JP2014034110A - 放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤 - Google Patents
放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014034110A JP2014034110A JP2013158389A JP2013158389A JP2014034110A JP 2014034110 A JP2014034110 A JP 2014034110A JP 2013158389 A JP2013158389 A JP 2013158389A JP 2013158389 A JP2013158389 A JP 2013158389A JP 2014034110 A JP2014034110 A JP 2014034110A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge machining
- conductive
- conductive layer
- electric discharge
- article
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000003754 machining Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 8
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 14
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 9
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 2
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000005328 electron beam physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- -1 laser drilling Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/08—Working media
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
- B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
- B23H9/14—Making holes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
- B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
- B23H1/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24479—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including variation in thickness
- Y10T428/24612—Composite web or sheet
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
【課題】欠点の１以上を被らない放電加工法、及び放電加工するための物品及び放電用冷却剤を提供する。
【解決手段】放電加工法、放電加工用の物品１０１及び導電性放電加工用冷却剤１１７が開示されている。放電加工法は部品の標的領域１１３を放電加工することを含む。物品１０１は非導電性層、導電性層及び非導電性層上の標的領域１１３を含む。導電性放電加工用冷却剤１１７は炭化水素液体及び炭化水素液体内に懸濁した炭素粉末を含む。
【選択図】図１
【解決手段】放電加工法、放電加工用の物品１０１及び導電性放電加工用冷却剤１１７が開示されている。放電加工法は部品の標的領域１１３を放電加工することを含む。物品１０１は非導電性層、導電性層及び非導電性層上の標的領域１１３を含む。導電性放電加工用冷却剤１１７は炭化水素液体及び炭化水素液体内に懸濁した炭素粉末を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、機械加工された物品及び物品を機械加工する方法に関する。より特定的には、本発明は、放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤に関する。
ガスタービン部品は熱的、機械的及び化学的に過酷な環境に付される。例えば、ガスタービンの圧縮機部分において、大気空気は、例えば大気圧の１０〜２５倍に圧縮され、この過程で断熱的に例えば８００°〜１２５０°Ｆ（４２７℃〜６７７℃）に加熱される。この加熱され圧縮された空気は燃焼器に送られ、そこで燃料と混合される。この燃料が点火されると、燃焼過程によりガスは非常に高い温度、例えば３０００°Ｆ（１６５０℃）を超える温度に加熱される。これらの高温のガスはタービン（ここで、回転するタービンディスクに固定された翼がエネルギーを引き出してタービンのファン及び圧縮機を駆動する）及び排気系（ここで、ガスは発電機回転子を回転させて電気を産み出すのに充分なエネルギーを提供する）を通過する。充分な強度を保持し、かつ高温度での酸化／腐食損傷を回避するために、金属製部品の表面にコーティングを設けてその部品がうまく機能し設計寿命を満たすようにしている。．
ガスタービンの作動の効率を改良するために、燃焼温度は常に上昇して来ている。より高い温度で、部品を作成するのに使用される材料はその機能を発揮することができないか又は融解し始めるほど弱くなる。伝統的に、空気が温度制御のために使用される。これには、被覆された部品の特定の位置を貫通する冷却孔を設ける必要がある。典型的な高温ガスタービンブレード又はベーンは金属部品を冷却するために翼表面に数百の小さい冷却孔を含有し得、例えば、通常遮熱コーティング（ＴＢＣ）で被覆される典型的な最新のガスタービンのステージ１のノズルには７００を超える冷却孔があり得る。産業界では、２つのＴＢＣプロセス、すなわち電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）及びプラズマ溶射が優勢である。
ガスタービンの作動の効率を改良するために、燃焼温度は常に上昇して来ている。より高い温度で、部品を作成するのに使用される材料はその機能を発揮することができないか又は融解し始めるほど弱くなる。伝統的に、空気が温度制御のために使用される。これには、被覆された部品の特定の位置を貫通する冷却孔を設ける必要がある。典型的な高温ガスタービンブレード又はベーンは金属部品を冷却するために翼表面に数百の小さい冷却孔を含有し得、例えば、通常遮熱コーティング（ＴＢＣ）で被覆される典型的な最新のガスタービンのステージ１のノズルには７００を超える冷却孔があり得る。産業界では、２つのＴＢＣプロセス、すなわち電子ビーム物理蒸着（ＥＢＰＶＤ）及びプラズマ溶射が優勢である。
コートされた部品の冷却孔の製造は大まかに２つの方法に分けることができる。すなわち、（１）最初にドリルで冷却孔をあけた後、遮熱コーティングを設けるか、又は（２）最初に部品をコートした後、そのコーティング及びその下の金属製部品にドリルで冷却孔をあける。ＥＢＰＶＤは一般に第１の方法で行われるが、第２の方法はプラズマ溶射されるＴＢＣ（これは、予めドリルであけた冷却孔を容易に被覆し埋める可能性がある）に特に有利である。第１の方法では、コートする前又はその間複雑なマスキング手段を使用する必要があり、コートした後そのマスクを完全に除去することが必要である。不十分なマスキングは残余のコーティング材料により予め機械加工した冷却孔の閉塞を起こし得、個々の冷却孔の費用のかかる再加工が必要となり得る。第２の方法では、遮熱コーティングは通常非導電性で脆性セラミック酸化物（複数でもよい）で作成されるので、遮熱コーティング又は下にある基材を損傷しない技術の利用可能性が制限される。
ある公知のプロセスは導電性タービン部品に対して放電加工を利用する。このプロセスは絶縁性冷却剤を伴う導電性材料に限定される。このプロセスを使用するには、通常は非導電性材料の組成を変更して導電性にする。かかる変更により放電加工の使用が可能になるが、剥離、耐摩耗性、耐疲労性及び／又は断熱能のような物理的及び機能的性質が犠牲になる。
別のタイプの公知のプロセスにおいては、コーティングを通って金属基材中に形態的特徴部（feature）を機械加工するために二段階の機械加工が利用されている。このプロセスでは始めにウォータージェット又はレーザーアブレーションでコーティングを突き抜き、次いで放電加工（ＥＤＭ）を使用して導電性金属部分を機械加工する。これら２つの工程を使用すると、労働時間、資本費用（例えば、同軸のレーザーアブレーションサブシステムのため）及びプロセスに伴うコストが増大する。加えて、かかるプロセスはレーザーアブレーションに基づく有害な特徴を有する可能性がある。ウォータージェット又はレーザーアブレーションにより機械加工された形態的特徴部の深さに沿ったテーパーは望ましくないが避けがたいことが多い。
ＴＢＣでコートされた高温部（ＨＧＰ）部品に微細な冷却孔（例えば、直径約０．０３０インチ）をドリルであけるのはＨＧＰ部品の製作において最も過酷な分野の１つであり、二段階プロセスが広く使用されている。上記欠点の他にも、かかるプロセスでは、１つの冷却孔の２つの部分の不整合が生じ得、局部的な冷却を設計限界以下に低減させ得、部品の局部的な過熱が生じ得る。
レーザー穿孔は重大な鋳直し、亀裂及びバックストライク(back strike)を生じかねない。ウォータージェットプロセスは深さ能力に制限があり得、バックストライクをを起こしかねない。さらに、いずれの技術によってあけた孔もその深さに沿ってテーパーを含む。
上記欠点の１以上を被らない放電加工法、放電加工するための物品及び放電用冷却剤が当技術分野で望ましいであろう。
ある代表的な実施形態では、放電加工法は物品の標的領域を放電加工することを含む。標的領域は物品の非導電性層上に位置し、物品の導電性層と放電加工系の電極との間に位置する。
別の代表的な実施形態では、放電加工のための物品は非導電性層、導電性層及び導電性層から遠位の非導電性層上の標的領域を含み、標的領域は導電性塗料を含む。非導電性層はタービン部品の遮熱コーティングである。
もう１つ別の代表的な実施形態では、導電性放電加工用冷却剤は炭化水素液体及びこの炭化水素液体内に懸濁した炭素粉末を含む。導電性放電加工は放電加工系内に位置する。
本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を例として図示する添付の図面と併せた以下の好ましい実施形態に関するより詳細な説明から明らかとなろう。
可能である限り、図面を通じて同じ部分を表すには同じ参照番号を使用する。
代表的な放電加工法、放電加工のための物品及び放電加工用冷却剤が提供される。本開示の実施形態により、非導電性層に対する放電加工の使用が可能になり、構造体の機械加工のより良好な制御が可能になり、低コストでの機械加工が可能になり、機械加工された形態的特徴部（例えば、タービン部品の冷却孔）の機能的特性及び近くの材料の物理的／機械的性質が高まり、ある種の機械加工された形態的特徴部の増大した効率での機械加工が可能になり、材料及び／又は機械加工された形態的特徴部（例えば、タービン部品の冷却孔）の物理的特性が高まり、コーティングに殆ど又は全く損傷を与えることなく遮熱コーティングを通り抜ける小さくてテーパーがない成形加工した冷却孔の穿孔が可能になり、又はこれらの組合せにが得られる。
図１を参照して、代表的な放電加工（ＥＤＭ）プロセス１００は、タービン部品、例えばブレード、ノズル、動翼、ダブテール、シュラウド、又はその他あらゆる適切な部品の冷却孔のような形態的特徴部１０５を機械加工するためにＥＤＭシステム１０３に対して物品１０１を配置することを含む。一実施形態では、このプロセス１００は一段階プロセスである。例えば、一実施形態では、プロセス１００は、マスキング及びコーティングと併せた穴加工、レーザー穿孔、ウォータージェット加工、又はこれらの組合せを欠く。或いは、好ましくはない実施形態では、プロセス１００はマスキング及びコーティングと併せた穴加工、レーザー穿孔、ウォータージェット加工、又はこれらの組合せを含む。
物品１０１は導電性ＥＤＭ冷却剤１１７内に配置される。導電性ＥＤＭ冷却剤１１７は少なくとも所定の伝導率を有する流体である。一実施形態では、この流体は炭素粉末が懸濁している灯油のような炭化水素液体である。一実施形態では、炭素粉末は、重量で、約０．０１ｇ／ｃｍ3〜約０．０５ｇ／ｃｍ3、約０．０１ｇ／ｃｍ3〜約０．０３ｇ／ｃｍ3、約０．０３ｇ／ｃｍ3〜約０．０５ｇ／ｃｍ3、約０．０１ｇ／ｃｍ3、約０．０３ｇ／ｃｍ3、約０．０５ｇ／ｃｍ3、又はこれらの任意の組合せ又は二次的組合せ又は範囲又は部分範囲の濃度で存在する。
物品１０１は、基材のような導電性層１０７と、非導電性層１０９とを含む。一実施形態では、導電性層１０７は約１０2〜１０5ｏｈｍ-1ｃｍ-1の導電率を有し及び／又は非導電性層１０９は３００ｏｈｍ ｃｍ超の抵抗率を有する。一実施形態では、導電性層１０７はニッケル基超合金のようなベースメタルである。一実施形態では、ベースメタルは、重量で、約１４％のクロム、約９．５％のコバルト、約３．８％のタングステン、約１．５％のモリブデン、約４．９％のチタン、約３．０％のアルミニウム、約０．１％の炭素、約０．０１％のホウ素、約２．８％のタンタル及び残部のニッケルという組成を有する。一実施形態では、ベースメタルは、重量で、約７．５％のコバルト、約７．０％のクロム、約６．５％のタンタル、約６．２％のアルミニウム、約５．０％のタングステン、約３．０％のレニウム、約１．５％のモリブデン、約０．１５％のハフニウム、約０．０５％の炭素、約０．００４％のホウ素、約０．０１％のイットリウム及び残部のニッケルという組成を有する。一実施形態では、ベースメタルは、重量で、約０．１５％〜０．２０％の炭素、約１５．７０％〜約１６．３０％のクロム、約８．００％〜約９．００％のコバルト、約１．５０％〜約２．００％のモリブデン、約２．４０％〜約２．８０％のタングステン、約１．５０％〜約２．００％のタンタル、約０．６０％〜約１．１０％のコロンビウム、約３．２０％〜約３．７０％のチタン、約３．２０％〜約３．７０％のアルミニウム、約０．００５％〜約０．０１５％のホウ素、約０．０５％〜約０．１５％のジルコニウム、最大約０．５０％の鉄、最大約０．２０％のマンガン、最大約０．３０％のケイ素、最大約０．０１５％のイオウ及び残部のニッケルという組成を有する。一実施形態では、非導電性層１０９は遮熱コーティング、例えば、イットリア安定化ジルコニア、又はその他の任意のセラミック酸化物のようなコーティングである。一実施形態では、物品１０１は非導電性層１０９と導電性層１０７との間に位置するボンドコート層１１５を含む。ボンドコート層１１５は導電性層１０７と非導電性層１０９との間に遷移部を提供することにより、導電性層１０７と非導電性層１０９との間の遷移部に関連する物理的特性を増大する。適切なボンドコート層１１５はＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、又はＦｅＮｉＣｒＡｌＹであるか、又は含む。
非導電性層１０９は、導電性層１０７より、ＥＤＭシステム１０３の電極１１１の近位に位置する。換言すると、プロセス１００の間、物品１０１は、非導電性層１０９が導電性層１０７と電極１１１との間に位置するように配向される。非導電性層１０９は導電性ＥＤＭ冷却剤１１７中に浸漬される。
導電性層１０７の少なくとも一部分から遠位で、標的領域１１３が、導電性ＥＤＭ冷却剤１１７中に浸漬された非導電性層１０９上に配置される。この標的領域１１３は電極１１１が起動されたときアークを形成することができるアーク開始点である。標的領域１１３と電極１１１は導電性ＥＤＭ冷却剤１１７により離隔されている。標的領域１１３は電極１１１から所定のギャップ間隔で配置される。一実施形態では、標的領域１１３は導電性塗料、例えばコロイド状グラファイト塗料を含む。塗料は非導電性層１０９に接着し、実質的に均一な厚さを有する。一実施形態では、標的領域１１３は導電性材料の塗料を含み、この塗料は所定の電気抵抗、例えば約１００〜約３００ｏｈｍ ｃｍを有する。塗料は、ブラシ塗り、噴霧、又は、例えば、中空の電極若しくは別のノズル先端からの射出のような任意の適切な方法で塗布される。射出法は標的領域１１３を正確に配置するのに役立つ。一実施形態では、射出は、機械加工される形態的特徴部に応じて、機械加工の前に固定量の導電性材料を分配する自動化シリンジタイプの分配機構によって達成される。一実施形態では、標的領域１１３は塗料が約３００ｏｈｍ ｃｍ未満の電気抵抗を有するように、導電性ポリマー及び／又は酸化物のような導電性非金属を含む。
図１に図解されているように、プロセス１００は、電極１１１と標的領域１１３との間の一連の反復する電流放電を迅速に生成し続けることにより、標的領域１１３の材料を除去する。プロセス１００は、さらなる電流放電によって非導電性層１０９の少なくとも一部分を除去／機械加工し続ける。一実施形態では、機械加工された形態的特徴部１０５の形成に先立って、標的領域１１３はプロセス１００の電流放電によって完全に除去される。一実施形態では、プロセス１００はさらに、非導電性層１０９と導電性層１０７との間に位置するボンドコート層１１５をさらなる電流放電により除去／機械加工することを含む。その後、プロセス１００はさらなる電流放電により、導電性層１０７の少なくとも一部分を除去し続けることによって機械加工された形態的特徴部１０５を形成する。
機械加工された形態的特徴部１０５はＥＤＭプロセス１００により形成することができる任意の適切な形態的特徴部である。一実施形態では、機械加工された形態的特徴部１０５は所定の最大幅、例えば、約０．０１５インチ〜約０．０８０インチ、約０．０１５インチ〜約０．０３０インチ、約０．０１０インチ若しくは約０．０１０インチ未満、約０．０２０インチ若しくは約０．０２０インチ未満、約０．０３０インチ若しくは約０．０３０インチ未満、約０．０４０インチ若しくは約０．０４０インチ未満、約０．０５０インチ若しくは約０．０５０インチ未満、約０．０６０インチ若しくは約０．０６０インチ未満、約０．０７０インチ若しくは約０．０７０インチ未満、約０．０８０インチ若しくは約０．０８０インチ未満、又はこれらの適切な組合せ又は二次的組合せ又は範囲又は部分範囲を有する。一実施形態では、機械加工された形態的特徴部１０５は物品１０１を貫通して延び及び／又は円筒形、円錐台形、円錐形、立方体形、矩形／チャネル様、卵形、複雑な形態、又はこれらの組合せのような所定の幾何学的形態を含む。
一実施形態では、形態的特徴部１０５の種類によって、電極１１１は物品表面に対してある角度αで傾斜している。この角度αの適切な値としては、限定されることはないが、約５度〜約９０度、約５度〜約６０度、約５度〜約４５度、約５度〜約３０度、約５度〜約１５度、約１５度〜約９０度、約３０度〜約９０度、約４５度〜約９０度、約６０度〜約９０度、約３０度〜約６０度、約３０度〜約４５度、約４５度〜約６０度、又はこれらの任意の適切な組合せ又は二次的組合せ又は範囲又は部分範囲がある。
一実施形態では、電極１１１は個々の電極の集合体であり、上記のように単一のプロセスで製作される動翼、ノズル及び／又はシュラウドの一列の冷却孔のような複数の機械加工された形態的特徴部の製作が可能である。
好ましい実施形態に関連して本発明を説明して来たが、当業者には理解されるように、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更をなし得、またその要素を均等物で置き換えることができる。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるべく多くの変更をなすことができる。従って、本発明は、本発明を実施する際に考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されることはなく、後記特許請求の範囲に入る全ての実施形態を包含するものである。
Claims (20)
- 物品の標的領域を放電加工することを含む放電加工方法であって、
標的領域が、物品の非導電性層上に位置し、物品の導電性層と放電加工系の電極との間に位置する、方法。 - 標的領域が導電性塗料を含む、請求項１記載の方法。
- 導電性塗料が、導電性非金属、グラファイトを含むコロイド、導電性ポリマー及びこれらの組合せからなる群から選択される材料を含む、請求項２記載の方法。
- さらに、ブラシ塗り、噴霧、分配機構を介する射出及びこれらの組合せからなる群から選択される技術により導電性塗料を適用することを含む、請求項２記載の方法。
- 電極が、単一のプロセスで複数の形態的特徴部を機械加工するように構成された個々の電極の集合体である、請求項１記載の方法。
- 標的領域が導電性放電加工用冷却剤内に位置する、請求項１記載の方法。
- 導電性放電加工用冷却剤が炭化水素液体中に懸濁された炭素粉末を含む、請求項６記載の方法。
- 炭素粉末が約０．０１ｇ／ｃｍ3〜約０．０５ｇ／ｃｍ3の濃度である、請求項７記載の方法。
- 非導電性層が遮熱コーティングである、請求項１記載の方法。
- 方法がマスキング及びコーティング、レーザー穿孔及びウォータージェット加工を欠く一段階プロセスである、請求項１記載の方法。
- 放電加工が標的領域を除去する、請求項１記載の方法。
- 放電加工が非導電性層から材料を除去する、請求項１記載の方法。
- 放電加工が導電性層から材料を除去する、請求項１２記載の方法。
- 放電加工が非導電性層と導電性層との間のボンディング層から材料を除去する、請求項１２記載の方法。
- 放電加工が、物品の表面に対して約５度〜約９０度の角度で材料を除去する、請求項１２記載の方法。
- 放電加工が物品内に冷却孔を形成する、請求項１記載の方法。
- 物品がタービン部品である、請求項１記載の方法。
- 非導電性層、
導電性層及び
導電性層から遠位にあり、導電性塗料を含む、非導電性層上の標的領域
を含み、非導電性層がタービン部品の遮熱コーティングである、放電加工のための物品。 - 炭化水素液体及び
炭化水素液体中に懸濁した炭素粉末
を含み、放電加工系内に配置される、導電性放電加工用冷却剤。 - 導電性放電加工用冷却剤の少なくとも一部分が放電加工系の電極から一時的に充電される、請求項１９記載の導電性放電加工用冷却剤。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/569,283 US20140042128A1 (en) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | Electric discharge machining process, article for electric discharge machining, and electric discharge coolant |
| US13/569,283 | 2012-08-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014034110A true JP2014034110A (ja) | 2014-02-24 |
Family
ID=48900895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013158389A Pending JP2014034110A (ja) | 2012-08-08 | 2013-07-31 | 放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140042128A1 (ja) |
| EP (1) | EP2695692A2 (ja) |
| JP (1) | JP2014034110A (ja) |
| CN (1) | CN103567578A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10293437B2 (en) * | 2012-10-12 | 2019-05-21 | United Technologies Corporation | Method of working a gas turbine engine airfoil |
| US9260788B2 (en) * | 2012-10-30 | 2016-02-16 | General Electric Company | Reinforced articles and methods of making the same |
| CN104801801B (zh) * | 2015-04-30 | 2017-03-01 | 南京航空航天大学 | 基于低温环境的冰冻辅助微小孔加工方法及装置 |
| CN104907650A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-16 | 南京航空航天大学 | 带热障涂层金属零件的磨料水射流-电解复合制孔方法及装置 |
| CN104907649A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-09-16 | 南京航空航天大学 | 带热障涂层金属零件的磨料水射流-电火花复合制孔方法及装置 |
| US10300544B2 (en) | 2016-05-23 | 2019-05-28 | General Electric Company | Machining and manufacturing systems and method of operating the same |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3723690A (en) * | 1971-08-09 | 1973-03-27 | Bell Telephone Labor Inc | Spark erosion of materials |
| JPS63150109A (ja) * | 1986-12-15 | 1988-06-22 | Hoden Seimitsu Kako Kenkyusho Ltd | 電気絶縁体の加工方法 |
| JP3241936B2 (ja) * | 1994-06-20 | 2001-12-25 | 科学技術振興事業団 | 絶縁材料の放電加工方法 |
| WO1996021699A1 (fr) * | 1995-01-11 | 1996-07-18 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Composition d'enduit conducteur |
| US5893984A (en) * | 1995-10-27 | 1999-04-13 | General Electric Company | High aspect ratio EDM electrode assembly |
| DE60140617D1 (de) * | 2000-09-20 | 2010-01-07 | Camco Int Uk Ltd | Polykristalliner diamant mit einer an katalysatormaterial abgereicherten oberfläche |
| US6897401B2 (en) * | 2003-07-31 | 2005-05-24 | United Technologies Corporation | Non-separating diffuser for holes produced by a two step process |
| US20060275553A1 (en) * | 2005-06-03 | 2006-12-07 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Electrically conductive thermal barrier coatings capable for use in electrode discharge machining |
| US7214901B1 (en) * | 2006-01-17 | 2007-05-08 | General Electric Company | Duplex electrical discharge machining |
| EP1837112A1 (de) * | 2006-03-24 | 2007-09-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektrodenanordnung für die funkenerosive Bearbeitung eines elektrisch nichtleitenden Materials |
| US7842402B2 (en) * | 2006-03-31 | 2010-11-30 | General Electric Company | Machine components and methods of fabricating |
| EP1864742A1 (de) * | 2006-06-08 | 2007-12-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur funkenerosiven Bearbeitung eines elektrisch nichtleitenden Materials |
| WO2009052841A1 (de) * | 2007-10-22 | 2009-04-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur funkenerosiven bearbeitung mittels separater zufuhr des dielektrikums und vorrichtung dafür |
| EP2505292A1 (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-03 | Universitätsklinikum Freiburg | Method for modifying an electrically non-conductive workpiece via spark erosion |
-
2012
- 2012-08-08 US US13/569,283 patent/US20140042128A1/en not_active Abandoned
-
2013
- 2013-07-31 JP JP2013158389A patent/JP2014034110A/ja active Pending
- 2013-08-02 EP EP13179098.2A patent/EP2695692A2/en not_active Withdrawn
- 2013-08-07 CN CN201310340556.0A patent/CN103567578A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2695692A2 (en) | 2014-02-12 |
| CN103567578A (zh) | 2014-02-12 |
| US20140042128A1 (en) | 2014-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2014034110A (ja) | 放電加工法、放電加工のための物品及び放電用冷却剤 | |
| US8910379B2 (en) | Wireless component and methods of fabricating a coated component using multiple types of fillers | |
| CN102825426B (zh) | 使用多种填料制造涂覆部件的方法 | |
| CN101879661B (zh) | 用于改进的薄膜冷却的系统和方法 | |
| CN102536465B (zh) | 使用短效涂层制作构件的方法 | |
| US9752440B2 (en) | Turbine component having surface cooling channels and method of forming same | |
| US20090200274A1 (en) | Electrode Arrangement for Electrical Discharge Machining on an Electrically Non-Conductive Material | |
| CN108118190A (zh) | 一种抗环境沉积物腐蚀热障涂层及其制备方法 | |
| CN111334744A (zh) | 利用激光冲击调控热障涂层粘结层表面微织构的处理方法 | |
| US10960481B2 (en) | Method for modifying an aperture and system for modifying flow through a component | |
| CN101410214A (zh) | 用于不导电的材料的电火花烧蚀加工的介电液体 | |
| US20100072073A1 (en) | Method for the electrochemically coating or stripping the coating from components | |
| EP3034809B1 (en) | Gas turbine engine component with abrasive surface formed by electrical discharge machining | |
| EP3060361B1 (en) | Method of protecting a root of a blade for a gas turbine engine, method of refurbishing said blade and corresponding blade with protective layer | |
| KR102329914B1 (ko) | 부품의 홀 가공 방법 | |
| Wang et al. | Interfacial characteristics investigation for one-step EDM drilling of cooling holes in TBCs | |
| US11951557B2 (en) | Backwall strike braze repair | |
| Liu et al. | Investigation on surface morphology and phase transition characteristics in EDM for 8YSZ TBC on Inconel 718 superalloy | |
| EP1839794A1 (de) | Verfahren zur funkenerosiven Bearbeitung eines elektrisch nichtleitenden Materials | |
| Liu et al. | Analysis of morphology and phase transition in EDM for 8YSZ thermal barrier coating on Inconel 718 surperalloy | |
| CN115418599A (zh) | 一种发动机叶轮的热障涂层及表面处理方法 | |
| US20060099440A1 (en) | High energy plasma arc process |