的第1保持器133,从加工头127上的安装状态解除出来。然后,在交换伺服电机145的驱动下,使悬臂143以垂直轴147为中心旋转,将第1把持器件149从加工头127上分离, 同时使夹持着第2夹具137的第2把持器件151靠近加工头127。然后,由加工头127夹持第2夹具137,解除第2把持器件151的夹持状态。这样,将第2保持器137与第1保持器 133交换,可以对加工头127进行安装。
[0179] 另外,与上述同样进行操作,将第1保持器133与第2保持器137交换,可以对加工头127进行安装。
[0180] 还有,悬臂143旋转时,在Z轴伺服电机129的驱动下,使加工头127在Z轴方向移动,第1保持器133或者第2保持器137不会对加工头127产生干扰。
[0181]以下,参照图 14、图 15、图 16 (a)、图 16(b)、图 16 (C)、图 17(a)、图 17(b),对第 4 实施方式的机械零件的修理方法进行说明。
[0182] 第4实施方式的机械零件的修理方法,是对涡轮动叶片89的一对擦动面97f进行修理的方法,具有如下所述的(4-1)除去工序、(4-2)堆焊工序、(4-3)精加工工序和(4-4) 反复工序。
[0183] (4-1)除去工序
[0184] 如图16(a)所示,将作为所述机械零件的涡轮动叶片89安装在夹具121上,使得涡轮动叶片89的一个擦动面97f向上。
[0185] 然后,通过X轴伺服电机109和Y轴伺服电机115的驱动,使工作台113在X轴和 Y轴方向移动,将涡轮动叶片89定位,使得一个擦动面97f与硬质电极135相对。有时候, 仅使工作台113在X轴方向或Y轴方向中的某一个方向上移动就足够了。另外,代替进行涡轮动叶片89的定位,也可以通过交换单元139将第2保持器137与第1保持器133交换, 安装在加工头127上。
[0186] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使一个擦动面97f和硬质电极135之间产生脉冲状放电。由此,如图16(b)所示,通过该放电能量,可以将一个擦动面97f上产生的裂纹等缺陷D除去。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机129的驱动,使硬质电极 135与加工头127 —体地在Z轴方向上以微小的移动量进行往复运动。另外,护罩97上的除去了缺陷D的部位被称为除去部97e。
[0187] (4-2)堆焊工序
[0188] 在所述(4-1)除去工序完成后,通过X轴伺服电机109和Y轴伺服电机115的驱动,使工作台113在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片89定位,使得护罩97上的除去部 97e与成形电极131相对。有时候,仅使工作台113在X轴方向上移动就足够了。还有,代替进行涡轮动叶片89的定位,也可以通过交换单元139将第1保持器133与第2保持器 137交换,安装在加工头127上。
[0189] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使护罩97上的除去部97e和成形电极131 之间产生脉冲状放电。由此,如图16(c)所示,通过该放电能量,使成形电极131的材料或者该材料的反应物质在护罩97的除去部97e上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔的堆焊层 153。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机129的驱动,使成形电极131与加工头 127 —体地在Z轴方向上以微小的移动量进行往复运动。
[0190] (4-3)精加工工序
[0191] 在所述(4-2)堆焊工序完成后,通过X轴伺服电机109和Y轴伺服电机115的驱动,使工作台113在X轴和Y轴方向移动,将涡轮动叶片89定位,这样使得堆焊层153与硬质电极135相对。有时候,仅使工作台113在X轴方向上移动就足够了。另外,代替进行涡轮动叶片89的定位,也可以通过交换单元139将第2保持器137与第1保持器133交换, 安装在加工头127上。
[0192] 接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层153和硬质电极135之间产生脉冲状放电。由此,如图17(a)所示,通过该放电能量,多孔的堆焊层153的表面一侧熔融,可以在堆焊层153的表面一侧形成高密度的薄膜153a,同时,可以进行提高尺寸精度的精加工, 使堆焊层153的厚度达到规定的值。其中,在产生脉冲状放电时,通过Z轴伺服电机129的驱动,使硬质电极135与加工头127 —体地在Z轴方向上以微小的移动量进行往复运动。
[0193] (4-4)反复工序
[0194] 在所述(4-3)精加工工序完成后,从夹具121上取下涡轮动叶片89,使护罩97的另一个擦动面97f向上,将涡轮动叶片89安装到夹具121上。然后,与上述同样,将所述 (4-1)除去工序到所述(4-3)精加工工序重复一次,如图17(b)所示,完成护罩97的一对擦动面97f的修理。
[0195] 此外,上述的第4实施方式的机械零件的修理方法,还可以进行如下的实施方式的变更。
[0196] S卩,代替在具有电绝缘性的液体S中产生脉冲状放电,也可以在具有电绝缘性的气体中产生脉冲状放电。
[0197] 另外,代替放电加工机99,也可以使用磨床,除去护罩97上的一对擦动面97f的缺陷D,或者进行提高尺寸精度的精加工使得堆焊层153的厚度达到规定的值。
[0198] 还有,在所述(4-3)精加工工序完成后,还可以追加对堆焊层153的表面一侧实施喷丸处理的喷丸工序。
[0199] 以下,对第4实施方式的作用进行说明。
[0200] 由于堆焊层153是通过放电能量形成的,因而,堆焊层153的范围被限定在产生放电的范围内,在形成堆焊层153时不产生余料。另外,基于同样的理由,在堆焊层153与护罩97的母材间的界面部分形成组成比倾斜的结构,可以使堆焊层153与护罩97的母材牢固地结合。
[0201] 另外,在所述(4-3)精加工工序完成后进行了喷丸工序的场合,可以使堆焊层153 的表面一侧产生残留压应力,提高堆焊层153的疲劳强度。
[0202] 还有,由于堆焊层153是通过放电能量形成的,放电能量作用于护罩97上的除去部97e的极小部位的局部区域,因此,在形成堆焊层153时,可以充分抑护罩97上的擦动面 97f附近的温度上升。
[0203] 如上所述,根据第4实施方式,可以将堆焊层153的范围限定在产生放电的范围, 在形成堆焊层153时不产生余料,因此,可以减少在堆焊层153形成之后的复杂作业,缩短修理护罩97的一对擦动面97f所需要的时间。特别是,使用同一放电加工机99即可进行从所述(4-1)除去工序到所述(4-4)反复工序的全部工序,进一步缩短上述修理所需要的时间。
[0204] 还有,由于可以充分抑制在形成堆焊层153时护罩97的擦动面97f附近的温度上升,因此,形成堆焊层153之后,在护罩97的擦动面97f上不会产生由于热收缩而引起的裂纹,最大限度地避免涡轮涡轮动叶片89的修理缺陷。
[0205] 另外,由于堆焊层153与护罩97的母材牢固地结合,堆焊层153不容易从护罩97 的母材上剥离,可以稳定修复后涡轮动叶片89的品质。
[0206] 还有,由于在所述(4-3)精加工工序完成后施加喷丸处理的场合提高了堆焊层 153的疲劳强度,可以提高修复后涡轮动叶片89的品质。
[0207] 第5实施方式
[0208]以下,参照图 2、图 13 〜15、图 16 (a)、图 16(b)、图 16 (C)、图 17 (a)、图 17(b),对第 5实施方式的修复机械零件的制造方法进行说明。
[0209] 第5实施方式的修复机械零件的制造方法,是由图16(a)所示的作为原机械零件的原涡轮动叶片89A制造图17(b)所示的作为修复机械零件的修复涡轮动叶片89B的发明,换而言之,是从其他观点来提出第4实施 方式的机械零件的修理方法的发明。而且,第 5实施方式的修复机械零件的制造方法,与第4实施方式的机械零件的修理方法的发明一样,具有(5-1)除去工序、(5-2)堆焊工序、(5-3)精加工工序和(5-4)反复工序。此外,第 5实施方式的修复机械零件的制造方法中,使用上述的放电加工机99、成形电极131以及硬质电极135。[0210] 此外,修复涡轮动叶片89B是如图2所示的燃气涡轮发动机3中使用的零件,可以以燃气涡轮发动机3的轴心为中心进行旋转。另外,护罩97上的一对擦动面97f为原涡轮动叶片89A的被处理部。
[0211] (5-1)除去工序
[0212] 如图16(a)所示,将作为所述原机械零件的原涡轮动叶片89A安装在夹具121上, 使得原涡轮动叶片89A的一个擦动面97f向上。然后,使工作台113在X轴和Y轴方向移动,将原涡轮动叶片89A定位,使得一个擦动面97f与硬质电极135相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使一个擦动面97f和硬质电极135之间产生脉冲状放电。由此,如图 16(b)所示,通过该放电能量,可以将在一个擦动面97f上产生的裂纹等缺陷D除去。另外, 在护罩97上的除去了缺陷D的部位称为除去部97e。
[0213] (5-2)堆焊工序
[0214] 在所述(5-1)除去工序完成后,将工作台113在X轴和Y轴方向移动来进行对原涡轮动叶片89A的定位,使得护罩97上的除去部97e与成形电极131相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使护罩97上的除去部97e和成形电极131之间产生脉冲状放电。 由此,如图16(c)所示,通过该放电能量,使成形电极131的材料或者该材料的反应物质在护罩97上的除去部97e上沉积、扩散和/或熔敷,形成多孔的堆焊层153。
[0215] (5-3)精加工工序
[0216] 在所述(5-2)堆焊工序完成后,通过将工作台113在X轴和Y轴方向移动,来进行对原涡轮动叶片89A的定位,这样使得堆焊层153与硬质电极135相对。接下来,在具有电绝缘性的液体S中,使堆焊层153和硬质电极135之间产生脉冲状放电。由此,如图17(a) 所示,通过该放电能量,多孔的堆焊层153的表面一侧熔融,在堆焊层153的表面一侧形成高密度的薄膜153a,与此同时,可以进行提高尺寸精度的精加工,使堆焊层153的厚度达到规定的厚度。
[0217] (5-4)反复工序
[0218] 在所述(5-3)精加工工序完成后,从夹具121上将原涡轮动叶片89A取下,使得护罩97的另一个擦动面97f向上,将原涡轮动叶片89A安装到夹具121上。然后,将所述 (5-1)除去工序到所述(5-3)精加工工序与上述同样重复一遍,如图17(b)所示,完成作为修复机械零件的修复涡轮动叶片89B的制造。
[0219] 此外,第5实施方式的修复机械零件的制造方法,与第4实施方式的机械零件的修理方法同样,还可以进行实施方式的变更。
[0220] 以下,对第5实施方式的作用进行说明。
[0221] 由于堆焊层153是通过放电能量形成的,堆焊层153的范围被限定在产生放电的范围内,在形成堆焊层153时不会产生余料。还有,基于同样的理由,在堆焊层153和护罩 97母材间的界面部分形成组成比倾斜的结构,可以使堆焊层153与护罩97的母材牢固结合。
[0222] 另外,在所述(5-3)精加工工序完成后进行了喷丸工序的场合,可以在堆焊层153 的表面一侧形成残留压应力,提高堆焊层153的疲劳强度。
[0223] 还有,由于堆焊层153是通过放电能量形成的,放电能量作用于护罩97上的除去部97e的极小部位上的局部区域,因此,在形成堆焊层153时,可以充分抑护罩97的擦动面97f附近的温度上升。
[0224] 如上所述,根据第5实施方式,可以将堆焊层153的范围限定在产生放电的范围, 在形成堆焊层153时不产生余料,因而可以减少形成堆焊层153之后的复杂作业,缩短制造修复涡轮动叶片89B所需要的时间。特别是,使用同一放电加工机99就可以进行从所述 (5-1)除去工序到所述(5-4)反复工序的全部工序,可以进一步缩短上述制造所需要的时间。
[0225] 还有,由于可以抑制在形成堆焊层153时护罩97的擦动面97f附近的温度上升, 在形成堆焊层153之后,护罩97的擦动面97f上不会产生由于热收缩引起的裂纹,最大限度地避免了修复涡轮动叶片89B的制造缺陷。
[0226] 另外,由于堆焊层153与护罩97的母材牢固结合,堆焊层153不容易从护罩97的母材上剥离,可以稳定修复涡轮动叶片89B的品质。
[0227] 还有,在所述(5-3)精加工工序完成后进行喷丸处理的场合,由于提高了堆焊层 153的疲劳强度,可以提高修复涡轮动叶片89B的品质。
[0228] 通过几个优选的实施方式对本发明进行了说明,但本发明不限定于这些实施方式。基于上述公开的内容,本技术领域中具有通常技术的人员,是可以通过实施方式的修正或者变形来实施本发明的,所以根据本申请的权利要求的权利范围,并不限定于上述实施方式。
[0229] 还有,2003年6月11日向日本特许厅提出的申请2003-167074号的内容、2003年 6月11日向日本特许厅提出的申请2003-167073号的内容、以及2003年6月11日向日本特许厅提出的申请2003-167076号的内容,在本申请中作为参考得以引用。

Claims (19)

1.一种修复零件的制造方法,其为对具有导电性的原零件的具有缺陷部分的被处理部位进行修理来制造修复零件的方法,包括下列工序:除去包围所述缺陷的部分,形成除去部;将所述除去部在放电加工机中与第1电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而进行的放电加工,由所述第1电极熔敷堆焊,来填充所述除去部,其中由金属粉末或金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末成形的成形体或者经过加热处理的所述成形体构成所述第1电极;将所述堆焊层在所述放电加工机中设置成与具有耐消耗性的硬质电极相对,在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电,通过对所述原零件进行放电加工,在所述堆焊的表面一侧形成高密度薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将所述部分置于放电加工机中,与具有耐消耗性的硬质电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,来施行所述除去工序。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:精加工所述堆焊以调整厚度的工序。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将所述堆焊置于所述放电加工机中,与具有耐消耗性的硬质电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,来实施所述精加工工序。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:将所述精加工后的堆焊置于所述放电加工机中,与第2电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,在所述精加工后的堆焊上覆盖硬质薄膜的工序,其中,由金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末或具有导电性的陶瓷粉末成形的成形体或者经过加热处理的所述成形体构成所述第2电极。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:将所述精加工后的堆焊置于所述放电加工机中,与由Si构成的电极相对,通过在含有链烷烃的具有电绝缘性的液体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,在所述精加工后的堆焊上覆盖薄膜的工序。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:将所述除去的部分置于所述放电加工机中,与所述第1电极相对,通过对所述原零件进行放电加工,在所述除去的部分上覆盖薄膜;将所述薄膜置于所述放电加工机中,与具有耐消耗性的硬质电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,使所述薄膜高密度化的工序。
8.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述具有耐消耗性的硬质电极由从石墨、 钨合金、铜合金中选择的至少一种构成。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:成形所述第1电极的工序,其中使所述第1电极具有比所述除去部分稍大一点的形状, 并具有鼓出量为0. 02〜0. 3mm的前端部。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,还包括:对所述精加工后的堆焊进行喷丸的工序。
11.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括: 通过锻造或者铸造成形所述原零件的主体的工序。
12.采用权利要求1所述的方法制造的机械零件。
13.具有采用权利要求1所述方法制造的机械零件的燃气涡轮发动机。
14. 一种修复零件的制造方法,其为对具有导电性的原零件的具有缺陷的被处理部位进行修理而制造修复零件的方法,包括下列工序:除去包围所述缺陷的部分,形成除去部;将所述除去部在放电加工机中与第1电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而进行的放电加工,由第1电极熔敷堆焊,填充所述除去部,其中由金属粉末或金属粉末与陶瓷粉末的混合粉末成形的成形体或者经过加热处理的所述成形体构成所述第1电极;精加工所述堆焊以调整厚度;所述精加工之后,将所述堆焊置于所述放电加工机中,与由Si制成的电极相对,通过在含有链烷烃的液体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,在所述堆焊上覆盖薄膜。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,将所述部分置于所述放电加工机中,与具有耐消耗性的硬质电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,来进行所述除去工序。
16.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括: 精加工所述堆焊以调整厚度的工序。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,还包括:将所述堆焊置于所述放电加工机中,与加工电极相对,通过对所述原零件进行放电加工,使所述堆焊致密化的工序。
18.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,还包括:通过将所述除去的部分置于所述放电加工机中,与所述第1电极相对进行放电加工, 在所述除去的部分上覆盖粘合的薄膜;将所述薄膜置于所述放电加工机中,与具有耐消耗性的硬质电极相对,通过在具有电绝缘性的液体或气体中产生脉冲状放电而对所述原零件进行放电加工,使所述薄膜高密度化的工序。
19.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,还包括: 对所述经过精加工的堆焊进行喷丸的工序。
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