[发明专利]制造旋转式机械的叶轮的方法和用这样的方法制造的叶轮

说明书

提出了一种用于制造旋转式机械的叶轮的方法，所述叶轮包括至少一个叶片(3)，所述至少一个叶片(3)限制了至少部分封闭的内沟槽(7)，在所述方法中，叶轮从粉末借助于堆积过程由若干个材料层相继地制成，其中，所述粉末在每种情况下被施加到用于每个材料层的生产的加工平面，并且然后通过选择性能量输入从所述粉末生产实心材料层，并且其中，为所述叶轮确定结构取向，所述叶轮根据所述结构取向以层的形式被堆积，并且其中，所述结构取向由第一和第二角度(β、α)确定，所述角度(β、α)描述了叶轮关于加工平面的相对位置。此外，提出了一种通过这样的方法制成的叶轮。

技术领域

本发明涉及根据相应类别的独立权利要求的前序部分所述的用于制造旋转式机械的叶轮的方法以及旋转式机械的叶轮。

背景技术

在诸如例如泵、涡轮、压缩机、压实机或膨胀机之类的旋转式机械的叶轮的制造中，已知的是，通过机械加工过程或通过切削过程、例如通过铣削、将叶轮从坯料精心制作成部件。在这种情况下，坯料可以作为实心材料存在，或者能够通过初级成形过程已经被预先加工。还已知的是，通过初级成形过程作为一个整体、例如通过铸造、来制造叶轮。

例如，从EP-B-2012957已知这样的一种方法。在该文献中提出的方法尤其以允许部件的机械加工制造为特征，也就是说，借助于机械加工装置，使部件从坯料在整体上至少基本变成期望的最终形式。部件的预先加工的部分的装配，例如借助于焊接，在这样的整体制造的情况下不再是必需的。

取决于应用，叶轮可以由实心材料制成，例如由高强度不锈钢、双炼钢、超级合金、其他合适的金属或金属合金制成，或者也可以由例如陶瓷材料之类的非金属材料制成，并且叶轮的叶片和沟槽通过切削过程、例如通过铣削、由该材料精心制成。

如已在EP-B-2012957中说明地，作为一个整体的部件的机械加工制造有时因为纯粹的几何形状原因而不可能。例如，这可能是当叶轮被设计成有盖或封闭的叶轮时的情形。在这样的设计中，叶轮包括：护罩，叶片被布置在所述护罩上；以及还有盖板，其在背离护罩的侧面完全或至少部分地覆盖叶片。因此，在叶片之间形成有至少部分封闭的沟槽，这些沟槽在每种情况下从叶轮的中心延伸至其径向外极限表面。

即使考虑到这些沟槽可以分别在两侧上从坯料铣削出或者通过机械加工来加工，这意味着通过机械加工装置从叶轮的内部并且还从其径向极限表面来进行，但显而易见的是，几何形状在这里易受限制，并且在许多情况下，作为一个整体的机械加工制造是不可能的。

在这种情况下，如果作为一个整体由实心材料铣削叶轮因为纯粹的几何形状原因而不再可能或可行，则因此可能的替代选择之一是完全借助于也被称为生成或增材过程的堆积过程来制造叶轮。

在堆积过程中，叶轮直接由无形状的或不确定地成形的材料堆积成。在该情况下，例如粉末的无定形材料或者例如带形材料或线的不确定地成形的材料通常被熔化以堆积期望的结构。

堆积过程通常包括若干个添加或增材过程步骤，其中，期望的结构借助于化学和/或物理过程由例如液体或粉末的无形状的材料或者由例如带形或线形材料的不确定地成形的材料生成。本身已知的增材制造方法，尤其是用于金属材料的，例如是堆积焊接方法，尤其是如钨惰性气体焊接(TIG)的惰性气体方法或激光堆积焊接或等离子体方法或选择性激光熔化(SLM)或选择性激光烧结(SLS)。

在诸如SLM或电子束熔化的束熔化过程中，叶轮，或概括而言的部件，由若干个材料层相继地堆积成，其中，粉末在每种情况下被施加到用于每个材料层的生产的加工平面，并且然后通过选择性能量输入由所述粉末生产实心材料层。