利用受約束式激光鉆孔的構件修理制造技術

本發明專利技術提供了一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的方法。該方法包括確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息，其包括更新的位置。該方法還包括將受約束式激光鉆機的受約束式激光射束向構件的近壁引導到第一孔的更新的位置處，以鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。該方法還包括感測從第一孔的更新的位置反射的光的特性，并基于所感測的光的特性而確定受約束式激光鉆機的受約束式激光射束已經鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層的一部分。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及一種利用受約束式(confined)激光鉆機來修理構件的方法和系統。
技術介紹
渦輪被廣泛用于工業和商業操作。用于產生電功率的示例性的商業蒸汽渦輪或燃氣渦輪包括交替的固定翼型件級和旋轉翼型件級。例如，固定導葉可連接到固定構件(例如包圍渦輪的外殼)上，并且旋轉葉片可連接到沿著渦輪的軸向中心線進行定位的轉子上。壓縮的工作流體(例如但并不局限于蒸汽、燃燒氣體或空氣)流過渦輪，并且固定導葉使壓縮的工作流體加速且引導壓縮的工作流體至后續的旋轉葉片級，從而將運動傳遞給旋轉葉片，因而使轉子旋轉并執行做功。渦輪的效率大體隨著壓縮的工作流體的溫度升高而增加。然而，在渦輪中過高的溫度可能減少渦輪中翼型件的壽命，并因而增加與渦輪相關聯的修理、維護和停機時間。結果，已經研究出各種設計和方法，以便為翼型件提供冷卻。例如，可將冷卻介質供給翼型件內部的空腔，從而對流地和/或傳導地從翼型件除去熱量。在特定的實施例中，冷卻介質可通過翼型件中的冷卻通路流出空腔，從而在翼型件的外表面上提供薄膜冷卻。隨著溫度和/或性能標準繼續增加，用于翼型件的材料變得逐漸薄，使得可靠的翼型件制造變得日益困難。例如，某些翼型件由高合金金屬鑄造而成，其中隔熱涂層應用這種翼型件的外表面上，以增強熱防護。然而，由于持續的使用，翼型件中的冷卻孔可能被碎屑或其它污染物堵塞，并且隔熱涂層可能受到磨損或碎裂。另外，在某些情況下，翼型件可能受到塑性變形，使得孔的位置和/或定向可能相對原始的位置和/或定向發生變化。某些翼型件可被修理以解決以上問題。然而，正確地清除各個冷卻孔并重新應用隔熱涂層大體是一項昂貴且費時的工藝。例如，用于再應用隔熱涂層的某些系統需要各個翼型件的冷卻孔被覆蓋。因此，用于確定哪個冷卻孔(如果有)被堵塞和用于除去任何碎屑的系統和方法將是特別有益的。此外，用于再應用隔熱涂層而不需要在應用期間覆蓋或以其它方式保護各個冷卻孔的系統和方法將是特別有益的。
技術實現思路
本專利技術的方面和優點將在以下說明書中進行陳述，或者可從說明書中顯現出來，或者可通過本專利技術的實踐進行學習。在本公開內容的一個示例性方面中，提供了一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的方法。方法包括確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息。更新的孔信息包括第一孔的更新的位置，方法還包括將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向構件的近壁引導到第一孔的更新的位置處，以鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。方法還包括感測從第一孔的更新的位置反射的光的特性，以及基于從第一孔的更新的位置反射的感測的光的特性來確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。在本公開內容的一個示例性實施例中，提供了一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的系統。系統包括：利用受約束式激光束的受約束式激光鉆機；定位成感測從構件的近壁中的第一孔的更新的位置反射的光的特性的傳感器；以及可操作地連接至受約束式激光鉆機和傳感器的控制器。控制器配置成確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息。第一孔的更新的孔信息包括近壁中的第一孔的更新的位置。控制器還配置成將受約束式激光束向構件的近壁引導在第一孔的更新的位置處，以鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。控制器還配置成基于由傳感器感測到的光的特性確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆穿在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。本專利技術的第一技術方案提供了一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的方法，方法包括：確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息，更新的孔信息包括第一孔的更新的位置；將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向構件的近壁引導到第一孔的更新的位置處，以鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層；感測從第一孔的更新的位置反射的光的特性；以及基于從第一孔的更新的位置反射的所感測的光的特性來確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層。本專利技術的第二技術方案是在第一技術方案中，確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息包括確定燃氣渦輪的翼型件的近壁中的第一孔的更新的孔信息，以及其中將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向構件的近壁引導包括將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向燃氣渦輪的翼型件的近壁引導。本專利技術的第三技術方案是在第一技術方案中，受約束式激光束限定射束軸線，以及其中將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向構件的近壁引導到第一孔的更新的位置處包括將受約束式激光束向構件的近壁引導，使得受約束式激光束的射束軸線基本垂直于構件的近壁的外表面。本專利技術的第四技術方案是在第一技術方案中，受約束式激光束限定射束軸線，其中第一孔的更新的孔信息包括第一孔的更新的矢量，以及其中將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向構件的近壁引導到更新的位置處包括將受約束式激光束向構件的近壁引導，使得受約束式激光束的射束軸線不平行于第一孔的更新的矢量。本專利技術的第五技術方案是在第一技術方案中，確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆穿構件的涂層包括確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束被引導到其中的材料。本專利技術的第六技術方案是在第五技術方案中，感測從第一孔的更新的位置反射的光的特性包括感測從第一孔的更新的位置反射的光的一個或更多個波長。本專利技術的第七技術方案是在第一技術方案中，確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆穿構件的涂層包括確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆進的深度。本專利技術的第八技術方案是在第七技術方案中，感測從第一孔的更新的位置反射的光的特性包括感測反射的脈沖寬度和反射的脈沖頻率中的一者或兩者。本專利技術的第九技術方案是在第七技術方案中，還包括：確定涂層的深度；以及將受約束式激光鉆機的受約束式激光束已經鉆進的確定的深度與涂層的確定的深度相比較。本專利技術的第十技術方案是在第八技術方案中，還包括：將涂層應用至構件的外表面；以及將涂層應用至凸耳，凸耳是與構件分離的，以及其中確定涂層的深度包括測量凸耳上的涂層的深度。本專利技術的第十一技術方案是在第一技術方案中，確定第一孔的更新的孔信息包括接收構件的近壁中的第一孔的原始信息，原始信息包括第一孔的原始位置和第一孔的原始矢量。本專利技術的第十二技術方案是在第十一技術方案中，確定第一孔的更新的孔信息還包括確定第一孔是完成的且未堵塞的，以及確認第一孔的原始孔信息。本專利技術的第十三技術方案是在第一技術方案中，還包括：將構件的涂層應用至構件的外表面，使得涂層的至少一部分在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中。本專利技術的第十四技術方案提供了一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的系統，系統包括：利用受約束式激光束的受約束式激光鉆機；定位成感測從構件的近壁中的第一孔的更新的位置反射的光的特性的傳感器；以及可操作地連接至受約束式激光鉆機和傳感器的控制器，控制器配置成：確定構件的近壁中的第一孔的更新的孔信息，第一孔的更新的孔信息包括近壁中的第一孔的更新的位置；將受約束式激光束向構件的近壁引導到第一孔的更新的位置處，以鉆穿構件的在第一孔上延伸和/或定位在第一孔中的涂層；以及基于從第一孔的更新的位置反射和由傳感器所感測的光的特性來確定受約束式激光鉆機的受約束式激光束本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的方法，所述方法包括：確定所述構件的所述近壁中的第一孔的更新的孔信息，所述更新的孔信息包括所述第一孔的更新的位置；將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向所述構件的所述近壁引導到所述第一孔的所述更新的位置處，以鉆穿所述構件的在所述第一孔上延伸和/或定位在所述第一孔中的涂層；感測從所述第一孔的所述更新的位置反射的光的特性；以及基于從所述第一孔的所述更新的位置反射的所感測的光的特性來確定所述受約束式激光鉆機的所述受約束式激光束已經鉆穿所述構件的在所述第一孔上延伸和/或定位在所述第一孔中的所述涂層。

【技術特征摘要】
2015.02.20 US 14/6269601. 一種用于修理構件的近壁中的一個或更多個孔的方法，所述方法包括：確定所述構件的所述近壁中的第一孔的更新的孔信息，所述更新的孔信息包括所述第一孔的更新的位置；將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向所述構件的所述近壁引導到所述第一孔的所述更新的位置處，以鉆穿所述構件的在所述第一孔上延伸和/或定位在所述第一孔中的涂層；感測從所述第一孔的所述更新的位置反射的光的特性；以及基于從所述第一孔的所述更新的位置反射的所感測的光的特性來確定所述受約束式激光鉆機的所述受約束式激光束已經鉆穿所述構件的在所述第一孔上延伸和/或定位在所述第一孔中的所述涂層。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述構件的所述近壁中的第一孔的更新的孔信息包括確定燃氣渦輪的翼型件的近壁中的第一孔的更新的孔信息，以及其中將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向所述構件的所述近壁引導包括將受約束式激光鉆機的受約束式激光束向所述燃氣渦輪的所述翼型件的所述近壁引導。3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述受約束式激光束限定射束軸線，以及其中將所述受約束式激光鉆機的所述受約束式激光束向所述構件的所述近壁引導到所述第一孔的所述更新的位置處包括將所述受約束式激光束向所述構件的所述近壁引導，使得所述受約束式激光束的所述射束軸線基本垂直于所述構件的所述近壁的外表面。4. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述受約束式激光束限定射束軸線，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡兆力，AD達林，SE麥克道爾，DA塞里諾，JM羅馬斯，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：發明
國別省市：美國;US