RU2652280C2 - Способ восстановления детали турбомашины - Google Patents

Способ восстановления детали турбомашины Download PDF

Info

Publication number
RU2652280C2
RU2652280C2 RU2015106197A RU2015106197A RU2652280C2 RU 2652280 C2 RU2652280 C2 RU 2652280C2 RU 2015106197 A RU2015106197 A RU 2015106197A RU 2015106197 A RU2015106197 A RU 2015106197A RU 2652280 C2 RU2652280 C2 RU 2652280C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
source
laser
turbomachine
powder
Prior art date
Application number
RU2015106197A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015106197A (ru
Inventor
Алессио АНДОЛЬФИ
Федерико ПИНЕСКИ
Джованни ВИТАЛЕ
Эудженио ДЖОРНИ
Аттилио ПАОЛУЧЧИ
Фабрицио МАММОЛИТИ
Риккардо КАТАСТИНИ
Original Assignee
Нуово Пиньоне СРЛ
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нуово Пиньоне СРЛ filed Critical Нуово Пиньоне СРЛ
Publication of RU2015106197A publication Critical patent/RU2015106197A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2652280C2 publication Critical patent/RU2652280C2/ru

Links

Images

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
    • B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
    • B23K26/144—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor the fluid stream containing particles, e.g. powder
    • 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
    • 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
    • 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
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • 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
    • 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
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/215—Rotors for wind turbines with vertical axis of the panemone or "vehicle ventilator" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/91—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure
    • F05B2240/911—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure already existing for a prior purpose
    • F05B2240/9112—Mounting on supporting structures or systems on a stationary structure already existing for a prior purpose which is a building
    • 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
    • F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу (100) восстановления детали (С) турбомашины и установке (1) для лазерного плакирования (варианты). Установка (1) для лазерного плакирования содержит источник (2) лазерного излучения, порошковый питатель (3) и источник (4) нагретого воздуха. Способ включает следующие этапы: настройку (110) установки (1) для лазерного плакирования; задание (120) траектории, содержащей зоны, подлежащие восстановлению путем лазерного плакирования в указанном узком пазу детали турбомашины; перемещение (130) вперед установки (1) для лазерного плакирования или детали (С) турбомашины для осуществления покрытия указанной траектории от первой крайней точки до второй крайней точки лазерным лучом (2а) и порошковой струей (3а); перемещение (140) назад указанной установки (1) или детали (С) турбомашины для осуществления покрытия указанной траектории от второй крайней точки до первой крайней точки воздушной струей (4а) для выдувания излишка указанного порошка. Для выдувания излишка порошка используют струю нагретого воздуха. Технический результат заключается в повышении прочностных характеристик детали турбомашины и возможность для восстановления узкого паза детали турбомашины. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к способу и установке для восстановления детали турбомашины путем лазерного плакирования. В частности, хотя и не исключительно предлагаемое изобретение может быть использовано для восстановления корпусов статоров турбомашин путем лазерного плакирования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При растущем применении турбомашин с их эксплуатационными пределами существует потребность в разработке специальных технологий ремонта, предназначенных для восстановления состояния, приближенного к состоянию новых частей. Как вращающиеся, так и невращающиеся части турбомашин подвержены повреждениям вследствие эрозии и/или износа.
Например, валы паровых турбин часто бывают повреждены в зонах соединений на концах валов и в зонах опорных подшипников. То же происходит с опорными подшипниками и концами валов центробежных компрессоров, причем очень часто во время капитального ремонта обнаруживается, что рабочие колеса изношены в зоне уплотнений. Также могут быть повреждены другие вращающиеся или неподвижные части, такие как лопатки паровых турбин, корпусы центробежных компрессоров или роторы газовых турбин. В корпусах статоров, например в корпусах статоров паровых турбин, содержащих лопатки, зоны, близкие к лопаткам, являются особенно труднодоступными. При использовании стандартных технологий восстановления обычно необходимо снять лопатки статора перед ремонтом.
В вышеуказанной области техники обычные технологии восстановления, такие как электродуговое или микроплазменное наплавление, имеют некоторые недостатки, т.е., в частности, высокие скорости нагрева и охлаждения и низкие объемы расплава. В качестве альтернативных известны способы восстановления путем лазерной поверхностной обработки. Преимущества указанной обработки по сравнению с альтернативными процессами поверхностной обработки заключаются в следующем:
химическая чистота, поскольку не используется горение или облучение ионами,
локализованный нагрев с минимальной передачей тепла к подложке, что обеспечивает минимальное термическое повреждение детали,
сокращенное количество мероприятий после механической обработки,
возможность обработки очень твердых, хрупких или мягких материалов,
возможность контроля проникновения тепла,
возможность нанесения более толстых слоев.
Среди способов лазерной поверхностной обработки лазерное плакирование является общеизвестным. В лазерном плакировании используют лазерный луч для наплавления плакирующего материала, обладающего требуемыми характеристиками, на основной материал детали, поверхность которого необходимо восстановить. Лазерное плакирование обеспечивает возможность создания поверхностных слоев с превосходными свойствами с точки зрения чистоты, однородности, твердости, связывания и микроструктуры.
Способы восстановления путем лазерного плакирования уже используются для восстановления неподвижных деталей, как описано в заявке на патент США №2010/0287754, или для нанесения плакирующего материала в малых объемах, как описано в заявке на патент США №2009/0057275.
При восстановлении корпусов статоров и, в частности, при восстановлении зон вблизи лопаток статора, лазерное плакирование является особенно затруднительным в силу необходимости обеспечения лазерного луча, имеющего достаточную длину для достижения такого узкого паза. Кроме этого, после процесса восстановления необходимо удалить излишек плакирующего порошка, который остался ненаплавленным на основной материал детали. По указанным причинам в подобных случаях лазерное плакирование не используют или же перед восстановлением поврежденных зон удаляют лопатки.
Таким образом, существует необходимость в создании усовершенствованных способа и установки для лазерного плакирования, которые позволят избежать указанных недостатков, присущих известному уровню техники, осуществляемого быстрым и воспроизводимым образом для каждой подлежащей восстановлению детали турбомашины и, в частности, для деталей турбомашины, имеющих узкие пазы, например для корпусов статоров, содержащих лопатки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым вариантом выполнения настоящего изобретения поставленная задача решается с помощью способа восстановления детали турбомашины, включающего следующие этапы:
настройку установки для лазерного плакирования, содержащей источник лазерного излучения, порошковый питатель и источник воздуха, причем указанная установка для лазерного плакирования выполнена с обеспечением схождения лазерного луча, порошковой струи и воздушной струи, сгенерированных соответственно источником лазерного излучения, порошковым питателем и источником воздуха, в подлежащей восстановлению зоне в узком пазу указанной детали турбомашины,
определение траектории, содержащей зоны, подлежащие восстановлению путем лазерного плакирования в указанном пазу, и проходящей между первой крайней точкой и второй крайней точкой,
перемещение вперед установки для лазерного плакирования или детали турбомашины относительно друг друга для обеспечения покрытия указанной траектории от первой крайней точки до второй крайней точки лазерным лучом и порошковой струей для восстановления соответствующих зон,
перемещение назад установки для лазерного плакирования или детали турбомашины относительно друг друга для обеспечения покрытия указанной траектории от второй крайней точки до первой крайней точки воздушной струей для выдувания излишка порошка из указанного паза.
Относительно других известных способов восстановления предлагаемое решение обеспечивает возможность более быстрого и эффективного восстановления детали турбомашины, имеющей узкие пазы, подвергаемые повреждению, и/или износу, и/или коррозии и поэтому требующие восстановления с помощью способа поверхностного нанесения слоев. В частности, при восстановлении корпуса статора, содержащего лопатки, нет необходимости снимать указанные лопатки. Применение процесса лазерного плакирования обеспечивает возможность эффективного восстановления большего поврежденного объема путем нанесения слоев с большей толщиной без снижения механических свойств восстановленной детали.
В соответствии с другим преимущественным признаком первого варианта выполнения траектория плакирования представляет собой дуговую траекторию, крайние точки которой отделены друг от друга на угловое расстояние, составляющее 180°, что позволяет применять предлагаемый способ согласно настоящему изобретению для быстрого и эффективного восстановления половин корпуса статора.
Во втором варианте выполнения изобретения предложена установка для лазерного плакирования, содержащая источник лазерного излучения, порошковый питатель и источник (4) воздуха, причем указанная установка выполнена с обеспечением схождения лазерного луча, порошковой струи и воздушной струи, сгенерированных соответственно источником лазерного излучения, порошковым питателем и источником воздуха, в одной зоне.
Преимущества, описанные выше со ссылкой на первый вариант выполнения предлагаемого изобретения, достигаются также благодаря второму варианту выполнения настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие признаки и преимущества предлагаемого изобретения станут очевидны из следующего описания вариантов выполнения изобретения в совокупности со следующими чертежами. На чертежах:
Фиг. 1 изображает общую блок-схему способа восстановления турбомашины согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2 изображает вид в аксонометрии установки для лазерного плакирования согласно настоящему изобретению;
Фиг. 3 изображает подробный вид в аксонометрии установки для лазерного плакирования, показанной на фиг. 2; и
Фиг. 4 изображает схему основных деталей установки для лазерного плакирования, показанной на фиг. 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
На прилагаемой фиг. 1 способ восстановления детали С турбомашины в целом обозначен как 100.
На фиг. 2-4 установка для лазерного плакирования для восстановления детали С в целом обозначена как 1.
Способ 1 включает первый этап 110, на котором производят настройку установки 1 для лазерного плакирования, содержащей источник 2 лазерного излучения, порошковый питатель 3 и источник 4 воздуха. Источник 2 и питатель 3 установлены на роботизированном кронштейне 1а установки 1.
Установка 1 выполнена с обеспечением возможности схождения лазерного луча 2а, порошковой струи 3а и воздушной струи 4а, сгенерированных соответственно источником 2, питателем 3 и источником 4, в зоне, подлежащей восстановлению, в пределах узкого паза в указанной детали С. Источник 2 лазерного излучения содержит оптическое устройство 20 для направления лазерного луча 2а к подлежащей восстановлению зоне. В соответствующих вариантах выполнения предлагаемого изобретения фокусное расстояние оптического устройства 20 выбирают таким образом, чтобы лазерный луч 2а, сгенерированный источником 2, имел длину, достаточную для достижения узких пазов детали С турбомашины.
Порошковый питатель 3 содержит смещенное от оси сопло 30, т.е. сопло, подающее порошковую струю 3а, проходящую несоосно с лазерным лучом 2а. Сопло 30 выполнено на конце удлиненного выступа 31, что обеспечивает удобное направление порошковой струи 3а к зоне, подлежащей восстановлению в пределах узкого паза детали С. Источник 4 воздуха содержит гибкую трубку 40, проходящую от впускной секции 41 к выпускной секции 42. Трубка 40 прикреплена к кронштейну 1а с обеспечением расположения выпускной секции 42 в непосредственной близости от сопла 30 для направления воздушной струи 4а к зоне, подлежащей восстановлению. Геометрическая конструкция оптического устройства 20, удлиненного выступа 31 и контактной площадки гибкой трубки 40, содержащей выпускную секцию 42, обеспечивает возможность схождения в восстанавливаемой зоне лазерного луча 2а, порошковой струи 3а и воздушной струи 4а. Впускная секция 41 трубки 40 соединена с объемным компрессором 43 для создания воздушного потока, проходящего через трубку 40, для образования воздушной струи 4а, подаваемой через выпускную секцию 42. Источник 4 воздуха дополнительно содержит вторую трубку 44 для подачи воздуха в компрессор 43 и теплообменник (не представлен на чертежах) для нагрева воздуха, достигающего выпускной секции 42. Температура воздушной струи 4а должна быть достаточно высокой, но в любом случае значительно ниже температуры отпуска материала детали С для сохранения механических свойств и структуры восстановленных зон. Например, если деталь С изготовлена из низколегированной стали, температура воздушной струи предпочтительно составляет от 200 до 250°С.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 2-4, деталь С представляет собой корпус статора паровой турбины, имеющий две стенки 10 (на чертежах показана только одна стенка 10, другая стенка выполнена идентично), причем каждая стенка 10 соответственно является половиной корпуса С. Способ 1 предназначен для восстановления зон, поврежденных вследствие эрозии и/или износа, расположенных вдоль внутренних поверхностей стенки 10, в частности зон, расположенных вблизи лопаток 11 статора, например зон в узком пазу 12 между двумя соседними венцами лопаток, где размещено соответствующее рабочее колесо паровой турбины.
Следует отметить, что несколько отдельных лопаток 11 статора изображены в виде единого целого на фиг. 3 исключительно для упрощения чертежа.
После первого этапа 110 в способе 100 выполняют второй этап 120, на котором задают линейную или дуговую траекторию Р, содержащую зоны, подлежащие восстановлению путем лазерного плакирования в пределах узкого паза. Данная траектория проходит между первой крайней точкой А и второй крайней точкой В. В варианте выполнения, изображенном на фиг. 2-4, траектория Р является дуговой и соответствует половине окружности, т.е. угловое расстояние между точками А и В составляет 180°.
Перед восстановлением поврежденной зоны необходимо задать несколько технологических параметров установки 1. Данные технологические параметры включают:
скорость подачи порошка,
мощность лазерного луча,
скорость сканирования,
расстояние до зоны обработки (т.е. расстояние между соплом порошкового питателя 3 и зонами, подлежащими восстановлению),
расход защитного газа,
количество отверстий в сетке для прохождения порошка,
плотность энергии,
фокусное расстояние оптического устройства 20 источника 2,
угол между лазерным лучом 2а и указанной траекторией Р.
Некоторые из указанных параметров зависят от геометрии детали С. В частности, при восстановлении зон в узких пазах фокусное расстояние должно быть достаточно большим для достижения лазерным лучом 2а зоны, подлежащей восстановлению, расположенной вдоль траектории Р. Все другие параметры должны быть определены с учетом указанного геометрического ограничения для эффективного восстановления поврежденных зон детали С. Однако настройка вышеуказанных параметров не является конкретной задачей настоящего изобретения.
Предлагаемый способ дополнительно включает предварительный этап механической обработки зоны, подлежащей восстановлению вдоль траектории Р, для создания ровной поверхности, на которой впоследствии будет выполнено лазерное плакирование, как описано выше. В варианте выполнения, изображенном на фиг. 2-4, предварительный этап механической обработки включает, как правило, токарную обработку подлежащей восстановлению зоны путем использования вертикально-токарного станка, содержащего шпиндель, на котором устанавливают стенку 10 в соответствии со стандартной процедурой токарной обработки, известной из уровня техники.
После задания вышеуказанных параметров после предварительного этапа механической обработки и после выполнения второго этапа 120 согласно способу 100 следует третий этап 130 плакирования, в ходе которого перемещают вперед установку 1 или деталь С относительно друг друга для осуществления покрытия траектории Р от первой крайней точки А до второй крайней точки В лучом 2а и порошковой струей 3а для восстановления соответствующих поврежденных зон вдоль траектории Р. В варианте выполнения, изображенном на фиг. 2-4, кронштейн 1а перемещают вдоль круговой траектории Р от первой крайней точки А ко второй крайней точке В для покрытия траектории Р лазерным лучом 2а и порошковой струей 3а.
При выполнении плакирования происходит наплавление только части плакирующего материала, т.е. порошка из струи 3а на деталь С. Таким образом, после выполнения третьего этапа 130 вдоль траектории Р остается излишек порошка, который не был наплавлен на деталь С во время плакирования. Для удаления такого излишка после третьего этапа 130 согласно способу 100 следует четвертый, очищающий, этап 140, заключающийся в перемещении назад установки 1 или детали С относительно друг друга для покрытия траектории Р от второй крайней точки В до первой крайней точки А воздушной струей 4А для выдувания излишка порошка из восстановленных зон в указанном пазу. В варианте выполнения, изображенном на фиг. 2-4, роботизированный кронштейн 1а перемещают вдоль круговой траектории Р от второй крайней точки В к первой крайней точке А для осуществления покрытия траектории Р воздушной струей 4а.
В соответствии с различными вариантами выполнения предлагаемого изобретения для завершения восстановления поврежденных зон вдоль траектории Р третий и четвертый этапы 130 и 140 нужно повторять по меньшей мере один раз, т.е. общее число раз n≥2 для нанесения по меньшей мере двух слоев плакирующего материала. Количество повторений n зависит от толщины слоев плакирующего материала, наносимых при каждом выполнении третьего плакирующего этапа 130, а также от общего количества плакирующего материала, предназначенного для нанесения для достижения безупречного восстановления вдоль траектории Р.
В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящего изобретения при повторе третьего этапа 130 изменяют угол между лазерным лучом 2а и траекторией Р, проходящей вдоль подлежащей восстановлению зоны. Как правило, во всех случаях такой угол меньше либо равен 90°.
В целом, многие другие детали турбомашины могут быть восстановлены с помощью предложенного способа, т.е. с использованием способа лазерного плакирования и установки, описанных выше.
Во всех случаях очевидно, что третий и четвертый этапы 130, 140 повторяют соответственно один за другим для очищения восстановленных зон от ненаплавленного плакирующего материала после каждого очередного выполнения третьего плакирующего этапа 130.

Claims (15)

1. Способ (100) восстановления детали (С) турбомашины, включающий следующие этапы:
настройку (110) установки (1) для лазерного плакирования, содержащей источник (2) лазерного излучения, порошковый питатель (3) и источник (4) воздуха, причем указанная установка (1) выполнена с обеспечением возможности схождения лазерного луча (2а), порошковой струи (3а) и воздушной струи (4а), сгенерированных соответственно источником (2) лазерного излучения, порошковым питателем (3) и источником (4) воздуха, в зоне, подлежащей восстановлению, в пазу указанной детали турбомашины,
задание (120) траектории, содержащей зоны, подлежащие восстановлению путем лазерного плакирования в указанном пазу, и проходящей между первой крайней точкой и второй крайней точкой,
перемещение (130) вперед установки (1) для лазерного плакирования или детали (С) турбомашины относительно друг друга для нанесения покрытия вдоль указанной траектории от первой крайней точки до второй крайней точки лазерным лучом (2а) и порошковой струей (3а) для восстановления указанных подлежащих восстановлению зон, и
перемещение (140) назад установки (1) для лазерного плакирования или детали (С) турбомашины относительно друг друга от второй крайней точки до первой крайней точки указанной траектории для выдувания излишка порошка из указанного паза воздушной струей (4а), причем воздух в воздушной струе нагревают.
2. Способ (100) по п. 1, в котором этапы перемещения (130) вперед и перемещения (140) назад повторяют по меньшей мере один раз.
3. Способ (100) по п. 1, в котором указанная траектория является дуговой.
4. Способ (100) по п. 1, в котором угловое расстояние между указанными первой и второй крайними точками составляет 180°.
5. Способ (100) по п. 1, в котором деталь (С) турбомашины является корпусом статора.
6. Способ (100) по п. 1, в котором воздух для воздушной струи нагревают с помощью теплообменника.
7. Способ (100) по п. 1, в котором воздух для воздушной струи нагревают до температуры ниже температуры отпуска детали турбомашины.
8. Способ (100) по п. 1, в котором воздух для воздушной струи нагревают до температуры от 200 до 250°С.
9. Способ (100) по любому из пп. 1-8, в котором воздух для воздушной струи нагревают до температуры, обеспечивающей сохранение механических свойств и структуры детали турбомашины.
10. Установка (1) для лазерного плакирования, содержащая источник (2) лазерного излучения, порошковый питатель (3) и источник (4) воздуха, причем указанная установка (1) выполнена с обеспечением возможности схождения в зоне, подлежащей восстановлению, лазерного луча (2а), порошковой струи (3а) и воздушной струи (4а), сгенерированных соответственно источником (2) лазерного излучения, порошковым питателем (3) и источником (4) воздуха, причем источник (4) воздуха выполнен с возможностью нагрева воздуха.
11. Установка (1) для лазерного плакирования, используемая при восстановлении детали турбомашины способом по любому из пп. 1-9, содержащая источник (2) лазерного излучения, порошковый питатель (3) и трубку источника (4) воздуха, которые установлены на роботизированном кронштейне (1а), выполненном с возможностью перемещения вдоль заданной траектории вперед и назад.
RU2015106197A 2012-09-07 2013-09-03 Способ восстановления детали турбомашины RU2652280C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000040A ITCO20120040A1 (it) 2012-09-07 2012-09-07 Metodo per la riparazione di un componente di turbomacchina
ITCO2012A000040 2012-09-07
PCT/EP2013/068162 WO2014037338A1 (en) 2012-09-07 2013-09-03 A method for repairing a turbomachine component

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015106197A RU2015106197A (ru) 2016-10-27
RU2652280C2 true RU2652280C2 (ru) 2018-04-25

Family

ID=47222204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015106197A RU2652280C2 (ru) 2012-09-07 2013-09-03 Способ восстановления детали турбомашины

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20150217415A1 (ru)
EP (1) EP2892685B1 (ru)
JP (1) JP6537968B2 (ru)
KR (1) KR102214005B1 (ru)
CN (1) CN104703750B (ru)
BR (1) BR112015004546B8 (ru)
IT (1) ITCO20120040A1 (ru)
PL (1) PL2892685T3 (ru)
RU (1) RU2652280C2 (ru)
WO (1) WO2014037338A1 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9669489B2 (en) * 2014-05-19 2017-06-06 United Technologies Corporation Methods of repairing integrally bladed rotors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5245155A (en) * 1992-03-06 1993-09-14 General Electric Company Single point powder feed nozzle for use in laser welding
RU2107598C1 (ru) * 1996-01-29 1998-03-27 Владимир Сергеевич Глазков Способ восстановления изношенных поверхностей шеек осей вагонных колесных пар путем лазерной наплавки
US5837960A (en) * 1995-08-14 1998-11-17 The Regents Of The University Of California Laser production of articles from powders
US20090057275A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 General Electric Company Method of Repairing Nickel-Based Alloy Articles
RU2397329C2 (ru) * 2005-02-25 2010-08-20 Снекма Способ восстановления выполненного в виде единой детали облопаченного диска, а также тестовый образец (варианты)
US20100287754A1 (en) * 2007-10-18 2010-11-18 Andreas Graichen Repair of a stationary rotor seal

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03294076A (ja) * 1990-04-13 1991-12-25 Toshiba Corp レーザ肉盛方法
JPH10296479A (ja) * 1997-04-25 1998-11-10 Toyota Motor Corp レーザクラッド加工装置
JP3697874B2 (ja) * 1997-12-22 2005-09-21 日産自動車株式会社 レーザクラッド用粉末供給装置
US6269540B1 (en) * 1998-10-05 2001-08-07 National Research Council Of Canada Process for manufacturing or repairing turbine engine or compressor components
JP4201954B2 (ja) * 2000-03-28 2008-12-24 株式会社東芝 Ｎｉ基単結晶超合金からなるガスタービン翼の補修方法およびその装置
JP3536801B2 (ja) * 2000-09-14 2004-06-14 日産自動車株式会社 シリンダヘッドのレーザクラッド加工方法
US6531005B1 (en) * 2000-11-17 2003-03-11 General Electric Co. Heat treatment of weld repaired gas turbine engine components
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
US7575418B2 (en) * 2004-09-30 2009-08-18 General Electric Company Erosion and wear resistant protective structures for turbine components
DE102006034055A1 (de) * 2006-07-20 2008-01-24 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zur Reparatur eines Leitschaufelsegments für ein Strahltriebwerk
JP2008142732A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Nissan Motor Co Ltd レーザクラッド加工方法及びレーザクラッド加工装置の粉末供給装置
JP5189824B2 (ja) * 2007-11-02 2013-04-24 本田技研工業株式会社 バルブシートの肉盛り処理方法及びその装置
US20090271983A1 (en) * 2008-04-30 2009-11-05 Rose William M Method to weld repair blade outer air seals
EP2707172B1 (en) * 2011-05-10 2019-07-10 Sulzer Turbo Services Venlo B.V. Process for cladding a substrate
JP7042589B2 (ja) * 2017-11-14 2022-03-28 旭化成株式会社 負極

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
RU2107598C1 (ru) * 1996-01-29 1998-03-27 Владимир Сергеевич Глазков Способ восстановления изношенных поверхностей шеек осей вагонных колесных пар путем лазерной наплавки
RU2397329C2 (ru) * 2005-02-25 2010-08-20 Снекма Способ восстановления выполненного в виде единой детали облопаченного диска, а также тестовый образец (варианты)
US20090057275A1 (en) * 2007-08-31 2009-03-05 General Electric Company Method of Repairing Nickel-Based Alloy Articles
US20100287754A1 (en) * 2007-10-18 2010-11-18 Andreas Graichen Repair of a stationary rotor seal

Also Published As

Publication number Publication date
JP6537968B2 (ja) 2019-07-03
WO2014037338A1 (en) 2014-03-13
JP2015529769A (ja) 2015-10-08
KR102214005B1 (ko) 2021-02-09
RU2015106197A (ru) 2016-10-27
BR112015004546B1 (pt) 2022-02-01
KR20150052071A (ko) 2015-05-13
EP2892685A1 (en) 2015-07-15
PL2892685T3 (pl) 2020-12-28
US20150217415A1 (en) 2015-08-06
ITCO20120040A1 (it) 2014-03-08
BR112015004546A2 (pt) 2017-07-04
BR112015004546B8 (pt) 2022-10-18
EP2892685B1 (en) 2020-08-12
CN104703750A (zh) 2015-06-10
CN104703750B (zh) 2018-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8969760B2 (en) System and method for manufacturing an airfoil
RU2635648C2 (ru) Способ восстановления элемента турбомашины
US9815139B2 (en) Method for processing a part with an energy beam
EP2753799B1 (en) Nutreparatur einer rotordrahtdichtung
JP2015535313A (ja) エンジンコンポーネントのための局所熱処理および熱管理システム
JP2016148322A (ja) エンジン構成要素及びエンジン構成要素のための方法
EP2946870B1 (en) A boroscope and a method of processing a component within an assembled apparatus using a boroscope
JP6057778B2 (ja) レーザ加工装置
EP3138644A2 (en) Rotating component, method of forming a rotating component and apparatus for forming a rotating component
RU2652280C2 (ru) Способ восстановления детали турбомашины
JP2024095734A (ja) コンクリートの表面処理方法
KR101926948B1 (ko) 파우더 공급 헤드의 관리 방법, 에로전 실드의 형성 방법 및 장치
JP6320134B2 (ja) 動翼、エロージョンシールドの形成方法及び動翼製造方法
KR20240129100A (ko) 압축기 부품, 팽창기 부품 또는 진공 펌프 부품과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 기계 부품을 제조하는 방법 및 이 방법에 의해 제조된 기계 부품
RU2617077C2 (ru) Способ лазерно-порошковой наплавки защитного покрытия на входные кромки рабочих лопаток паровых турбин
JP2012207288A (ja) 自溶合金外面被覆管の製造方法及び自溶合金外面被覆管
JP4496650B2 (ja) 蒸気タービン