[发明专利]利用增材制造的涡轮机叶片的修复方法

说明书

本发明所涉及的利用增材制造的涡轮机叶片的修复方法，包括：对在涡轮机叶片中出现的损伤部的位置以及形状进行数值化的步骤；对移除损伤部所带来的上述涡轮机叶片的动量损失进行计算的步骤；对用于替代损伤部的具有与损伤部相同的动量的修复部的形状进行建模的步骤；对损伤部进行移除的步骤；以及通过在移除后的损伤部的位置执行增材制造(Additive Manufacturing)工程而形成所建模的修复部的步骤。

技术领域

本发明涉及一种利用增材制造的涡轮机叶片的修复方法，尤其涉及一种利用增材制造对在涡轮机叶片的凹槽状叶中发生的损伤进行修复，或者利用增材制造在如涡轮机叶片等单晶组织上稳定地形成2级结构体的方法。

背景技术

在发电用设备中所使用的涡轮机叶片是用于将蒸汽或空气的流体能量转换成机械能量的重要部件，其持续暴露在高温的流体流动环境中。因此，上述涡轮机叶片不可避免地会受到损伤，从而必须对受损的区域进行修复。

此外，为了达成如改善涡轮机叶片的震动特性或增加涡轮机叶片的刚性等目的，有时可能需要在涡轮机叶片上追加形成2级结构体。从广义上来讲，如上所述的对已经完成制作的涡轮机叶片的性能进行改良的作业也属于修复的范畴。

但是，因为涡轮机叶片需要承受高温及高应力，因此通常使用对氧化、蠕变、疲劳、腐蚀以及破损的抵抗性高的单晶(single crystal)超耐热合金、超合金(superalloy)或钛(titanium)等特殊材质进行制造。不过，因为难以进行加工的材料学特性，利用传统的机械加工方法难以实现与修复前相同的形状以及物理特性。

例如，在涡轮机叶片的凹槽状叶(squealer)上出现裂纹的情况下，在对裂纹进行移除时，对凹槽状叶进行连接的承梁也可能会被同时移除，但是利用传统的机械加工方法很难将超合金或钛加工成与修复前相同的形状。但是，如果使用易于加工的其他材料，又会因为修复部位的物理特性相对低于周边部分而很可能再次受到损伤。不仅如此，因为修复部位的材料与之前不同，因此整个涡轮机叶片的动量可能会发生变化，这又会对燃气涡轮机的稳定性以及效率造成不良影响。

此外，在涡轮机叶片上直接形成2级结构体的情况下，因为向涡轮机叶片的表面附近照射高能量的激光，因此可能会对涡轮机叶片的表面造成热冲击。如上所述的热冲击可能会造成涡轮机叶片的物理特性的变化，并进一步导致涡轮机引擎性能的下降。因此，需要一种可以在如涡轮机叶片等单晶组织上无热冲击地稳定地形成2级结构体的方法。

现有技术文献

专利文献

(专利文献0001)韩国注册专利第10-2021139号(2019.09.05注册)

(专利文献0002)美国注册专利第8,884,182号(2014.11.11注册)

发明内容

本发明的课题在于，提供一种通过利用增材制造，可以轻易地对如涡轮机叶片的凹槽状叶等因为材料或形状特性而难以通过传统的机械加工方法进行修复的机械设备进行修复的涡轮机叶片的修复方法。

此外，本发明的另一课题在于，提供一种可以在如涡轮机叶片等单晶组织上无热冲击地稳定地形成2级结构体的方法。

但是，本发明拟解决的课题并不限定于如上所述的课题，可以在不脱离本发明的思想以及领域的范围内进行各种扩展。

为了达成如上所述的本发明的课题，示例性实施例所涉及的利用增材制造的涡轮机叶片的修复方法，包括：对在涡轮机叶片中出现的损伤部的位置以及形状进行数值化的步骤；对移除上述损伤部时的上述涡轮机叶片的动量损失进行计算的步骤；对用于替代上述损伤部的具有与上述损伤部相同的动量的修复部的形状进行建模的步骤；对上述损伤部进行移除的步骤；以及通过在涡轮机叶片的移除上述损伤部后的位置执行增材制造(Additive Manufacturing)工程而形成所建模的上述修复部的步骤。