[发明专利]局部清洁方法及设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年8月31日提交的美国临时申请No.61/529,622和2012年8月28日提交的美国申请No.13/596,204的权益，所述专利的内容以引用方式并入本说明书。

背景技术

本发明通常涉及清洁方法和设备。更特别地，本发明涉及适用于清洁部件的氧化表面，例如涡轮机翼型部件的内表面的清洁方法和设备，以及这种部件的随后修复。

部件（例如燃气涡轮发动机的燃烧器内衬和涡轮机叶片（动叶）和静叶（喷嘴））的内部冷却常用于降低它们的使用温度，这允许发动机在更高温度下更有效地操作。燃气涡轮发动机的风冷（air-cooled）部件通常要求冷却空气流在被排放通过仔细构造的冷却孔（或槽）之前传送通过部件内的冷却回路，所述冷却孔（或槽）将冷却膜分布于部件表面之上以增加冷却流的效力。冷却孔形成和构造的方法是关键的，因为每个冷却孔开口的尺寸、形状和表面条件决定离开孔的空气流的量，并影响含有孔的冷却回路内的总体流动分布。

位于燃气涡轮发动机的高温部分中的风冷部件通常由高温合金形成。在发动机操作过程中这些部件所经受的剧烈高温条件可导致各种类型的损坏或劣化。例如，由于外来物冲击（外来物损坏或FOD），在使用过程中，侵蚀、裂纹和其他表面不连续往往在涡轮机叶片和静叶的尖端（tip）和后缘形成。由于高温合金的材料和加工成本相对较高，因此损坏或磨损的高温合金部件的修复通常比替换更加优选。

图1示意性地表示高压涡轮机叶片10的叶片尖端区域。深的尖端裂纹12存在于叶片尖端中，并穿透尖端内的冷却孔14。图1中表示的类型的深的尖端裂纹可通过如下方式修复：首先机械传送出（rout out）裂纹以去除经氧化的金属材料，并由此产生可例如通过钨极惰性气体（TIG）焊接修复的清洁的可润湿的表面。然而，机械传送可导致过量的材料去除，这具有将母材中的裂纹增大至熔融焊接材料能够更容易地渗透部件的壁的程度的作用。在诸如叶片10的风冷涡轮机翼型部件的情况中，已渗透壁的熔融焊接材料的表面张力可使得焊接材料在叶片10的冷却通道内形成隆起（有时称为焊穿（drop-through）的现象）。除了不利地增加经修复的叶片的重量之外，焊穿的焊接材料可阻碍通过叶片10内的冷却空气回路的空气流。

鉴于上述，有利的是可得到一种能够产生可修复表面的修复方法，所述可修复表面保持母金属材料，还提供能够接收焊接修复的清洁的可润湿的表面。还有利的是提供一种经修复的涡轮机叶片，其发生极少的或没有由于进行修复过程而产生的重量影响。

发明内容

本发明提供了一种方法和设备，经氧化的金属表面可通过所述方法和设备制得，以用于随后的修复操作而不过量去除母金属材料。举例而言，可从母金属材料中选择性地清洁表面氧化物，以提供用于随后的焊接修复操作的可润湿表面。所述方法优选不增大金属材料中的裂纹，从而可在整个清洁过程中保持裂纹的尺寸。

根据本发明的第一方面，所述方法包括将至少一种气体供应至部件的金属表面的有限部分，并且在所述至少一种气体的存在下局部加热所述金属表面的有限部分。将部件的有限部分加热至处理温度，所述处理温度足以使所述至少一种气体或由所述至少一种气体形成的气体从所述金属表面的有限部分而不从未局部加热至处理温度的金属表面的至少第二部分以化学方式去除氧化物。

根据本发明的第二方面，所述设备包括用于将至少一种气体供应至部件的金属表面的有限部分的装置和用于局部加热所述金属表面的有限部分的装置。所述设备适于在所述至少一种气体的存在下将所述有限部分局部加热至处理温度，所述处理温度足以使所述至少一种气体或由所述至少一种气体形成的气体从其金属表面而不从未局部加热至处理温度的金属表面的至少第二部分以化学方式去除氧化物。

本发明的技术效果是，当试图修复具有内部通道的部件时，能够保持母金属表面材料，这降低或避免了焊穿的发生。

根据如下详细描述，将更好地理解本发明的其他方面和优点。

附图说明

图1表示包括需要修复（如由裂纹所证实）的叶片尖端区域的高压涡轮机叶片的一部分的侧视图。

图2为根据本发明的一个实施例准备在涡轮机叶片的叶片尖端区域上进行清洁过程的设备的透视图。

具体实施方式