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公開番号2025084687
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2024180875
出願日2024-10-16
発明の名称部品の交換領域又はベース領域に印刷された部品用金属多孔質領域
出願人ゼネラルエレクトリックテクノロジーゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング,General Electric Technology GmbH
代理人個人,弁理士法人NIP&SBPJ国際特許事務所
主分類B22F 10/38 20210101AFI20250527BHJP(鋳造;粉末冶金)
要約【課題】部品の交換領域又はそのベース領域に印刷された金属多孔質領域を用いて部品を補修する方法を提供する。
【解決手段】部品は、稠密なベース領域204、稠緻密な交換領域206、及び稠密なベース領域204と稠緻密な交換領域206との間に積層造成(AM)多孔質領域200とを含む。多孔質領域200は、AM多孔質領域200の総体積に対して2%～50%の空洞空間体積の間のポロシティを有する。多孔質領域200は、ベース領域204又は交換領域206に印刷することができる。ろう材は、ベース領域204、多孔質領域200及び交換領域206を結合し、少なくともポロシティの特性に基づいて多孔質領域200に溶浸する。多孔質領域200は、密集領域204、206間の接合部での応力を軽減し、ベース領域と交換領域204、206の物理的特性とは異なる物理的特性を作成するようにカスタマイズできる。
【選択図】図9C
特許請求の範囲【請求項１】
部品（２０２）であって、当該部品（２０２）が、
稠密な第１の領域、
稠密な第２の領域、
稠密な第１の領域と稠密な第２の領域との間の積層造形（ＡＭ）多孔質領域（２００）であって、積層造形多孔質領域（２００）の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する積層造形多孔質領域（２００）、及び
稠密な第１の領域と積層造形多孔質領域（２００）と稠密な第２の領域を結合するろう材（３１０）であって、少なくともそのポロシティの特性に基づいて積層造形多孔質領域（２００）に溶浸しているろう材（３１０）
を含む部品（２０２）。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記積層造形多孔質領域（２００）のポロシティが、稠密な第１の領域と稠密な第２の領域の間の長さ、幅及び厚さの少なくとも１つに沿って変化する、請求項１に記載の部品（２０２）。
【請求項３】
前記ポロシティが、積層造形多孔質領域（２００）の総体積に対して１０％～４０％の空洞空間体積である、請求項１に記載の部品（２０２）。
【請求項４】
前記積層造形多孔質領域（２００）がその内部に冷却通路（３３６）を含む、請求項１に記載の部品（２０２）。。
【請求項５】
稠密な第１の領域及び稠密な第２の領域が中実材料である、請求項１に記載の部品（２０２）。
【請求項６】
部品（２０２）を補修する方法であって、当該方法が、
前記部品（２０２）の稠密なベース領域（２０４）から交換すべき領域（３２０）を除去して、稠密なベース領域（２０４）上に第１の表面（３２２）を残すステップと、
稠密なベース領域（２０４）の第１の表面（３２２）及び稠密な交換領域（２０６）の第２の表面（３３０）のいずれかに多孔質領域（２００）を積層造形するステップであって、多孔質領域（２００）が、多孔質領域（２００）の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有する、ステップと、
稠密な交換領域（２０６）及び稠密なベース領域（２０４）をそれらの間の多孔質領域（２００）と共に配置するステップと、
稠密なベース領域（２０４）と稠密な交換領域（２０６）と多孔質領域（２００）を結合するために多孔質領域（２００）をろう材（３１０）で溶浸するステップと
を含む方法。
【請求項７】
積層造形するステップが、稠密なベース領域（２０４）の第１の表面（３２２）上に多孔質領域（２００）を形成することを含んでおり、配置するステップが、多孔質領域（２００）上に稠密な交換領域（２０６）を配置することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
積層造形するステップが、稠密な交換領域（２０６）に接する多孔質領域（２００）の第３の表面又はその近傍の第１の位置に、稠密なベース領域（２０４）の第１の表面（３２２）に近い多孔質領域（２００）内の第２の位置よりも高いポロシティを形成することを含んでおり、溶浸するステップが、第２の位置よりも第１の位置で多孔質領域（２００）に多くのろう材（３１０）を溶浸させることを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
積層造形するステップが、稠密な交換領域（２０６）の第２の部材（３３４）とロック係合するように構成された第１の部材（３３２）で多孔質領域（２００）を形成することを含んでおり、配置するステップが、多孔質領域（２００）及び稠密な交換領域（２０６）を第１及び第２の部材（３３２，３３４）と共にロック係合することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
積層造形するステップが、稠密な交換領域（２０６）の第２の表面（３３０）上に多孔質領域（２００）を形成することを含んでおり、配置するステップが、稠密なベース領域（２０４）の第１の表面（３２２）上に多孔質領域（２００）を配置することを含む、請求項６に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、部品の補修に関するものであり、さらに具体的には、当該部品の交換領域又はそのベース領域に印刷された金属多孔質領域を用いて部品を補修することに関連する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
工業用部品は、時々補修を必要とすることが々ある。例えば、ターボ機械でエネルギー生成のため作動流体を導くのに使用される高温ガス経路部品は、補修を要することがある。高温ガス経路部品は、エネルギー生成のため作動流体を導く翼形部を含むタービンロータブレード又は静止ベーンのように、様々な形状をとり得る。ロータブレードはタービンロータに結合されてタービンロータを回転させるように作用し、静止ベーンはターボ機械のケーシングに結合されて作動流体をロータブレードに向けて導く。
【０００３】
直接金属レーザ溶融（ＤＭＬＭ）又は選択的レーザ溶融（ＳＬＭ）のような積層造形は、工業部品を製造するための信頼性の高い製造方法として登場した。積層造形技術の登場により、ターボ機械のノズルの前縁又は後縁の一部のような部品の一部を交換することもできるようになった。例えば、ターボ機械のノズルの前縁の一部を除去してノズルに切欠部を残し、新しいセクション（本明細書では「多孔質領域」という）を切欠部に結合してもよい。多孔質領域は、切欠部の形状と少なくとも概ね一致する形状をもつように積層造形される。この多孔質領域は、使用済みのターボ機械ノズルの一部を交換するか、新しいターボ機械ノズルの一部として追加できる。
【０００４】
ただし、交換用多孔質領域は、部品の除去部分と同じ材料及び外装構造で作られる。そのため、交換用多孔質領域には、元の部品及び／又は切欠部と同じ短所の幾つかがみられ、多孔質領域強度、耐酸化性、サイクル疲労、応力／ひずみ耐性、延性、耐摩耗性、熱伝導率又は導電率及び／又は質量減少のような全般的性能特性が改善されることはない。１種類のろう材を用いて交換用多孔質領域を部品に結合すると、上述の全般的性能特性、さらには継手密着強さ及び信頼性の向上、ろう付け後に必要とされる機械加工／ブレンディング作業の低減のような、継手に関連する追加の性能特性の改善もできなくなる。また、除去した切欠部と実質的に同一材料の多孔質領域を使用すると、交換用多孔質領域の高額な材料コストを削減できず、交換用領域と部品の残部との継手の応力が高くなるおそれがある。
【発明の概要】
【０００５】
以下に挙げるすべての態様、具体例及び特徴は、技術的に可能な方法で組合せることができる。
【０００６】
本開示の一つの態様は、以下を含む部品を提供するが、本部品は、稠密な第１の領域、稠密な第２の領域、稠密な第１の領域と稠密な第２の領域との間の積層造形（ＡＭ）多孔質領域であって、ＡＭ多孔質領域の総体積に対して２～５０％の空洞空間体積のポロシティを有するＡＭ多孔質領域、及び稠密な第１の領域とＡＭ多孔質領域と稠密な第２の領域を結合するろう材であって、少なくともそのポロシティの特性に基づいてＡＭ多孔質領域に溶浸しているろう材を含む。
【０００７】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、ＡＭ多孔質領域のポロシティは、稠密な第１の領域と稠密な第２の領域の間の長さ、幅及び厚さの少なくとも１つに沿って変化する。
【０００８】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、ポロシティは、ＡＭ多孔質領域の総体積に対して１０％～４０％の空洞空間体積である。
【０００９】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、ＡＭ多孔質領域はその内部に冷却通路を含む。
【００１０】
本開示の別の態様は、上述の態様のいずれかを包含し、稠密な第１の領域及び稠密な第２の領域は中実材料である。
（【００１１】以降は省略されています）

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