具有冷却通道的部件及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201210213998.4 | 申请日 | 2012-06-25 | 公开(公告)号 | CN102839993A | 公开(公告)日 | 2012-12-26 |
| 申请人 | 通用电气公司; | 发明人 | R.S.班克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种具有冷却通道的部件及其制造方法。所述方法包括在部件中形成一个或多个槽，所述部件包括具有外表面的基件。所述基件具有至少一个内部空间，且每个槽均至少部分沿着所述基件延伸、且具有底部。所述制造方法进一步包括形成穿过相应槽的所述底部的一个或多个入孔，以使所述槽与相应的空心内部空间以 流体 连通方式连接。所述制造方法进一步包括在所述部件中形成至少一个连接槽，以使每个连接槽与所述一个或多个槽的至少一个子集相交。所述制造方法进一步包括将涂层设置于所述基件的所述外表面的至少一部分上，以使所述槽与所述涂层共同形成用于冷却所述部件的一个或多个通道。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造方法，其包括： |
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| 说明书全文 | 具有冷却通道的部件及其制造方法技术领域背景技术[0002] 在燃气涡轮发动机中，空气在压缩机中进行压缩，随后在燃烧室中与燃料混合，以产生热燃烧气体。从高压涡轮机(HPT)中的气体中获得的能量可驱动压缩机，从低压涡轮机(LPT)中的气体中获得的能量可驱动涡轮风扇式飞机发动机应用中的风扇，或可驱动船舶和工业应用中的外轴。 [0003] 发动机效率随着燃烧气体温度的升高而增加。但是，燃烧气体会沿着其流路加热多个部件，因此，需要进行冷却以延长发动机的寿命。通常情况下，热气体通道部件通过从压缩机中抽出的空气进行冷却。由于抽出的空气并未用于燃烧过程中，因此，该冷却过程会降低发动机效率。 [0004] 燃气涡轮发动机冷却技术已较为成熟，且包括针对各种热气体通道部件中冷却回路和特征的各个方面的多项专利。例如，燃烧室包括径向外部和内部衬里，这些外部和内部衬里均需要在操作中进行冷却。涡轮机喷嘴包括支撑在外带与内带之间的空心叶片，其也需要进行冷却。涡轮机转子叶片是空心的，其中通常包括冷却回路，且叶片由涡轮机防护罩环绕，所述叶片和外罩同样需要进行冷却。热燃烧气体经由排气装置排出，所述排气装置也可具有衬里、并要进行适当冷却。 [0005] 在所有此类示例性燃气涡轮发动机部件中，通常使用由高强度超耐热合金构成的薄金属壁来增加耐久性，同时最大限度地降低此类部件的冷却需求。各种冷却回路和特征可针对在发动机中处于相应环境中的此类特殊部件进行适当调整。例如，可在热气通道部件中形成一系列内部冷却通道，或称蛇形通道(serpentines)。冷却流体可从高压间提供给蛇形通道，且所述冷却流体可流经所述通道，从而冷却热气体通道部件的基件和涂层。但是，这种冷却策略通常导致传热速率相对较低，且部件温度分布不均。 [0006] 通过使冷却尽可能接近受热区域，微通道冷却可能显著降低冷却需求，从而在给定传热速率的情况下，减小主承载基件材料的受热侧与冷却侧之间的温差。但在现有技术中，形成微通道冷却部件通常需要针对每个微通道形成单个薄膜出孔。由于热气通道部件可能包括数百个微通道，因此形成单个薄膜出孔将需要精确定位数百个单个出孔，这会增加部件的整体制造成本。 [0007] 因此，需要提供一种更为经济和高效的方法来形成微通道的出口区域。 发明内容[0008] 本发明一方面提供一种制造方法，其包括在部件中形成一个或多个槽，所述部件包括具有外表面的基件。所述基件具有至少一个内部空间，且每个槽均至少部分沿着所述基件延伸，且具有底部。所述制造方法进一步包括形成穿过相应槽的所述底部的一个或多个入孔，以使所述槽与相应的空心内部空间以流体连通方式连接。所述制造方法进一步包括在所述部件中形成至少一个连接槽，以使每个连接槽与所述一个或多个槽的至少一个子集(subset)相交。所述制造方法进一步包括将涂层设置于所述基件的所述外表面的至少一部分上，以使所述槽与所述涂层共同形成用于冷却所述部件的一个或多个通道。所述涂层不会完全填补或连接(bridge)所述连接槽，以便所述连接槽至少部分界定相应的一个或多个冷却通道的出口区域。 [0009] 所述制造方法进一步包括先浇铸所述基件，然后形成所述一个或多个槽以及所述一个或多个连接槽，其中每个槽均通过将磨蚀性液体射流引导至所述基件的所述外表面上而形成，且其中每个连接槽均使用所述腐蚀性液体射流而形成。所述磨蚀性液体射流用于使每个连接槽形成与相应通道相同的深度。所述一个或多个连接槽中的每个连接槽均为开口状，且其中所述涂层的一部分设置于在相应连接槽的所述出口区域中，所述制造方法进一步包括移除设置于各个出口区域中的所述涂层的至少一部分。所述涂层的一部分在所述移除步骤完成后仍保留在一个或多个出口区域中。在所述移除步骤中，每个出口区域内的所述涂层全部移除。 [0010] 所述一个或多个槽以及所述一个或多个连接槽形成于所述基件的所述外表面中。所述涂层包括结构涂层的外层，所述制造方法进一步包括先将所述结构涂层的内层沉积在所述基件的所述外表面上，然后形成所述一个或多个槽以及所述一个或多个连接槽，其中每个槽和连接槽均至少部分形成于内部结构涂层上。每个槽的所述底部均宽于所述顶部，这样，每个槽均包括凹形槽。所述一个或多个连接槽中的每个槽均为凹形，且其中渗透槽延伸穿过所述连接槽的所述出口区域中的所述涂层。所述的制造方法进一步包括形成穿过所述渗透槽的至少一个出孔。 [0011] 本发明另一方面提供一种部件，其包括具有外表面和内表面的基件，其中所述内表面界定至少一个内部空间。所述部件界定一个或多个槽，其中每个槽至少部分沿着所述基件延伸，且每个槽具有底部。一个或多个入孔穿过相应槽的所述底部而形成，以使所述槽与所述至少一个内部空间中的相应各个内部空间以流体连通方式连接。所述部件进一步界定至少一个连接槽，其与所述一个或多个槽的至少一个子集相交。所述部件进一步包括涂层，其设置于所述基件的所述外表面的至少一部分上。所述槽和所述涂层共同形成用于冷却所述部件的一个或多个通道。所述涂层不会完全填补或连接所述连接槽，以便所述连接槽至少部分界定相应一个或多个冷却通道的出口区域。 [0012] 所述连接槽不具有用于与所述至少一个内部空间直接连通的入孔，因此，冷却剂会通过所述通道从所述内部空间流入所述连接槽。所述一个或多个槽中的每个槽均具有顶部，其中所述相应槽的所述底部宽于所述顶部，这样，每个槽均为凹形槽，且每个通道均为凹形通道。多个槽形成于所述部件中，其中多个冷却通道由所述涂层和所述槽形成，且其中一个或多个连接槽中的至少一个槽定向成近似垂直于所述冷却通道；或者，多个槽形成于所述部件中，其中多个冷却通道由所述涂层和所述槽形成，且其中所述一个或多个连接槽中的至少一个槽具有相对于所述冷却通道的非正交入射角。 [0013] 所述一个或多个连接槽中的至少一个槽具有倾斜出口壁。所述一个或多个连接槽中的每个槽均为凹形，且其中渗透槽延伸穿过所述连接槽的所述出口区域中的所述涂层。至少一个出孔延伸穿过所述渗透槽。或者，所述一个或多个连接槽中的每个连接槽均为开口状，且其中所述涂层的一部分设置于所述出口区域中。所述涂层包括：内部结构涂层，其设置于所述基件的所述外表面上；以及外部结构涂层，其设置于所述内部结构涂层上，其中每个槽和连接槽均至少部分形成于所述内部结构涂层中。所述基件的所述外表面界定所述一个或多个槽以及所述一个或多个连接槽。 附图说明 [0014] 在参阅附图阅读以下具体说明后，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面以及优点，在附图中，类似的符号代表所有附图中类似的部分，其中： [0015] 图1是燃气涡轮机系统的示意图； [0016] 图2为根据本发明各方面的具有冷却通道的示例性翼片配置的截面示意图； [0017] 图3以图示形式描绘了三个示例性开口状冷却槽的透视图，所述开口状冷却槽部分沿着基件的表面延伸，并引导冷却剂流向连接槽所形成的出口区域； [0018] 图4是图3所示示例性冷却通道中的一个通道的截面图，且图示了将冷却剂从入孔输送到连接槽所形成的出口区域的通道； [0019] 图5是图3所示部件的截面示意图，其中所述部件未与所述冷却通道中的一个通道配合； [0020] 图6是示例性冷却通道的截面图，所述冷却通道用于将冷却剂从入孔输送到具有倾斜出口壁的连接槽所形成的出口区域； [0021] 图7以图示形式描绘了三个示例性开口状冷却槽的透视图，所述开口状冷却槽部分沿着基件的表面延伸，并引导冷却剂流向具有相对于冷却通道的非正交入射角的连接槽所形成的出口区域； [0022] 图8和9图示了用于形成部件的示例性工序； [0023] 图10以图示形式图示了用于在结构涂层中形成通道的工序； [0024] 图11所示为具有形成于结构涂层中的渗透槽的凹形通道；以及 [0025] 图12图示了具有穿过涂层而形成的渗透槽的凹形(re-entrant shaped)连接槽。 [0026] 元件符号列表： [0027] [0028] 具体实施方式[0029] 本说明书所用术语“第一”、“第二”以及同类术语并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区别不同元件。本说明书所用术语“一”和“一个”并不表示数量限制，而是表示存在参考项中的至少一项。与数量有关的限定词“约”包括设定值，并具有上下文所指示的意义(例如，包括与特定数量的测量关联的误差度)。此外，术语“组合物”包括掺合物、混合物、合金、反应产物等。 [0030] 另外，在本说明书中，后缀“(s)”通常意图包括所限定术语的单数和复数，因此，可包括该术语的一个或多个(例如，“流通孔”可包括一个或多个流通孔，除非另有说明)。说明书全文中提及的“一项实施例”、“另一项实施例”、“实施例”等是指本说明书中所述的至少一项实施例中包括结合所述实施例描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)，所述特定元素可或可不存在于其他实施例中。类似地，所提及的“特定配置”是指本说明书中所述的至少一个配置中包括结合所述配置描述的特定元素(例如，特征、结构和/或特性)，所述特定元素可或可不存在于其他配置中。此外，应了解，所述发明特征可以任何合适的方式在多项实施例和配置中进行组合。 [0031] 图1为燃气涡轮机系统10的示意图。所述系统10可包括一个或多个压缩机12、燃烧室14、涡轮机16和燃料喷嘴20。压缩机12和涡轮机16可通过一个或多个轴18连接。轴18可为单轴或连接在一起形成轴18的多轴段。 [0032] 燃气涡轮机系统10可包括多个热气体通道部件100。热气体通道部件可以是系统10的任意部件，其至少部分暴露于流经系统10的高温气流中。例如，桨叶组件(也称为叶片或叶片组件)、喷嘴组件(也称为轮叶或轮叶组件)、防护罩组件、过渡连接件、固定环和压缩机排气部件均属于热气体通道部件。但应了解，本发明的热气体通道部件100并不限于上述实例，而可以是至少部分暴露于高温气流中的任意部件。另外，应了解，本发明的热气通道部件100并不限于燃气涡轮机系统10中的部件，可以是暴露于高温气流的任意机械或部件。 [0033] 当热气通道部件100暴露于热气流80中时，热气通道部件100因热气流80而受热，且可能达到使热气通道部件100发生故障的温度。因此，为了让系统10在处于高温的热气流80下运行，并提高系统10的效率和性能，需要一种用于热气通道部件100的冷却系统。 [0034] 通常情况下，本发明的冷却系统包括一系列小通道或微通道，其形成于热气通道部件100的表面中。对于工业用发电涡轮机部件，“小”或“微”通道尺寸可包括0.25毫米到1.5毫米范围内的近似深度和宽度，而对于航空用涡轮机部件，通道尺寸可能包括0.15毫米到0.5毫米范围内的近似深度和宽度。热气通道部件可具有覆盖层。冷却流体可从高压间流向通道，且所述冷却流体可流经所述通道、并冷却覆盖层。 [0035] 参阅图2-12，其显示了一种制造方法。例如，如图8所示，所述制造方法包括在部件100中形成一个或多个槽132(例如，如图3以图示形式所描绘的那样)，所述部件包括具有外表面112的基件110。例如，如图3所示，每个槽132至少部分沿着所述基件110延伸，且具有底部134。尽管所示槽具有直壁，但槽132可具有任何配置，例如，这些槽可为直的、弧形的或具有多种曲线。例如，如图2和11所示，所述基件110具有至少一个内部空间114。 [0036] 通常情况下，在形成槽132和连接槽232之前，要先铸造基件110。如第5,626,462号美国专利所述，基件110可由任何合适的材料构成。根据部件100的预期应用，所述材料可包括镍基、钴基和铁基超耐热合金。镍基超耐热合金可为含有γ和γ′相的材料，尤其是含有γ和γ′相的镍基超耐热合金，其中γ′相占据所述超耐热合金总量的至少40％。由于此类合金具有各种理想性质，包括高温强度和高温抗蠕变性，因此非常具有优势。基件材料还可包括镍铝金属间合金，因为这些合金具有多种优良性质，包括高温强度和高温抗蠕变性，这些优良性质使此类合金在用于飞机的涡轮发动机应用时非常有优势。在使用铌基合金的情况下，将会优选抗氧化性优良的已涂层的铌基合金，尤其是那些包括Nb-(27-40)Ti-(4.5-10.5)Al-(4.5-7.9)Cr-(1.5-5.5)Hf-(0-6)V的合金，其中成分范围以原子百分比表示。基件材料还可包括铌基合金，所述铌基合金含有至少一个次生相(secondary phase)，例如，包括硅化物、碳化物或硼化物的含铌金属间化合物。此类合金是具有塑性相(ductile phase)(即铌基合金)和强化相(即含铌金属间化合物)的复合材料。对于其他布置，基件材料可包括钼基合金，例如，具有Mo5SiB2和Mo3Si第二相的钼基合金(固溶体)。对于其他配置，基件材料包括陶瓷基复合材料，例如，使用SiC纤维进行强化的碳化硅(SiC)基材。对于其他配置，基件材料包括钛铝基金属间化合物。 [0037] 在图9中所示示例性工艺，部件制造方法进一步包括形成穿过槽132的相应一个槽的底部134的一个或多个入孔140，以使槽132与相应内部空间114之间可进行流体连通。通常，入孔140在槽132形成之后形成。所述入孔140的截面通常为圆形或椭圆形，且可通过，例如，激光加工(激光打孔)、磨蚀性液体射流、EDM和电子束打孔中的一种或多种方法来形成。入孔140可垂直于相应槽132的底部134(如图9所示)，或者一般而言，以相对于槽132的底部134以20度到90度角进行钻孔而形成。 [0038] 例如，如图3所示，所述方法进一步包括在部件100中形成至少一个连接槽232，以使每个连接槽232与一个或多个槽132的至少一部分或至少一个子集(subset)相交。尽管所示连接槽232具有直壁，但连接槽232可具有任何配置，例如，这些连接槽可为直的、弧形的或具有多种曲线。 [0039] 槽132和连接槽232可通过多种技术形成。例如，槽132和连接槽232可通过以下技术中的一种或多种技术形成：磨蚀性液体射流、倾入式电解加工(ECM)、具有旋式单点电极的电火花加工(EDM)(“铣削式”EDM)、和激光加工(激光打孔)。示例性激光加工技术在2010年1月29日递交的标题为“用于形成定形气孔的工艺和系统(Process and system for forming shaped air holes)的共同转让的第12/697,005号美国专利申请中进行了描述，所述美国专利申请的全文以引用的方式并入本说明书中。示例性EDM技术在2010年5月28日递交的标题为“包括锯齿形薄膜冷却孔的部件和相关工艺”(Articles which include chevron film cooling holes，and related processes)的共同转让的第12/790,675号美国专利申请中进行了描述，所述美国专利申请的全文以引用的方式并入本说明书中。 [0040] 如图10中(槽132)的示意图所示，在特定工艺配置中，槽132和连接槽通过将磨蚀性液体射流160引导至结构涂层54的第一层上而形成。对于示例性工艺，磨蚀性液体射流160用于使每个连接槽232形成与相应通道130相同的深度。在2010年5月28日递交的标题为“包括锯齿形薄膜冷却孔的部件和相关工艺”(Articles which include chevron film cooling holes，and related processes)的共同转让的第12/790,675号美国专利申请中，提供了示例性水射流打孔工艺和系统，所述美国专利申请的全文以引用的方式并入本说明书中。如第12/790,675号美国专利申请所述，水射流工艺通常使用高速磨蚀颗粒(例如，磨蚀“沙粒”)流，所述磨蚀颗粒悬浮于高压水流中。水压可发生较大变化，但通常在约35至620 MPa范围内变化。可使用多种磨蚀材料，例如，石榴石、氧化铝、碳化硅和玻璃珠。 [0041] 此外，如第12/790,675号美国专利申请所述，水射流系统可包括多轴计算机数控(CNC)单元。所述CNC系统为现有技术已知，并在，例如，第1005/0013926号已公开的美国专利申请(S·鲁科斯基(S.Rutkowski)等人)中进行了描述，所述美国专利申请以引用的方式并入本说明书中。CNC系统可使切削工具沿着多个X、Y和Z轴以及旋转轴移动。 [0042] 例如，如图3所示，本发明部件制造方法进一步包括将涂层150设置于基件110的外表面112的至少一部分上，以使一个或多个槽132和涂层150共同形成用于冷却部件100的一个或多个通道130。应注意，尽管槽132和通道130在图3中所示为矩形，但其也可以采用其他形状。例如，如下将参阅图11所述，槽132(和通道130)可为凹形(re-entrant)槽132(凹形通道130)。例如，如图3所示，涂层150不会完全填补或连接(bridge)连接槽232，以使连接槽232至少部分界定相应冷却通道130的出口区域62。 [0043] 涂层150由适合的材料构成，且与所述部件粘接。在特定配置中，对于工业部件，涂层150的厚度在0.1至2.0毫米的范围内，确切地说，在0.1至1毫米的范围内，更确切地说，在0.1至0.5毫米的范围内。对于飞机部件，此范围通常是0.1至0.25毫米。但是，也可使用其他厚度，具体取决于特定部件100的需求。 [0044] 涂层150包括结构涂层，且可进一步包括可选的额外涂层。所述涂层可通过各种技术进行沉积。对于特定工艺，结构涂层通过进行等离子体沉积(阴极电弧)来进行沉积。在标题为“用于阴极电弧等离子体沉积的方法和设备”(Method and apparatus for cathodic arc ion plasma deposition)的维弗尔(Weaver)等人的共同转让的第10080138529号已公开的美国专利申请中提供了示例性阴极电弧等离子体沉积设备和方法，该美国专利申请以全文引用方式并入本说明书中。简而言之，等离子体沉积包括将涂层材料所构成的阴极置于真空室内的真空环境中，在真空环境中提供基件110，并向阴极供应电流以在阴极表面形成阴极电弧，从而使涂层材料在阴极表面腐蚀，并使阴极的涂层材料沉积在基件表面112上。 [0045] 使用等离子体沉积的涂层的非限制性实例包括结构涂层、粘接涂层和抗氧化涂层，对此下面将参阅第5,626,462号美国专利进行更详细地描述。对于特定热气通道部件100，结构涂层150包括镍基或钴基合金，具体而言，包括超耐热合金或(镍钴)铬铝钇((NiCo)CrAlY)合金。例如，在基件材料是含有γ和γ′相的镍基超耐热合金的情况下，结构涂层可包括相同的材料成分，对此下面将参阅第5,626,462号美国专利进行更详细的描述。 [0046] 对于其他的工艺配置，结构涂层通过热喷镀工艺和冷喷镀工艺中的至少一项来进行沉积。例如，热喷镀工艺可包括燃烧喷镀、或等离子体喷镀，燃烧喷镀可包括高速氧燃料喷镀(HVOF)、或高速空气燃料喷镀(HVAF)，且等离子体喷镀可包括大气(例如，空气或惰性气体)等离子体喷镀，或低压等离子体喷镀(LPPS，也称为真空等离子体喷镀或VPS)。在一项非限制性实例中，NiCrAlY涂层可通过HVOF或HVAF进行沉积。用于沉积结构涂层的其他示例性技术包括(但不限于)溅射、电子束物理蒸汽沉积、化学沉积，以及电镀。 [0047] 对于特定配置，需要采用多种沉积技术来沉积结构涂层和可选的额外涂层。例如，第一结构涂层可使用等离子体沉积进行沉积，且随后沉积的结构涂层和可选的额外涂层(未图示)可以使用其他技术，例如，燃烧喷镀工艺或等离子体喷镀工艺进行沉积。根据所使用的材料，针对涂层使用不同的沉积技术可增强各种属性，例如(但不限于)，应变容差、强度、粘附力和/或韧性。 [0048] 在图4和5所示的示例性布置中，每个连接槽232均为开口状，且涂层150的一部分可沉积在相应连接槽232的出口区域62中。应了解，本说明书中所使用的术语“开口状”槽(或通道)是指其中顶部开口局部宽度等于或大于槽(或通道)的剩余部分的槽(或通道)。对于特定工艺，所述制造方法进一步包括移除沉积在各个出口区域62中的涂层150的至少一部分。例如，在可选的移除工艺完成后，涂层的一部分仍可保留在出口区域中，或者在可选的移除工艺过程中，所有涂层均从出口区域中移除。磨蚀性液体射流160可用于将部分或所有沉积涂层从出口区域62中移除。但在所示工艺中，一些残留涂层仍保留在出口区域62中，且用作保护材料，例如，抗氧化的保护材料。例如，在特定构造配置中，结构(金属)涂层可保留在出口区域中，且陶瓷热障涂层(TBC)可使用，例如，磨蚀性液体射流160来移除。有利地，出口区域中的残留结构涂层将用作冷却流分配器，以迫使冷却剂在出口区域中散开，然后输送到涂层部件的外表面。 [0049] 在图3和7所示的示例性配置中，槽132和连接槽232均形成于基件110的外表面112中。图10和11图示了在槽132和连接槽232至少部分形成于结构涂层54中的情况下的相关工艺。在图10和11所示示例性配置中，涂层150包括结构涂层的外层56，且所述制造方法进一步包括先将结构涂层的内层54沉积在基件(110)的外表面112上，然后形成槽132和连接槽232。如图10所示，每个槽132和连接槽232均至少部分形成于内部结构涂层54中。在图10和11所示的配置中，槽和连接槽不会延伸到基件110中。对于其他配置，槽和连接槽穿过内部结构涂层54延伸到基件中，且通过加工基件110以穿过内部结构涂层54而形成。此外，尽管未明确图示，但如标题为“使用易挥发涂层制造部件的方法”(Method of fabricating a component using a fugitive coating)的罗纳德S·班克(Ronald S.Bunker)等人的共同转让的第12/943,563号美国专利申请所述，槽和连接槽可通过加工成穿过易挥发涂层而形成，该美国专利申请以全文引用方式并入本说明书中。 [0050] 尽管连接相应槽和出口区域62的过渡区域在图4中所示为具有尖角，但这些过渡区域无需形成严格意义上的尖角，而可能具有圆形或倾斜特征，以便满足所需的加工精确度，且可进一步根据不同位置而发生变化。此外，尽管出口区域62的端72和74在图3中所示为具有锐形交叉部分，但所述出口区域的端72和74无需精确形成锐形交叉部分，而可为倾斜状或具有半径特征，从而再次满足制造容差(manufacturing tolerance)需求。 [0051] 如上所述，尽管槽132和通道130在图3中所示为矩形，但其也可以采用其他形状。在图11所示的示例性布置中，每个槽的底部134均宽于顶部136，以使每个槽132均包括凹形(re-entrant shaped)槽132。尽管凹形槽132在图11所示的布置中形成于内部结构涂层54中，但是，这些槽在其他配置中可形成于基件110中，或者可在其他布置(未图示)中形成于内部结构涂层54中、并延伸至基件110。对于特定配置，凹形槽132中的相应一个凹形槽的底部134的宽度是相应凹形槽132的顶部136的至少两倍。在更多特定配置中，相应凹形槽132的底部134宽度是相应槽132的顶部136的至少三倍，具体而言，是相应凹形槽132的顶部136的约3倍到4倍。在标题为“具有凹形冷却通道的部件及其制造方法”(Components with re-entrant shaped cooling channels and methods of manufacture)的罗纳德S·班克(Ronald S.Bunker)等人的共同转让的第12/943,624号美国专利申请中，提供了形成凹形槽132的技术，该美国专利申请以全文引用方式并入本说明书中。有利地，涂层150可沉积在未填充的凹形槽132(即，未填充或部分填充牺牲型填充材料的槽)上。此外，相对于形状简单的槽(即，具有宽度几乎相等的顶部136和底部的槽)，凹形槽可增强冷却效果。另外，对于特定布置，渗透槽144(孔隙144)可至少部分延伸穿过涂层150，如图11所示。 [0052] 对于特定配置，每个连接槽232均为凹形(re-entrant shaped)(图12)，且渗透槽244(图12)延伸穿过连接槽232的出口区域62中的涂层150。具体而言，对于特定布置，涂层界定一个或多个渗透槽244(孔隙244)，以使涂层不会完全填补或连接(bridge)一个或多个连接槽232中的每个连接槽。尽管所示为针对凹形连接槽232形成的渗透槽244，但也可针对其他几何形状的连接槽形成渗透槽244。当涂层敷涂和累积成一定厚度时，通常情况下，渗透槽(间隙)244具有不规则的几何形状，其中间隙244的宽度会发生变化。当涂层敷涂在基件110上时，由于涂层累积，因此间隙244的宽度大约窄于连接槽232的顶部的宽度。对于特定实例，间隙244最窄处的宽度为连接槽232相应顶部的宽度的5％到20％。 此外，渗透槽244可为孔状，在此情况下，“孔”隙244可具有一些连通，即一些点或位置处无间隙。有利地，渗透槽244可在延伸穿过所有涂层时用作冷却构件，即对于此配置，渗透槽 244可经配置以将冷却剂流体从连接槽232输送到部件的外表面。此外，所述方法进一步包括形成穿过渗透槽244的至少一个出孔。例如，一些残留涂层可使用多种技术中的一种或多种技术来移除，所述技术包括磨蚀性液体射流、倾入式ECM、具有旋式单点电极的EDM(铣削式EDM)、传统EDM(非旋式单点电极)和激光加工。 [0053] 有利地，本发明所述制造方法的上述方面有助于以同一方式形成连接出口区域，并可作为同一加工工艺的一部分形成常规冷却通道。这样就无需实施单独的加工工艺来移除涂层以连接出口。另外，凹形连接通道可采用与其他槽相同的工艺进行涂层。如上所述，这可能导致渗透槽穿过涂层而形成。所述渗透槽随后可使用，例如，磨蚀性液体射流等工艺进一步打开、或者形成最终的出口槽或一系列出孔。 [0054] 参阅图2到12，描述了一种部件100。例如，如图2所示，部件100包括具有外表面112和内表面116的基件110。例如，如图2所示，内表面116界定至少一个内部空间114。 例如，如图2和3所示，一个或多个槽132形成于部件100中。例如，如图3所示，每个槽 132至少部分沿着基件110延伸，并具有底部134。 [0055] 例如，如图3所示，一个或多个入孔140穿过相应槽132的底部134而形成，以使槽132与相应内部空间114(图2)以流体连通方式连接。入孔140在上文中进行了描述。 [0056] 例如，如图3所示，至少一个连接槽232形成于部件100中，并与一个或多个槽132的至少一部分相交。每个连接槽232均可为连续或间断的。即连接槽232的深度可近似恒定，或者其深度可平滑但呈锥形或弧形。此外，每个连接槽232可具有对称或非对称轨迹(footprint)。 [0057] 尽管冷却通道130在图3中所示为均匀间隔开，但在其他配置中(未明确图示)，通道130之间的间隔可不同。另外，尽管冷却通道130所示为具有相同容量，但在其他配置中(未明确图示)，相应冷却通道130的容量可不同。此外，尽管图3所示连接槽232包括平直连接槽232，但在其他配置中(未图示)，连接槽包括弧形连接槽。类似地，连接槽的壁可以是平直的，如图4所示，也可以是倾斜的，如图6所示，或者是弧形的(未明确图示)。 [0058] 部件100进一步包括涂层150，所述涂层150沉积在基件110的外表面112的至少一部分上。所述涂层包括一层或者多层，且在上文中进行了描述。例如，如图3所示，槽132和涂层150共同形成用于冷却部件100的一个或多个通道130。例如，如图3所示，涂层不会完全填补(bridge)连接槽232，以使连接槽232至少部分界定相应一个或多个冷却通道130的出口区域62。 [0059] 具体而言，连接槽232并不具有与内部空间114直接连通的入孔140，因此，冷却剂会通过通道130从内部空间114流入连接槽232中。 [0060] 在图11所示的示例性布置中，每个槽132的底部134均宽于其顶部136，这样，每个槽132均包括凹形槽132，且每个通道130均包括凹形通道130。参阅图11，凹形冷却通道在上面进行了描述。在其他布置中，通道130是打开的(例如，如图3所示)。连接槽232可为开口状(例如，如图4所示)或凹形(如下将参阅图12所述)。 [0061] 在图3所示示例性布置中，多个槽132形成于部件100中，以使涂层150和槽132共同形成多个冷却通道130。在图3所示特定布置中，至少一个连接槽232定位成近似垂直于冷却通道130。但在图7所示示例性布置中，连接槽232具有相对于冷却通道130的非正交入射角(图7中的β)。例如，β可在20度到70度的范围内。有利地，使连接槽相对于冷却通道倾斜可将冷却剂输送到最外部表面上，以相对于热气流经部件的方向在该表面上形成更为有效的冷却层。 [0062] 在图6所示示例性布置中，至少一个连接槽232具有倾斜出口壁66。例如，出口壁66可相对于基件的表面112以角α进行定向，其中α在约20°到90°的范围内。有利地，角度值较小的角α会增强冷却流与涂层部件100的外表面之间的粘附程度。 [0063] 现参阅图12，在示例性配置中，每个连接槽232均为凹形，且渗透槽244延伸穿过连接槽232的出口区域62中的涂层150。渗透槽244参阅图12在上文中进行了描述。在其他配置中(例如，图4和5)，连接槽232为开口状，且涂层150的一部分可设置于出口区域62中。有利地，出口区域62内的此残留涂层可用作保护性措施。 [0064] 如上所述，在图3和7所示示例性配置中，槽132和连接槽232均形成于基件110的外表面112中。在图10和11所示示例性配置中，涂层150包括内部和外部结构涂层54、56，且槽132和连接槽232均至少部分形成于内部结构涂层54中。在图10和11所示示例性配置中，槽和连接槽不会延伸到基件110中。在其他配置中，槽和连接槽可穿过内部结构涂层54延伸到基件110中。 [0065] 有利地，鉴于冷却通道的整体长度已知(通过目测或通过程序加工)，因此通过形成全纵深连接槽来连接其他冷却通道的出口，可简化定位和加工最终出口的工艺。一般而言，上述制造方法通过形成连接通道而非单独的薄膜孔，从而简化了冷却通道的出口区域的形成。 |
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