JP2014177938A - マイクロ冷却レーザ堆積材料層を備えた構成要素並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】製造方法が提供される。本製造方法は、レーザ堆積プロセスを用いて、基材の外面上にレーザ堆積材料を施工して、基材の外面上に1つ又はそれ以上の溝を形成するステップを含む。各溝は、ベースと開口とを有し、基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びており、ここで基材は、少なくとも1つの中空の内部スペースを定める内面を有する。本製造方法は更に、レーザ堆積材料を覆って追加材料を堆積し、構成要素を冷却するための1つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップを含む。追加材料は、追加のレーザ堆積材料層又はコーティングを含むことができる。他の製造方法及び構成要素も提供される。
【選択図】 図1
Description
点は理解されたい。冷却出口特徴要素56は、複数の冷却チャンネルの冷却出口を接続できる出口トレンチを含む、多くの代替の形態をとることができる。出口トレンチは、同一出願人による、R. Bunker他の名称「Components with cooling channels and methods of manufacture」の米国特許出願公開第2011/0145371号に記載されており、当該出願は引用により全体が本明細書に組み込まれる。
12 圧縮機
14 燃焼器
16 タービン
18 シャフト
20 燃料ノズル
22 高温ガス構成要素
30 1つ又はそれ以上の溝
31 凹状溝
32 基材
34 外面
36 レーザクラッディング材料層
38 ベース
40 開口
42 内面
44 内部スペース
46 追加材料
48 コーティング層
50 追加レーザ堆積材料
52 アブレシブ液体ジェット
54 冷却剤アクセス孔
56 冷却出口特徴要素
60 1つ又はそれ以上のチャンネル
Claims (22)
- 製造方法であって、
外面と、少なくとも1つの中空の内部スペースを定める内面とを有する基材材料を提供するステップと、
レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、ベースと開口とを各々が有し且つ前記基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びた1つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、
前記レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための1つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、
を含み、前記追加の材料層が、前記1つ又はそれ以上の溝と流体連通して1つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成するようにする、製造方法。 - 追加の材料を堆積させて1つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、前記レーザ堆積材料を覆ってコーティングを堆積させ、前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 追加の材料を堆積させて1つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って追加のレーザ堆積材料を施工し、前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記レーザ積層プロセスを用いることが、直接金属レーザ溶融(DMLM)又はレーザエンジニアドネットシェイプ(LENS)プロセスのうちの1つを含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記冷却出口特徴要素が、機械加工又は前記レーザ堆積材料上への追加材料の堆積の一方によって形成される、請求項1に記載の製造方法。
- 前記1つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内にある深さまで形成するステップを更に含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記1つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内に形成するために、アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工(ECM)、回転電極付きの放電加工(EDM)(ミルEDM)、及びレーザ加工又は鋳造のうちの1つを用いることを更に含む、請求項6に記載の製造方法。
- 前記レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工するステップは、前記各溝が該溝の開口にて狭くなることにより、凹状溝を含むように構成される、請求項1に記載の製造方法。
- 前記溝のそれぞれのベースを通って1つ又はそれ以上のアクセス孔を形成し、前記それぞれの孔を前記少なくとも1つの中空の内部スペースと流体連通して接続するステップを更に含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記基材が第1の材料を含み、前記レーザ堆積材料が、第2の材料にレーザを適用することによって施工され、前記第1及び第2の材料が異なる材料である、請求項1に記載の製造方法。
- 製造方法であって、
外面と、少なくとも1つの中空の内部スペースを定める内面とを有する基材材料を提供するステップと、
前記基材を機械加工して、前記基材の一部を選択的に除去し、各々が前記少なくとも1つの内部スペースと流体連通した1つ又はそれ以上の冷却供給孔を定めるステップと、
レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工して、ベースと開口とを各々が有し且つ前記基材の外面に沿って少なくとも部分的に延びた1つ又はそれ以上の溝を形成するステップと、
前記レーザ堆積材料上に追加の材料層を配置させて、構成要素を冷却するための1つ又はそれ以上のチャンネルを定めるステップと、
を含み、前記追加の材料層が、前記1つ又はそれ以上の溝と流体連通して1つ又はそれ以上の冷却出口特徴要素を内部に形成し、前記基材、前記1つ又はそれ以上の冷却供給孔、前記レーザ堆積材料、及び前記冷却出口特徴要素が、構成要素用の冷却ネットワークを提供する、製造方法。 - 追加の材料を堆積させて1つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、前記レーザ堆積材料及び前記1つ又はそれ以上の溝を覆ってコーティングを堆積させ、前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項11に記載の製造方法。
- 追加の材料を堆積させて1つ又はそれ以上のチャンネルを定める前記ステップが、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って追加のレーザ堆積材料を施工し、前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするステップを含む、請求項11に記載の製造方法。
- 前記レーザ積層プロセスを用いることが、直接金属レーザ溶融(DMLM)又はレーザエンジニアドネットシェイプ(LENS)プロセスのうちの1つを含む、請求項11に記載の製造方法。
- アブレシブ液体ジェット、プランジ電解加工(ECM)、回転電極付きの放電加工(EDM)(ミルEDM)、及びレーザ加工又は鋳造を用いて、前記1つ又はそれ以上の溝の各々の少なくとも一部を前記基材の外面内に形成するステップを更に含む、請求項11に記載の製造方法。
- 前記レーザ積層プロセスを用いて前記基材材料の外面上にレーザ堆積材料を施工するステップは、前記各溝が該溝の開口にて狭くなることにより、凹状溝を含むように構成される、請求項11に記載の製造方法。
- 前記基材が第1の材料を含み、前記レーザ堆積材料が、第2の材料にレーザを適用することによって施工され、前記第1及び第2の材料が異なる材料である、請求項11に記載の製造方法。
- 構成要素であって、
外面と、少なくとも1つの中空の内部スペースを定める内面とを含む基材と、
前記基材の外面に施工されるレーザ堆積材料と、
を備え、前記レーザ堆積材料内に1つ又はそれ以上の溝が少なくとも部分的に形成され、前記各溝が、前記構成要素に沿って少なくとも部分的に延び且つ開口とベースとを有し、前記それぞれの溝のベースを通って1つ又はそれ以上の冷却アクセス孔が形成されて、前記溝を前記それぞれの中空内部スペースと流体連通して接続し、
前記構成要素が更に、
前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記構成要素を冷却するための1つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料を備える、構成要素。 - 前記それぞれの1つ又はそれ以上の溝の各々がそれぞれの開口において狭くなり、前記各溝が凹状溝を含むようになる、請求項20に記載の構成要素。
- 前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記1つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料が、前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールするコーティングを含む、請求項20に記載の構成要素。
- 前記レーザ堆積材料を覆って配置されて前記1つ又はそれ以上のチャンネルを定める追加の材料が、先行して施工された前記レーザ堆積材料を覆って施工されて、前記1つ又はそれ以上の溝の開口を実質的にシールする追加のレーザ堆積材料を含む、請求項20に記載の構成要素。
- 前記追加の材料及び前記レーザ堆積材料が同じ材料を含む、請求項20に記載の構成要素。
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