專利名稱：不形成毛刺的激光鉆孔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及部件的激光鉆孔。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)使用激光器產(chǎn)生孔。使用激光器時(shí)產(chǎn)生沖擊(Perkussieren)和旋切打孔(Trepanieren)。特別是在金屬基底上產(chǎn)生孔時(shí)，由于基底材料的汽化而導(dǎo)致在孔出口上形成毛刺，即使表面具有表面保護(hù)。這些毛刺必須通過附加的開支例如借助研磨去除。這一點(diǎn)費(fèi)時(shí)并會導(dǎo)致?lián)p壞可能存在的涂層。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于解決上述問題。該目的通過按權(quán)利要求1所述的方法得以實(shí)現(xiàn)。


從屬權(quán)利要求中列舉了其它優(yōu)選的措施，它們能夠進(jìn)行任意的相互組合，以獲得其它的優(yōu)點(diǎn)。其中圖1、2、3、4示出按本發(fā)明方法的步驟；圖5示出渦輪葉片；圖6示出超級合金的列表；圖7、8示出不同的激光方法。附圖和說明書僅示出本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖7示出部件的基底4，所述基底借助激光射束7進(jìn)行加工。在此焦點(diǎn)優(yōu)選處于基底4的表面5的下面并且所述基底或部件的材料被氣化，如通過箭頭所示。激光射束在此不在平面的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)(沖擊法)、必要時(shí)垂直于表面8運(yùn)動(dòng)。在另一種激光方法也即旋切打孔(圖8)中，沿著要制造的孔10所期望的形狀引導(dǎo)激光射束7。圖1示出按本發(fā)明的方法的第一步驟。借助沖擊法產(chǎn)生中間孔10'，優(yōu)選是盲孔，直至達(dá)到確定的深度，優(yōu)選達(dá)到孔10 的最終鉆孔深度的至少40%，完全優(yōu)選達(dá)到至少60%，優(yōu)選達(dá)到90%或者說95%。在此所述中間孔10'的橫截面或直徑小于所要制造的孔10的最終直徑。所述中間孔10'的直徑優(yōu)選比最終直徑小至少10%。其優(yōu)選為最終直徑的40%-60%。用于制造中間孔10'的能量能夠較小地選擇并且優(yōu)選能夠調(diào)整激光射束向材料內(nèi)的散焦。在制造盲孔的過程中，在盲孔10'的端部保留了剩余部分16。
在進(jìn)一步的步驟中，優(yōu)選在不改變孔10'的橫截面或直徑的情況下，通過沖擊法并優(yōu)選利用更高的能量(至少高20% )在最佳焦點(diǎn)中進(jìn)行穿孔(圖幻。這樣就產(chǎn)生了過渡貫通孔10〃。作為選擇在第三步驟中，所述過渡貫通孔10"能夠通過旋切打孔法預(yù)拋光并產(chǎn)生拋光孔10'“(圖3)。所述盲孔10'或過渡貫通孔10"的半徑優(yōu)選總計(jì)為所要制造的孔10的最終半徑或橫截面的50%。在最后的步驟中，所述孔10最終通過旋切打孔法由過渡貫通孔10"或預(yù)拋光的孔10'“制造并且調(diào)整為所期望的最終直徑19(圖4)。通過預(yù)沖擊以及通過接下來的旋切打孔過程將毛刺最小化或者說避免毛刺。特別是對于不同的激光方法(旋切打孔、沖擊)能夠使用一個(gè)或多個(gè)激光器。圖5以透視視圖示出了沿縱向軸線121延伸的流體機(jī)的工作葉片120或?qū)蛉~片 130。所述流體機(jī)可以是飛機(jī)或發(fā)電站用于產(chǎn)生電的燃?xì)馕佪啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)或壓縮機(jī)。所述葉片120、130沿縱向軸線121依次具有固定區(qū)域400、與其相鄰的葉片平臺 403以及葉片板406和葉片尖部415。作為導(dǎo)向葉片130的葉片130在其葉片尖部415上能夠具有另一個(gè)平臺(未示出)。在固定區(qū)域400中形成葉片根部183，所述葉片根部用于將工作葉片120、130固定在軸上或者盤上(未示出)。所述葉片根部183例如設(shè)計(jì)成錘頭。所述葉片根部183也可以設(shè)計(jì)成圣誕樹或燕尾槽形狀的根部。所述葉片120、130為流經(jīng)所述葉片板406的介質(zhì)具有流入棱邊409以及流出棱邊412。對于傳統(tǒng)的葉片120、130，在葉片120、130的所有區(qū)域400、403、406內(nèi)例如使用實(shí)心金屬材料、特別是超級合金。這種超級合金例如由EP 1 204 776 Bi、EP 1 306 454、EP 1 319 729 Al、WO 99/674 或WO 00/44949公開。葉片120、130在此能夠通過也借助定向凝固的鑄造法、通過鍛造法、通過銑削法或這些方法的組合制成。帶有單晶結(jié)構(gòu)或多個(gè)單晶結(jié)構(gòu)的工件作為機(jī)器的構(gòu)件使用，所述工件在運(yùn)行中承受高度的機(jī)械、熱和/或化學(xué)負(fù)荷。例如通過熔化物的定向凝固實(shí)現(xiàn)這樣的單晶的工件的制造。這就是鑄造法，其中液態(tài)金屬合金凝固成單晶的結(jié)構(gòu)，也就是單晶的工件或者定向凝固。在此，樹枝狀的晶體沿?zé)崃鲗R并且或者形成柱狀結(jié)晶的粒狀結(jié)構(gòu)(柱狀的，也就是晶粒，其分布到工件的整個(gè)長度上并在這里按照普遍使用的語言稱為定向凝固)，或者形成單晶的結(jié)構(gòu)，也就是所述整個(gè)工件由唯一的晶體組成。在這些方法中，必須避免向球狀(多晶的)的凝固過渡，因?yàn)橥ㄟ^無定向的生長必然地構(gòu)造成橫向的和縱向的晶粒邊界，所述晶粒邊界使定向凝固或單晶的部件失去了良好的特性。如果一般談到定向凝固的結(jié)構(gòu)，那么因此既指不具有晶粒邊界或最多具有小角度晶界的單晶，也指柱狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，所述柱狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)可能具有分布在縱向上的晶粒邊界，但不具有橫向的晶粒邊界。在二度提及這些結(jié)晶結(jié)構(gòu)情況下，也稱為定向凝固的結(jié)構(gòu)(directionally solidified structures)。這些方法由 US-PS 6. 024. 792 以及 EP 0 892 090 Al 公開。葉片120、130同樣能夠具有防腐蝕或氧化的涂層，例如(MCrAlX ;M是鐵0 )、鈷(Co)、鎳(Ni)組的至少一種元素，X是活性元素并代表釔(Y)和/或硅和/或稀土的至少一種元素或者說鉿(Hf)) ο 這些合金由 EP 0 486 489 BUEP 0 786 017 BUEP 0 412 397 Bl或EP 1 306 454 Al公開。密度優(yōu)選是理論密度的95%。在MCrAlX層(作為中間層或作為最外層)上形成保護(hù)的氧化鋁層(TGO = thermal grown oxide layer(熱氧化生成層))。JfiB f^it ^ Co-30Ni-28Cr-8Al-0. 6Υ-0. 7Si Co-28Ni-24Cr-10Al-0. 6Y。除了這些鈷基的保護(hù)層外，優(yōu)選也使用鎳基的保護(hù)層，如 Ni-10Cr-12Al-0. 6Y-3Re 或 Ni-12Co-21Cr-l1A1-0.4Y-2Re 或 Ni-25Co-17Cr-10Al-0. 4Y-1. 5Re。在MCrAlX上還能夠存在絕熱層，所述絕熱層優(yōu)選是最外層并例如由&02、 Y2O3-ZrO2組成，也就是說，它不能部分地或完全地通過氧化釔和/或氧化鈣和/或氧化鎂來穩(wěn)定。所述絕熱層覆蓋整個(gè)MCrAlX層。通過適當(dāng)?shù)耐繉臃椒ǎ珉娮由涫鴼饣?EB-PVD) 在絕熱層上產(chǎn)生柱狀晶粒?？梢钥紤]其他涂層方法，例如大氣等離子噴涂(APS)、LPPS、VPS 或CVD。絕熱層能夠具有用于改善耐熱穩(wěn)定性的多孔的、含有微觀和宏觀裂紋的晶粒。絕熱層于是優(yōu)選比MCrAlX層多孔。重新磨光(Refurbishment)意味著部件120、130在其使用后如果需要的話必須清除保護(hù)層(例如通過噴砂)。然后實(shí)現(xiàn)腐蝕層和/或氧化層或者說產(chǎn)物的去除。如果需要的話還要修復(fù)部件120、130中的裂紋。然后實(shí)現(xiàn)部件120、130的重新涂層以及部件120、 130的重新使用。所述葉片120、130能夠構(gòu)造成空心的或?qū)嵭牡摹．?dāng)葉片120、130應(yīng)該冷卻時(shí)，其
是空心的并且如果需要的話還具有薄膜式冷卻孔418 (虛線所示)。
權(quán)利要求
1.用于借助至少一個(gè)激光器制造孔(10)的方法，其中，在第一步驟中產(chǎn)生至少一個(gè)帶有與所要制造的孔(10)相比較明顯較小的直徑的中間孔(10'、10"、10'“)，以及在最后的步驟中產(chǎn)生所要制造的孔(10)的最終直徑。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，帶有較小直徑的中間孔(10')是盲孔，并特別地具有所要制造的孔(10)的深度的至少40%，完全特別地具有所要制造的孔(10)的深度的至少60%。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，帶有較小直徑的中間孔(10')是貫通孔。
4.按權(quán)利要求2所述的方法，其中，由盲孔(10')借助相對于中間孔(10')的制造參數(shù)改變的制造參數(shù)產(chǎn)生過渡貫通孔(10")，其中，中間孔(10')的直徑不變。
5.按權(quán)利要求2或4所述的方法，其中，為了由中間孔(10')制造過渡貫通孔(10") 使用更高的能量，特別是高于為了制造中間孔(10')的至少20%的能量。
6.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中，過渡貫通孔(10")通過旋切打孔法預(yù)拋光。
7.按權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的方法，其中，使用沖擊法。
8.按權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的方法，其中，通過旋切打孔法加工過渡貫通孔 (10")并達(dá)到孔(10)的最終直徑。
9.按權(quán)利要求1、2、4、5、6、7或8所述的方法，其中，制造貫通孔(10)。
10.按權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的方法，其中，中間孔(10')的直徑在第一步驟中小于所要制造的孔直徑的至少10%，特別總計(jì)是最終直徑的40% -60%。
11.按權(quán)利要求2所述的方法，其中，帶有較小直徑的中間孔(10')是盲孔，并特別地具有所要制造的孔(10)深度的至少90%，完全特別地具有所要制造的孔(10)深度的至少 95%。
全文摘要
在通過沖擊法產(chǎn)生孔的過程中經(jīng)常形成毛刺。通過在第一步驟中使用沖擊法以及在第二步驟中使用旋切打孔法避免形成毛刺，其中，所要制造的孔(10)的直徑逐步地?cái)U(kuò)大。
文檔編號B23K26/36GK102284793SQ20111021148
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者A·奧珀特, A·馬薩 申請人:西門子公司