JP6499964B2 - ターボ機械部品を補修する方法 - Google Patents
ターボ機械部品を補修する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6499964B2 JP6499964B2 JP2015530376A JP2015530376A JP6499964B2 JP 6499964 B2 JP6499964 B2 JP 6499964B2 JP 2015530376 A JP2015530376 A JP 2015530376A JP 2015530376 A JP2015530376 A JP 2015530376A JP 6499964 B2 JP6499964 B2 JP 6499964B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser cladding
- sub
- layer
- laser
- turbomachine
- 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.)
- Active
Links
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 62
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims description 53
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 7
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005542 laser surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- RNIPJYFZGXJSDD-UHFFFAOYSA-N 2,4,5-triphenyl-1h-imidazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NC(C=2C=CC=CC=2)=C(C=2C=CC=CC=2)N1 RNIPJYFZGXJSDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical compound [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001119 inconels 625 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/0093—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring combined with mechanical machining or metal-working covered by other subclasses than B23K
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/0823—Devices involving rotation of the workpiece
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
- B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
- B23K35/0222—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in soldering, brazing
- B23K35/0244—Powders, particles or spheres; Preforms made therefrom
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
- B23P23/04—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass for both machining and other metal-working operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
- B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
- B23P6/007—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only additive methods, e.g. build-up welding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/001—Turbines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/30—Manufacture with deposition of material
- F05D2230/31—Layer deposition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/40—Heat treatment
-
- 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
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49231—I.C. [internal combustion] engine making
- Y10T29/49233—Repairing, converting, servicing or salvaging
Description
本発明は、レーザクラッド法によるターボ機械部品を補修する方法に関するものである。
ターボ機械を動作限界まで使用することが増えているので、新しい部品の状態に近い状態を再生するために設計された、特定の補修技術を開発する必要がある。回転部分及び非回転部分の両方が、侵食及び／又は摩耗による損傷を受ける。
例えば、蒸気タービンシャフトは、シャフト端部における結合領域、及びジャーナル軸受領域において損傷することが多い。遠心圧縮機シャフトにおいても、ジャーナル軸受及びシャフト端部に、同様の状況がおきる。ただし、圧縮機オーバーホール中や、インペラの封止領域が摩耗している場合に、非常にしばしば発生する。蒸気タービンブレード、遠心圧縮機、又はガスタービンロータ等の、他の回転部品又は静止部品も損傷し得る。
上記の分野においては、電気アーク又はマイクロプラズマ肉盛溶接のような、従来の補修技法は、複数の欠点、すなわち、具体的には高い加熱速度及び冷却速度、並びに低融点ボリュームを示している。代替方法として、レーザ表面処理による補修方法が知られている。別の表面処理に対する、レーザ表面処理の利点を以下に示す。
・燃焼や、イオンボンバードは関与しないため、化学的に清潔である。
・加熱は局所的であり、基板に伝達される熱が最小限であるため、部品への熱損傷が最小となる。
・後加工の工程数が低減される。
・非常に硬質な材料、非常に脆い材料、又は非常に軟質な材料を処理することができる。
・熱浸透を制御することができる。
・より厚い層を堆積させることができる。
・燃焼や、イオンボンバードは関与しないため、化学的に清潔である。
・加熱は局所的であり、基板に伝達される熱が最小限であるため、部品への熱損傷が最小となる。
・後加工の工程数が低減される。
・非常に硬質な材料、非常に脆い材料、又は非常に軟質な材料を処理することができる。
・熱浸透を制御することができる。
・より厚い層を堆積させることができる。
レーザ表面加工方法のうち、レーザクラッド法が一般に知られている。レーザクラッド法は、レーザ光を用いて、所望の特性を有するクラッド材料を、補修対象表面を有する部品の基材に融着させる。レーザクラッド法は、純度、均質性、硬度、接着、及び微細構造の点で、優れた特性を有する表面層を生成する可能性を提供する。
レーザクラッド補修方法は、米国特許公開第２０１０／０２８７７５４号明細書に記載されているように、静止部品を補修するために、又は、米国特許公開第２００９／００５７２７５号明細書に記載されているように、少ないボリュームのクラッド材を堆積させるために、すでに用いられている。
より大きく、より深い損傷領域、及び／又は回転部品の表面を補修するために、損傷を受けた部品の態様及び特性を最適に復元することを目的として、方法のパラメータが適切に調整されなければならない。特に、表面に所望のコーティング特性を得るためには、損傷部分を再構築するために必要とされる優れた金属結合を達成する要求と、皮膜と基材との混合の回避という、対立する問題を解決する必要がある。一般的には、プロセスのすべての変数同士の間の正確な相関を求める必要がある。
したがって、公知の従来技術の不便な点を回避するために、容易で、かつ補修すべき各ターボ機械部品のために再現可能な方法でこのような相関を見つけることを可能にする改良されたレーザクラッド法を提供することが望まれる。
第１の実施形態によれば、本発明は、ターボ機械部品の補修方法を提供することにより、このような目的を達成する。このターボ機械部品の補修方法は、
・レーザクラッド装置を設定するステップと、
・補修すべきターボ機械部品の損傷ボリュームを除去することによって、ターボ機械部品の少なくとも一部を準備するステップと、
・レーザクラッド装置及びターボ機械部品の一方を、レーザクラッド装置及びターボ機械部品の他方に対して回転させるステップと、
・部品に、再構築ボリュームを得るために、レーザクラッド法によって破損ボリュームを再構築するステップと、
・ターボ機械部品の、少なくとも再構築ボリュームに熱処理を施すステップと、
・再構築ボリュームの表面仕上げをするステップと、
・再構築ボリュームを非破壊試験するステップとを含む。
・レーザクラッド装置を設定するステップと、
・補修すべきターボ機械部品の損傷ボリュームを除去することによって、ターボ機械部品の少なくとも一部を準備するステップと、
・レーザクラッド装置及びターボ機械部品の一方を、レーザクラッド装置及びターボ機械部品の他方に対して回転させるステップと、
・部品に、再構築ボリュームを得るために、レーザクラッド法によって破損ボリュームを再構築するステップと、
・ターボ機械部品の、少なくとも再構築ボリュームに熱処理を施すステップと、
・再構築ボリュームの表面仕上げをするステップと、
・再構築ボリュームを非破壊試験するステップとを含む。
第１の実施形態の、さらなる有効な特徴によれば、レーザクラッド装置を設定するステップは、
・レーザクラッド処理パラメータの組を識別するサブステップと、
・サンプルを識別するサブステップと、
・レーザクラッド処理パラメータを上記の組とした後に、レーザクラッド装置によって、サンプル上に第１の層を溶接するサブステップと、
・第１の層の複数の幾何学データを複数の参照データ範囲のそれぞれと比較するサブステップと、
・複数の幾何学データが、複数の参照データ範囲内にある場合に、レーザクラッド装置によって、サンプル上に複数の追加の層を溶接するサブステップと、
・再構築の段階を操作するパラメータを規定するために、顕微鏡写真検査によって、複数の追加の層を試験するサブステップとを含む。
・レーザクラッド処理パラメータの組を識別するサブステップと、
・サンプルを識別するサブステップと、
・レーザクラッド処理パラメータを上記の組とした後に、レーザクラッド装置によって、サンプル上に第１の層を溶接するサブステップと、
・第１の層の複数の幾何学データを複数の参照データ範囲のそれぞれと比較するサブステップと、
・複数の幾何学データが、複数の参照データ範囲内にある場合に、レーザクラッド装置によって、サンプル上に複数の追加の層を溶接するサブステップと、
・再構築の段階を操作するパラメータを規定するために、顕微鏡写真検査によって、複数の追加の層を試験するサブステップとを含む。
第１の実施形態の、さらなる有効な特徴によれば、複数の幾何学データは、
・１５０°〜１６０°の値を有する、第１の層の端部と、サンプルの表面との間の少なくとも１つの角度（α）と、
・第１の層の高さと、
・第１の層の幅と、
・５より大きい値を有する、第１の層の幅と高さとの比とを含む。
・１５０°〜１６０°の値を有する、第１の層の端部と、サンプルの表面との間の少なくとも１つの角度（α）と、
・第１の層の高さと、
・第１の層の幅と、
・５より大きい値を有する、第１の層の幅と高さとの比とを含む。
他の公知の補修方法に対して、本発明の解決手段は、
・補修すべき各ターボ機械部品のレーザクラッド法のために、パラメータ同士の間の正確な相関を容易に求めることと、
・６ｍｍの厚さまでクラッド材料の層を堆積することによって、補修された部品の機械的性質を低下させることなく、より大きな損傷ボリュームを効率的に再構築することとを可能にする。
・補修すべき各ターボ機械部品のレーザクラッド法のために、パラメータ同士の間の正確な相関を容易に求めることと、
・６ｍｍの厚さまでクラッド材料の層を堆積することによって、補修された部品の機械的性質を低下させることなく、より大きな損傷ボリュームを効率的に再構築することとを可能にする。
第２の実施形態では、本発明は、回転機と、レーザ光を生成するためのレーザ装置、及びレーザ光に向かって金属粉末を吹き付けるための粉末供給装置を備えた種類のレーザクラッドデバイスとを含むターボ機械部品を補修するための移動装置であって、上記のレーザクラッドデバイスが、上記の回転機の工具ステーションに固定可能であることを特徴とする、移動装置を提供する。
本発明の第１の実施形態に関して前述した同じ利点が、この第２の実施の形態によって達成される。また、後者の実施形態は、ターボ機械全体又は補修すべき部品を動かすことを必要とせず、設置されている位置において本発明の方法を実行することを可能にする。
本発明の他の特徴と利点は、添付の図面と関連させてなされた、実施形態に関する以下の説明から明らかになるであろう。
添付の図１〜図５を参照すると、ターボ機械部品Ｃを補修する方法１の全体が示されている。
方法１は、レーザ光装置１０１（すなわち、「レーザクラッドデバイス」）と粉末供給機とを含むレーザクラッド装置１００（すなわち、「装置」）を設定する第１のステップ５０を含む。
レーザ光装置１０１は、従来型のもので、例えば、ロフィンＹＡＧレーザ、２．２ｋＷ、又はＩＰＧファイバレーザ、２．２ｋＷである。一般的に、本発明の目的のためには、レーザトラックの幅にわたって、許容可能で一様な温度分布及び一様なクラッド特性を得るために、均一出力密度に達することを条件として、他のレーザ光装置を用いることができる。
図６〜図１２を参照すると、上記のレーザクラッド装置１００は、
・本体１０２ａ及び心押台本体１０２ｂを有する旋盤１０２と、
・旋盤の、本体１０２ａと心押台本体１０２ｂとの間に、補修すべき部品Ｃを支持する一対の支持部１０３（図６に示す実施形態では、部品Ｃは、ターボ圧縮機の回転シャフトであり、回転シャフトに取り付けられた複数のインペラを含んでいる。本発明は、ジャーナル軸受領域、又は回転シャフトのインペラを補修するために使用され得る。一般に、本発明は、侵食又は摩耗を受ける複数の領域における複数の部品を補修するように適合され得る。）と、
・部品Ｃをバランスさせるために、各々がラップアラウンドベルト１０６を有するバランス支持部１０５の一対を含むバランス装置１０４と、
・一対のガイド１１０とを含み、心押台本体１０２ｂと支持部１０３、１０４は、旋盤の本体１０２ａと一列に整列するように取り付けられている（心押台本体１０２ｂ及び支持部１０３、１０４は、ガイド１１０に沿って本体１０２ａに向かう方向、又は本体１０２ａから離れる方向に移動可能である。）。
・本体１０２ａ及び心押台本体１０２ｂを有する旋盤１０２と、
・旋盤の、本体１０２ａと心押台本体１０２ｂとの間に、補修すべき部品Ｃを支持する一対の支持部１０３（図６に示す実施形態では、部品Ｃは、ターボ圧縮機の回転シャフトであり、回転シャフトに取り付けられた複数のインペラを含んでいる。本発明は、ジャーナル軸受領域、又は回転シャフトのインペラを補修するために使用され得る。一般に、本発明は、侵食又は摩耗を受ける複数の領域における複数の部品を補修するように適合され得る。）と、
・部品Ｃをバランスさせるために、各々がラップアラウンドベルト１０６を有するバランス支持部１０５の一対を含むバランス装置１０４と、
・一対のガイド１１０とを含み、心押台本体１０２ｂと支持部１０３、１０４は、旋盤の本体１０２ａと一列に整列するように取り付けられている（心押台本体１０２ｂ及び支持部１０３、１０４は、ガイド１１０に沿って本体１０２ａに向かう方向、又は本体１０２ａから離れる方向に移動可能である。）。
図６〜図１２を参照すると、上記のレーザクラッド装置１００は、さらに、
・レーザ光装置１０１が取り付けられている工具ステーション１１１（円形ツールホルダ１１３に配置された複数の回転工具１１２も、工具ステーション１１１に配置されており、したがって工具ステーション１１１は、加工ステーション、さらにはレーザクラッドステーションとしても使用され得る。）と、
・クラッド後の表面仕上げのための研削機１１５と、
・レーザクラッド法による補修が行われた後に、部品Ｃを熱処理するための水平な、溶接後の熱処理ステーション１１６とを含む。
・レーザ光装置１０１が取り付けられている工具ステーション１１１（円形ツールホルダ１１３に配置された複数の回転工具１１２も、工具ステーション１１１に配置されており、したがって工具ステーション１１１は、加工ステーション、さらにはレーザクラッドステーションとしても使用され得る。）と、
・クラッド後の表面仕上げのための研削機１１５と、
・レーザクラッド法による補修が行われた後に、部品Ｃを熱処理するための水平な、溶接後の熱処理ステーション１１６とを含む。
工具ステーション１１１、研削機１１５及び溶接後の熱処理ステーション１１６は、上記でさらに詳細に述べたような様々な構成のガイド１１０と平行に移動可能となっている。
レーザクラッド装置１００はまた、トラックによる輸送、特に標準的な輸送容器に適した、限られた容積Ｖ内に完全に収容されるために、構成することもできる。
レーザクラッド装置を設定する第１のステップ５０は、レーザクラッド処理パラメータの組を識別する第１のサブステップ５１を含んでいる。
複数のプロセスパラメータを、適合範囲と共に以下に示す。
・粉末速度：１．５〜６ｇ／ｍｉｎ
・レーザ光パワーＰS：９００〜１５００
・走査速度：２〜１０ｍｍ／ｓ
・離隔距離（すなわち粉末供給機のノズルと、補修すべき部分との間の距離）：１１〜１５ｍｍ
・カバーガス流量：８〜１０リットル／分
・粉末メッシュ：４５〜１０５μｍ
・エネルギー密度Ｅ：１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2である。
複数のプロセスパラメータを、適合範囲と共に以下に示す。
・粉末速度：１．５〜６ｇ／ｍｉｎ
・レーザ光パワーＰS：９００〜１５００
・走査速度：２〜１０ｍｍ／ｓ
・離隔距離（すなわち粉末供給機のノズルと、補修すべき部分との間の距離）：１１〜１５ｍｍ
・カバーガス流量：８〜１０リットル／分
・粉末メッシュ：４５〜１０５μｍ
・エネルギー密度Ｅ：１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2である。
粉末の種類は、インコネル６２５、ステライト（Ｓｔｅｌｌｉｔｅ）２１又はＡＳＴＭ３２２ ４１４０の中から選択される。
以上のパラメータは、補修すべき部品の種類及び幾何形状に応じて、補修作業を行うために用いられる特定のレーザクラッド装置に応じて、かつ、例えば室温や湿度等の、環境に応じて、正しく調整されなければならない。例えば、後者は、粉末メッシュの選択に影響を与える。第１のサブステップ５１において、以下の工程を行うことによって、関係式Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４に基づいて、第１の仮値が定義される。
エネルギー密度は、以下のように定義される。
Ｅ＝ＰS・Ｉt（Ａ１）
ここで、
ＰS＝ＰL／ＡW（Ａ２）
は、比出力であり、
Ｉt＝ｄS／ｖ（Ａ３）
は、インタラクション時間処理である。ＡWは溶接面積、ｄSはスポット溶接半径であり、それぞれ、補修すべき領域及びレーザ光装置１０１、例えば、光学系、すなわちレンズの形状、及びレーザクラッドデバイスの焦点距離に応じた値である。
Ｅ＝ＰS・Ｉt（Ａ１）
ここで、
ＰS＝ＰL／ＡW（Ａ２）
は、比出力であり、
Ｉt＝ｄS／ｖ（Ａ３）
は、インタラクション時間処理である。ＡWは溶接面積、ｄSはスポット溶接半径であり、それぞれ、補修すべき領域及びレーザ光装置１０１、例えば、光学系、すなわちレンズの形状、及びレーザクラッドデバイスの焦点距離に応じた値である。
以上の関係式Ａ１、Ａ２、Ａ３を組み合わせると、次式が得られる。
Ｅ＝（ＰL・ｄS）／（ＡW・ｖ）（Ａ４）
上式では、ＰL、ｄS、ＡW、及びｖは、エネルギー密度を１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2の範囲に制限するために、調整されなければならない。走査速度ｖは、高い熱残留応力を回避するために、２〜１０ｍｍ／ｓの範囲に調整されなければならない。
Ｅ＝（ＰL・ｄS）／（ＡW・ｖ）（Ａ４）
上式では、ＰL、ｄS、ＡW、及びｖは、エネルギー密度を１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2の範囲に制限するために、調整されなければならない。走査速度ｖは、高い熱残留応力を回避するために、２〜１０ｍｍ／ｓの範囲に調整されなければならない。
レーザクラッド装置を設定する第１のステップ５０は、サンプル（例えば、補修すべき部品と同一の材料からなるシリンダ）を識別する第２のサブステップ５２を含む。
第１のステップ５０の第３のサブステップ５３では、レーザクラッド処理パラメータの組を上記のようにした後に、第１の層が、レーザクラッド装置１００によりサンプル上に溶接される。
第１のステップ５０の第４のサブステップ５４では、第１の層の複数の幾何学データが、複数の参照データ範囲のそれぞれと比較される。
幾何学的データを以下に示す。
・第１の層の縁部と上記サンプルの表面との間の角度α
・第１の層の高さ
・第１の層の幅
・層の浸透深さ
・第１の層の熱影響部の幅又は深さ
参照データ範囲を以下に示す。
・エネルギー密度Ｅ：１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2
・クラッドのアスペクト比（幅／高さ）：５より大きい
・角度α：１５０度〜１６０度に含まれる
複数の幾何学データが、指定された範囲内にある場合には、方法１の第１のステップ５０は、レーザクラッド装置１００によって、サンプル上に複数の追加の層を溶接する第５のサブステップ５５に進む。
・第１の層の縁部と上記サンプルの表面との間の角度α
・第１の層の高さ
・第１の層の幅
・層の浸透深さ
・第１の層の熱影響部の幅又は深さ
参照データ範囲を以下に示す。
・エネルギー密度Ｅ：１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ2
・クラッドのアスペクト比（幅／高さ）：５より大きい
・角度α：１５０度〜１６０度に含まれる
複数の幾何学データが、指定された範囲内にある場合には、方法１の第１のステップ５０は、レーザクラッド装置１００によって、サンプル上に複数の追加の層を溶接する第５のサブステップ５５に進む。
第６のサブステップ５６では、この複数の追加の層が、顕微鏡写真試験によって試験される。顕微鏡写真試験には、インターランの気孔率を調べることが含まれる。ここで、参照パラメータは、重なり部に対するクラッド幅のパーセンテージとして定義される重複パラメータである。
複数の幾何学データが、複数の参照データ範囲外にある場合には、レーザクラッド装置１００を設定する第１のステップ５０は、レーザクラッド処理パラメータの上記の組を修正する、さらなるサブステップを含む。例えば、角度αが、上記の各角度範囲よりも大きい場合には、粉末速度が低減される。一般に、すべてのパラメータが互いに相関しているので、正しい組は、すべてのパラメータを考慮して規定しなければならない。プロセスパラメータを変更した後、第３のサブステップ５３及び第４のサブステップ５４が繰り返される。
レーザクラッド装置１００、特にレーザ光装置１０１の設定を実行するために、１つ又は（通常は）それ以上の付属装置が使用され、レーザクラッド装置１００は、これらの付属装置と共に提供され、出荷されることが有効である。
方法１は、補修すべきターボ機械部品を検査する第２のステップ７０を含む。
第２のステップ７０の後、方法１は、補修ステップ１１、１２、１３、及び１４の群１０を含む。補修ステップ１１、１２、１３、１４の群は、
・回転させるサブステップ１１ａ（図８）によって、補修すべきターボ機械部品Ｃの損傷したボリュームを取り除くことによって、補修すべきターボ機械部品Ｃの一部を準備する第３のステップ１１（ジャーナル軸受を補修するとき、次のステップにおいてレーザクラッド法により堆積させる材料の量に応じた深さＳの周溝（図３Ｃ）を作成しなければならない。回転させるサブステップ１１ａの後に、先のサブステップ１１ａで準備した部分を非破壊試験する次のサブステップ１１ｂは、ターボ機械部品Ｃのすべての損傷部分が除去されたことを確認するために行われる。レーザ光装置１０１を移動させずに、ターボ機械部品Ｃの丸い幾何学的形状を補修できるようにするために、上記の、補修すべき部分を準備した後に、部品Ｃが再びレーザクラッド装置１００に対して回転する。）と、
・部品Ｃ（図７）の再構築されたボリュームを得るために、レーザ光装置１０１によって、損傷したボリュームを再構築する第４のステップ１２（第４のステップ１２において、レーザ光装置１０１は、第１の設定ステップ５０で規定されたパラメータにしたがって動作する。）と、
・ターボ機械部品Ｃの再構築されたボリュームに熱処理をする第５のステップ１３（熱処理は、加熱ステーション１１６（図９）を用いることによって水平に行ってもよいし、クレーン１１７（図１０）を用いることにより、垂直に、行ってもよい。シャフト等の長い部品には、垂直熱処理が好ましい。）と、
・さらに回転させ、その後、ジャーナル軸受の補修の場合に必要であれば研削機１１５（図１１）によって研削することによって、再構築されたボリュームの表面を仕上げる第６のステップ１４と、
・再構築ボリュームの表面及び内部を検査する最終ステップ１５と、を含む。
・回転させるサブステップ１１ａ（図８）によって、補修すべきターボ機械部品Ｃの損傷したボリュームを取り除くことによって、補修すべきターボ機械部品Ｃの一部を準備する第３のステップ１１（ジャーナル軸受を補修するとき、次のステップにおいてレーザクラッド法により堆積させる材料の量に応じた深さＳの周溝（図３Ｃ）を作成しなければならない。回転させるサブステップ１１ａの後に、先のサブステップ１１ａで準備した部分を非破壊試験する次のサブステップ１１ｂは、ターボ機械部品Ｃのすべての損傷部分が除去されたことを確認するために行われる。レーザ光装置１０１を移動させずに、ターボ機械部品Ｃの丸い幾何学的形状を補修できるようにするために、上記の、補修すべき部分を準備した後に、部品Ｃが再びレーザクラッド装置１００に対して回転する。）と、
・部品Ｃ（図７）の再構築されたボリュームを得るために、レーザ光装置１０１によって、損傷したボリュームを再構築する第４のステップ１２（第４のステップ１２において、レーザ光装置１０１は、第１の設定ステップ５０で規定されたパラメータにしたがって動作する。）と、
・ターボ機械部品Ｃの再構築されたボリュームに熱処理をする第５のステップ１３（熱処理は、加熱ステーション１１６（図９）を用いることによって水平に行ってもよいし、クレーン１１７（図１０）を用いることにより、垂直に、行ってもよい。シャフト等の長い部品には、垂直熱処理が好ましい。）と、
・さらに回転させ、その後、ジャーナル軸受の補修の場合に必要であれば研削機１１５（図１１）によって研削することによって、再構築されたボリュームの表面を仕上げる第６のステップ１４と、
・再構築ボリュームの表面及び内部を検査する最終ステップ１５と、を含む。
最終ステップ１５は、
・染料浸透探傷検査によって、かつジャーナル軸受の補修の場合に必要であれば、再構築されたボリュームの表面を試験する第１のサブステップ１５ａと
・渦電流試験により、上記の再構築されたボリュームの内部を試験する第２のサブステップ１５ｂとを含む。
・染料浸透探傷検査によって、かつジャーナル軸受の補修の場合に必要であれば、再構築されたボリュームの表面を試験する第１のサブステップ１５ａと
・渦電流試験により、上記の再構築されたボリュームの内部を試験する第２のサブステップ１５ｂとを含む。
方法１が終了すると、最終ステップ１５の後に、ターボ機械部品Ｃを最終チェックするさらなるステップ４０が実行される。最終チェックには、寸法及び幾何学的チェック４１と、バランス装置１０４を用いることによる、バランスサブステップ４２とが含まれる。
実施形態１ａ（図３）において、本発明の方法は、ターボ機械、例えばターボ圧縮機の回転シャフトのジャーナル軸受領域（図３Ｃ）に適用される。方法１ａは、上述したように、レーザクラッド装置を設定する第１のステップ５０と、補修すべきターボ機械の回転シャフトを検査する第２のステップ７０とを含む。第２のステップ７０中に、ジャーナル軸受領域の補修のために回転シャフトの分解、すなわちシャフトからインペラを分解することが必要であるか、あるいは回転シャフトの分解が必要でないかを判断するために、予備チェックが行われる。後者の場合、ジャーナル軸受領域は、インペラを分解することなく補修する補修すべきものであり、方法１ａは、補修ステップ群１０ａに進む。補修ステップ群１０ａは、
・次の第４のステップ（１２）において堆積される材料の量に応じた深さＳを有する台形の周溝（図３Ｃ）を準備する第３のステップ１１（第３のステップ１１は、台形の周溝を作成するために、ジャーナル軸受領域を回転させるサブステップ１１ａと、ジャーナル軸受領域の損傷部分が完全に除去されていることを検証するために、前のサブステップ１１ａで得られた溝を非破壊試験するサブステップ１１ｂとを含む。）と、
・レーザ光装置１０１を用いて、Ｓより大きい全体厚さＳ１を有する１つ又は複数の材料層を堆積させることにより、台形の周溝を充填することによって破損ボリュームを再構築する第４のステップ１２と、
・補修された回転シャフトに熱処理を施す第５のステップ１３と、
・初めに生加工をし、次に非破壊試験し、最終的に研削機１１５（図１１）によって研削することによって、再構築されたボリュームの表面仕上げをする第６のステップ１４と、
・染料浸透探傷検査の第１のサブステップ１５ａと、渦電流検査の第２のサブステップ１５ｂとをそれぞれ行うことによって、再構築されたボリュームの表面及び内部の両方の試験をする最終ステップ１５とを含む。
・次の第４のステップ（１２）において堆積される材料の量に応じた深さＳを有する台形の周溝（図３Ｃ）を準備する第３のステップ１１（第３のステップ１１は、台形の周溝を作成するために、ジャーナル軸受領域を回転させるサブステップ１１ａと、ジャーナル軸受領域の損傷部分が完全に除去されていることを検証するために、前のサブステップ１１ａで得られた溝を非破壊試験するサブステップ１１ｂとを含む。）と、
・レーザ光装置１０１を用いて、Ｓより大きい全体厚さＳ１を有する１つ又は複数の材料層を堆積させることにより、台形の周溝を充填することによって破損ボリュームを再構築する第４のステップ１２と、
・補修された回転シャフトに熱処理を施す第５のステップ１３と、
・初めに生加工をし、次に非破壊試験し、最終的に研削機１１５（図１１）によって研削することによって、再構築されたボリュームの表面仕上げをする第６のステップ１４と、
・染料浸透探傷検査の第１のサブステップ１５ａと、渦電流検査の第２のサブステップ１５ｂとをそれぞれ行うことによって、再構築されたボリュームの表面及び内部の両方の試験をする最終ステップ１５とを含む。
第２のステップ７０の予備チェックで、回転シャフトの分解が必要であると判断された場合には、方法１ａは、インペラをシャフトから分解する分解ステップと、群１０ａと同じステップを含む、補修ステップの群１０ｂに進む。群１０ａとは異なり、ステップ１０ｂの群は、シャフトに適用される。試験の最終ステップ１５が終了するとき、インペラと、補修されたシャフトとが再び組み立てられる。
ステップ１０ａ、１０ｂの群の両方は、終了後に、ターボ機械部品Ｃを最終的にチェックするステップ４０に進む。ステップ４０は、例えば、バランス装置１０４を用いて行われる第１のバランスサブステップ４２と、寸法及び幾何学的チェック４１とを含む。
別の実施形態１ｂ（図４）において、本発明の方法は、ターボ機械（図４Ａ）のインペラアイシール領域であって、例えば、ターボ圧縮機のインペラに適用される。方法１ｂは、レーザクラッド装置を、上述したように設定する第１のステップ５０と、補修すべき、ターボ機械のインペラアイシール領域を検査する第２のステップ７０とを含む。第２のステップ７０中に、インペラは、シャフトから分解される。必要があれば、例えば、上述した実施形態１ａを用いて、シャフトも補修される。第２のステップ７０の後、方法１ｂは、補修ステップ群１０に進む。補修ステップ群１０は、
・インペラアイシール損傷領域（図３Ｃ）に、滑らかな円錐面Ｓ２を準備する第３のステップ１１（第３のステップ１１は、円錐面Ｓ２を作成するために、インペラを回転させるサブステップ１１ａと、損傷ボリュームが完全に除去されたことを検証するために、前のサブステップ１１ａで得られた表面を非破壊試験するサブステップ１１ｂとを含む。）と、
・レーザ光装置１０１で、段付きのアイシール領域Ｓ３を作成し直すことによって、破損ボリュームを再構築する第４のステップ１２と、
・補修されたインペラに熱処理を施す第５のステップ１３と、
・回転させることによって、再構築されたボリュームの段付きのアイシール領域Ｓ３を仕上げる第６のステップ１４と、
・染料浸透探傷検査を行うことにより、アイシール領域Ｓ３の表面を試験する最終ステップ１５とを含む。
・インペラアイシール損傷領域（図３Ｃ）に、滑らかな円錐面Ｓ２を準備する第３のステップ１１（第３のステップ１１は、円錐面Ｓ２を作成するために、インペラを回転させるサブステップ１１ａと、損傷ボリュームが完全に除去されたことを検証するために、前のサブステップ１１ａで得られた表面を非破壊試験するサブステップ１１ｂとを含む。）と、
・レーザ光装置１０１で、段付きのアイシール領域Ｓ３を作成し直すことによって、破損ボリュームを再構築する第４のステップ１２と、
・補修されたインペラに熱処理を施す第５のステップ１３と、
・回転させることによって、再構築されたボリュームの段付きのアイシール領域Ｓ３を仕上げる第６のステップ１４と、
・染料浸透探傷検査を行うことにより、アイシール領域Ｓ３の表面を試験する最終ステップ１５とを含む。
ステップ１０の群は、終了後に、ターボ機械部品Ｃを最終的にチェックする最終ステップ４０に進む。ステップ４０は、過速度条件に到達するまで、インペラを回転させることによって行われる第１のバランスサブステップ４２と、最終的な幾何学的チェック４１とを含む。
一般的に、上述したように、レーザクラッド装置を用いることによって、他の多くのターボ機械構成部品を本発明の方法を用いて補修することができる。
すべての場合において、レーザクラッド処理パラメータが、ステップ５０までの組を正しく行って正しく規定され、それによって上記の目的及び利点を達成できることが重要である。
１０ 補修ステップ群
１０ａ 補修ステップ群
１０ｂ 群
１１ 第３のステップ
１１ａ サブステップ
１１ｂ サブステップ
１２ 第４のステップ
１３ 第５のステップ
１４ 第６のステップ
１５ 最終ステップ
１５ａ 第１のサブステップ
１５ｂ 第２のサブステップ
４０ 最終ステップ
４１ 幾何学的チェック
４２ 第１のバランスサブステップ
５０ 第１の設定ステップ
５１ 第１のサブステップ
５２ 第２のサブステップ
５３ 第３のサブステップ
５４ 第４のサブステップ
５５ 第５のサブステップ
５６ 第６のサブステップ
７０ 第２のステップ
１００ レーザクラッド装置
１０１ レーザ光装置
１０２ 旋盤
１０２ａ 本体
１０２ｂ 心押台本体
１０３ 支持部
１０４ バランス装置、支持部
１０５ バランス支持部
１０６ ラップアラウンドベルト
１１０ ガイド
１１１ 工具ステーション
１１２ 回転工具
１１３ 円形ツールホルダ
１１５ 研削機
１１６ 熱処理ステーション、加熱ステーション
１１７ クレーン
６２５ インコネル
１０ａ 補修ステップ群
１０ｂ 群
１１ 第３のステップ
１１ａ サブステップ
１１ｂ サブステップ
１２ 第４のステップ
１３ 第５のステップ
１４ 第６のステップ
１５ 最終ステップ
１５ａ 第１のサブステップ
１５ｂ 第２のサブステップ
４０ 最終ステップ
４１ 幾何学的チェック
４２ 第１のバランスサブステップ
５０ 第１の設定ステップ
５１ 第１のサブステップ
５２ 第２のサブステップ
５３ 第３のサブステップ
５４ 第４のサブステップ
５５ 第５のサブステップ
５６ 第６のサブステップ
７０ 第２のステップ
１００ レーザクラッド装置
１０１ レーザ光装置
１０２ 旋盤
１０２ａ 本体
１０２ｂ 心押台本体
１０３ 支持部
１０４ バランス装置、支持部
１０５ バランス支持部
１０６ ラップアラウンドベルト
１１０ ガイド
１１１ 工具ステーション
１１２ 回転工具
１１３ 円形ツールホルダ
１１５ 研削機
１１６ 熱処理ステーション、加熱ステーション
１１７ クレーン
６２５ インコネル
Claims (12)
- ターボ機械部品（Ｃ）を補修する方法（１）であって、
レーザクラッド装置（１００）を設定するステップ（５０）と、
補修すべきターボ機械部品の損傷ボリュームを除去することによって、前記ターボ機械部品の少なくとも一部を準備するステップ（１１）と、
前記レーザクラッド装置（１００）及び前記ターボ機械部品の一方を、前記レーザクラッド装置（１００）及び前記ターボ機械部品の他方に対して回転させるステップと、
レーザクラッド法によって、前記準備するステップで除去したボリュームを再構築して、前記ターボ機械部品の再構築ボリュームを得る、再構築するステップ（１２）と、
前記ターボ機械部品の、少なくとも前記再構築ボリュームに熱処理を施すステップ（１３）と、
前記再構築ボリュームの表面仕上げをするステップ（１４）と、
前記再構築ボリュームを非破壊試験するステップ（１５）と、
を含み、
前記レーザクラッド装置（１００）を設定する前記ステップ（５０）が、
レーザクラッド処理パラメータの組を識別するサブステップ（５１）と、
サンプルを識別するサブステップ（５２）と、
レーザクラッド処理パラメータの前記組を調整した後に、前記レーザクラッド装置（１００）によって、前記サンプル上に第１の層を溶接するサブステップ（５３）と、
第１の層の複数の幾何学データを複数の参照データ範囲のそれぞれと比較するサブステップ（５４）と、
前記複数の幾何学データが、前記複数の参照データ範囲内にある場合に、前記レーザクラッド装置（１００）によって、前記サンプル上に複数の追加の層を溶接するサブステップ（５５）と、
前記再構築の段階を操作するパラメータを規定するために、顕微鏡写真検査によって、前記複数の追加の層を試験するサブステップ（５６）と、
を含む、
方法（１）。 - 準備する前記ステップ（１１）の前に、補修すべきターボ機械部品を試験するステップ（７０）をさらに含む、請求項１に記載の方法（１）。
- 非破壊試験する前記ステップ（１５）が、
染料浸透探傷試験によって、前記再構築ボリュームの表面を試験するサブステップ（１５ａ）と、
渦電流試験により、前記再構築ボリュームの内側部分を試験するサブステップ（１５ｂ）と、
を含む、請求項１又は２に記載の方法（１）。 - 非破壊試験する前記ステップ（１５）の後に、最終的に前記ターボ機械部品をチェックするステップをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法（１）。
- 前記レーザクラッド装置（１００）が、レーザ光を生成するためのレーザ装置と、前記レーザ光に向かって金属粉末を吹き付けるための粉末供給装置とを備えた種類のものである、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法（１）。
- 識別する前記サブステップ（５１）で識別すべき前記レーザクラッド処理パラメータが、
粉末速度と、
レーザ光パワーと、
粉末の種類と、
走査速度と、
離隔距離と、
カバーガス流量と、
粉末メッシュと、
エネルギー密度と、
を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法（１）。 - 前記エネルギー密度が、１１０〜１２０Ｊ／ｍｍ２の範囲である、請求項６に記載の方法（１）。
- 前記複数の幾何学データが、
前記第１の層の縁部と前記サンプルの表面との間の少なくとも１つの角度（α）と、
第１の層の高さと、
第１の層の幅と、
を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法（１）。 - 前記複数の参照データが、それぞれ、
前記第１の層の前記幅と前記高さとの比が５よりも大きく、
前記第１の層の端部と、前記サンプルの表面との間の前記角度（α）が１５０°〜１６０°である、
という範囲に含まれている、請求項８に記載の方法（１）。 - 前記複数の幾何学データが、前記複数の参照データ範囲外にある場合には、前記レーザクラッド装置（１００）を設定する前記ステップ（５０）が、
前記レーザクラッド処理パラメータの組を修正するサブステップと、
前記レーザクラッド処理パラメータの組を変更した後に、前記レーザクラッド装置（１００）によって、前記サンプル上に第１の層を溶接するサブステップ（５３）と、
前記第１の層の前記複数の幾何学データをそれぞれの前記複数の参照データ範囲と比較するサブステップ（５４）と、
を含む、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法（１）。 - 前記少なくとも１つの角度（α）が１６０°よりも大きい場合には、粉末速度を低減させる、請求項９に記載の方法（１）。
- 顕微鏡写真検査によって、前記複数の追加の層を試験するサブステップ（５６）が、インターランの気孔率を調べることを含む、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法（１）。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT000041A ITCO20120041A1 (it) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | Metodo per la riparazione di un componente di turbomacchina |
| ITCO2012A000041 | 2012-09-07 | ||
| PCT/EP2013/068279 WO2014037397A1 (en) | 2012-09-07 | 2013-09-04 | Method for repairing a turbomachine component |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015535899A JP2015535899A (ja) | 2015-12-17 |
| JP6499964B2 true JP6499964B2 (ja) | 2019-04-10 |
Family
ID=47222205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015530376A Active JP6499964B2 (ja) | 2012-09-07 | 2013-09-04 | ターボ機械部品を補修する方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20150224598A1 (ja) |
| EP (1) | EP2892686B1 (ja) |
| JP (1) | JP6499964B2 (ja) |
| KR (1) | KR102176957B1 (ja) |
| CN (1) | CN104736292B (ja) |
| BR (1) | BR112015003933A8 (ja) |
| HU (1) | HUE052667T2 (ja) |
| IT (1) | ITCO20120041A1 (ja) |
| RU (1) | RU2635648C2 (ja) |
| WO (1) | WO2014037397A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160102862A1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-14 | Solar Turbines Incorporated | Method for manufacturing a machine component |
| US20160169056A1 (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | Caterpillar Inc. | Process for Lobe and Journal Preparation and Weld Repair |
| CN106271298B (zh) * | 2015-06-03 | 2018-04-17 | 襄阳三鹏航空科技有限公司 | 飞机涡轮蜗壳喷嘴连接环焊接夹具 |
| CN105583570B (zh) * | 2016-02-23 | 2017-12-15 | 一汽-大众汽车有限公司 | 汽车冲压模具的锐棱修复方法 |
| RU2686499C1 (ru) * | 2018-05-04 | 2019-04-29 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Способ ремонта охлаждаемой лопатки из жаропрочного суперсплава турбины газотурбинного двигателя |
| US11603880B2 (en) * | 2018-05-08 | 2023-03-14 | Cummins Inc. | Turbocharger shaft with cladding |
| DE102021200321A1 (de) | 2021-01-14 | 2022-07-14 | Forschungszentrum Jülich GmbH | System mit Wärmedämmschicht und Verfahren zur Herstellung |
| CN113042738B (zh) * | 2021-03-10 | 2023-06-16 | 岭澳核电有限公司 | 循环水过滤系统用泵盖板增材修复方法及系统 |
| CN113523708B (zh) * | 2021-08-24 | 2022-08-23 | 南通大学 | 一种修复齿面微接触疲劳损伤的方法及修复装置 |
| CN114918611B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-10-20 | 泰尔(安徽)工业科技服务有限公司 | 一种用于热轧大型轧机轴承座的修复方法 |
| KR102458041B1 (ko) * | 2022-08-05 | 2022-10-24 | 터보파워텍(주) | 초음파 진동과 레이저 클래딩을 이용한 터빈로터 수리방법 |
| KR102480317B1 (ko) * | 2022-09-02 | 2022-12-23 | 터보파워텍(주) | 터빈로터 수리용 레이저 클래딩 자동화장치 |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3545158A1 (de) * | 1985-12-20 | 1987-06-25 | Hahn Ortwin | Adaptives regelungsverfahren fuer schweissprozesse |
| US5245155A (en) * | 1992-03-06 | 1993-09-14 | General Electric Company | Single point powder feed nozzle for use in laser welding |
| US5837960A (en) * | 1995-08-14 | 1998-11-17 | The Regents Of The University Of California | Laser production of articles from powders |
| US6453211B1 (en) * | 2000-03-02 | 2002-09-17 | General Electric Company | Nominal shift machining |
| JP2003113418A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-04-18 | Nippon Steel Corp | 疲労寿命向上処理法およびそれによる長寿命金属材 |
| RU2194604C1 (ru) * | 2001-12-28 | 2002-12-20 | Сизов Виктор Иванович | Способ восстановления секторов разрезного кольца соплового аппарата турбины газотурбинного двигателя |
| US6701615B2 (en) * | 2002-03-08 | 2004-03-09 | General Electric Company | Inspection and sorting system and method for part repair |
| RU2248867C1 (ru) * | 2003-10-14 | 2005-03-27 | Открытое акционерное общество Раменское приборостроительное конструкторское бюро | Способ и образец для контроля глубины проплавления при лазерной сварке прецизионных изделий |
| CN1660538A (zh) * | 2004-02-26 | 2005-08-31 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种发电机、汽轮机转子轴的现场激光修复方法及专用设备 |
| CA2511699A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-09 | Ingersoll Machine Tools, Inc. | Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool |
| GB0420578D0 (en) * | 2004-09-16 | 2004-10-20 | Rolls Royce Plc | Forming structures by laser deposition |
| US20060067830A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-03-30 | Wen Guo | Method to restore an airfoil leading edge |
| DE602006000955T2 (de) * | 2005-02-25 | 2009-05-28 | Snecma | Verfahren zur mechanischen Charakterisierung eines metallischen Materials |
| FR2882533B1 (fr) * | 2005-02-25 | 2007-07-06 | Snecma Moteurs Sa | Procede de reparation de disque aubage monobloc, eprouvette de debut et de fin campagne |
| FR2889092B1 (fr) * | 2005-07-29 | 2007-10-19 | Snecma | Procede de caracterisation mecanique d'un materiau metallique |
| US20100257733A1 (en) * | 2006-07-20 | 2010-10-14 | Honeywell International, Inc. | High pressure single crystal turbine blade tip repair with laser cladding |
| CN100540208C (zh) * | 2006-12-22 | 2009-09-16 | 沈阳大陆激光技术有限公司 | 一种离心压缩机流道叶片的修复工艺 |
| US20090057275A1 (en) | 2007-08-31 | 2009-03-05 | General Electric Company | Method of Repairing Nickel-Based Alloy Articles |
| US8096030B2 (en) * | 2007-10-18 | 2012-01-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Mobile repair apparatus for repairing a stationary rotor seal of a turbo machine |
| DE102009016260A1 (de) * | 2009-04-03 | 2010-10-07 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren beim Schweißen und Bauteil |
| RU2411517C1 (ru) * | 2009-06-30 | 2011-02-10 | Евгений Николаевич Дерун | Цифровой вихретоковый дефектоскоп |
| JP5320196B2 (ja) * | 2009-07-15 | 2013-10-23 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | 異材肉盛り溶接方法及び異材肉盛り溶接構造物 |
| DE102010001413B4 (de) * | 2010-02-01 | 2013-10-17 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Verfahren zur Reparatur von Labyrinth-Dichtungsstegen |
| US8636195B2 (en) * | 2010-02-19 | 2014-01-28 | General Electric Company | Welding process and component formed thereby |
| JP2012040576A (ja) * | 2010-08-16 | 2012-03-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | タービンロータの補修方法 |
| CN103717344B (zh) * | 2011-05-10 | 2016-01-20 | 苏舍涡轮服务芬洛有限公司 | 用于包覆基板的工艺 |
-
2012
- 2012-09-07 IT IT000041A patent/ITCO20120041A1/it unknown
-
2013
- 2013-09-04 BR BR112015003933A patent/BR112015003933A8/pt not_active Application Discontinuation
- 2013-09-04 EP EP13759714.2A patent/EP2892686B1/en active Active
- 2013-09-04 HU HUE13759714A patent/HUE052667T2/hu unknown
- 2013-09-04 JP JP2015530376A patent/JP6499964B2/ja active Active
- 2013-09-04 KR KR1020157008794A patent/KR102176957B1/ko active IP Right Grant
- 2013-09-04 WO PCT/EP2013/068279 patent/WO2014037397A1/en active Application Filing
- 2013-09-04 CN CN201380046696.5A patent/CN104736292B/zh active Active
- 2013-09-04 RU RU2015106199A patent/RU2635648C2/ru active
- 2013-09-04 US US14/426,418 patent/US20150224598A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102176957B1 (ko) | 2020-11-11 |
| KR20150052291A (ko) | 2015-05-13 |
| EP2892686B1 (en) | 2020-07-08 |
| RU2015106199A (ru) | 2016-10-27 |
| HUE052667T2 (hu) | 2021-05-28 |
| WO2014037397A1 (en) | 2014-03-13 |
| ITCO20120041A1 (it) | 2014-03-08 |
| US20150224598A1 (en) | 2015-08-13 |
| JP2015535899A (ja) | 2015-12-17 |
| RU2635648C2 (ru) | 2017-11-14 |
| CN104736292B (zh) | 2017-10-27 |
| BR112015003933A8 (pt) | 2019-08-06 |
| CN104736292A (zh) | 2015-06-24 |
| EP2892686A1 (en) | 2015-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6499964B2 (ja) | ターボ機械部品を補修する方法 | |
| KR102566105B1 (ko) | 초합금 보수 방법 | |
| JP5322371B2 (ja) | 一体形ブレード付きディスクを補修する方法、作業開始時および作業終了時テストピース | |
| Denkena et al. | Engine blade regeneration: a literature review on common technologies in terms of machining | |
| Jones et al. | Remanufacture of turbine blades by laser cladding, machining and in-process scanning in a single machine | |
| US7825348B2 (en) | Method of repairing a blade of a one-piece bladed disc of a turbomachine and test piece for implementing the method | |
| Hansel et al. | Study on consistently optimum deposition conditions of typical metal material using additive/subtractive hybrid machine tool | |
| US20060236765A1 (en) | Method for the mechanical characterization of a metallic material | |
| Ünal-Saewe et al. | Process development for tip repair of complex shaped turbine blades with IN718 | |
| EP2039882B1 (en) | Methods for performing gas turbine engine casing repairs | |
| US10525551B2 (en) | Cladding-by-welding device, erosion shield forming method, and turbine blade manufacturing method | |
| CN111922621A (zh) | 一种汽轮机叶片的自动化修复及再制造方法 | |
| JP2005349478A (ja) | 超合金製物品の均一溶接法 | |
| CN107190257A (zh) | 一种模具损伤部位的激光熔覆与机械喷丸交错再制造方法 | |
| JP2010203258A (ja) | 動翼の補修方法 | |
| CN111215829A (zh) | 搅拌摩擦焊辅助激光熔覆泵叶轮叶片的修复方法 | |
| Vaníček et al. | Low-pressure turbine blade leading edge protection using robotic laser cladding technology | |
| EP2892685B1 (en) | A method for repairing a turbomachine component | |
| Gabrielli et al. | Blades and vanes platform laser rebuilding | |
| US10907483B2 (en) | Turbine blade, erosion shield forming method, and turbine blade manufacturing method | |
| Azar et al. | Electron beam weld repair and qualification of titanium fan blades for military gas turbine engines | |
| Moor et al. | Additive manufacturing for superalloys–producibility and cost | |
| CN115609008A (zh) | 一种转子激光增材制造的方法 | |
| Campatelli et al. | Design and Testing of a WAAM Retrofit Kit for Repairing Operations on a Milling Machine. Machines 2021, 9, 322 | |
| CN117758254A (zh) | 零部件表面损伤激光熔覆修复方法、装置及零部件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160826 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170622 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170718 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171012 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20171107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181219 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190318 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6499964 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |