航空发动机空心风扇叶片制造技术

技术编号:11046557 阅读:54 留言:0更新日期:2015-02-18 12:29
本实用新型专利技术的目的在于提供一种航空发动机空心风扇叶片,其能很好地在防撞性能和轻量化要求。为实现所述目的的航空发动机空心风扇叶片,包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的肋骨结构,其特点是,该叶片通过选择性激光熔化设备一体成型,所述肋骨结构是瓦伦结构和工字型槽梁的组合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及航空发动机空心风扇叶片
技术介绍
空心风扇叶片作为商用航空发动机的关键部件之一,有效地降低了航空发动机的重量,满足了新一代商用航空发动机“低噪声、低污染、低成本”的要求,提高了发动机市场竞争力。一种钛合金空心风扇叶片,其包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的肋骨结构,其构造过程为:先在中间芯板上以一定图形喷涂止焊剂,然后将芯板与两层面板一起用氩弧焊焊接封边并留有进气口;将焊好的层板放入与叶片型面相同的模具内,并一起放进带有加热系统的压机内,加热升温至SPF/DB(超塑成型/扩散连接)温度;先向模腔内吹入一定的氩气,然后保温使三层钛板内部预订部位和周边进行扩散连接;连接完成后再向三层板内吹入一定压力的氩气进行SPF,两层面板在SPF状体下进行拉伸和扭曲变形,同时中间芯板延展变形形成桁架结构;板材完全贴模成形后随炉冷却,取出零件进行表面化铣;最后数控加工出叶根和叶型边缘。该叶片的肋骨结构为瓦伦形(Z字形)。另一种钛合金空心风扇叶片,其包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的肋骨结构,其构造过程为:叶片坏料为钛合金,由机械加工铣削成带肋但没有芯部的两半对称的扁平叶身,而后先采用扩散连接工艺进行连接,将两半扁平叶身面对面放入模具内,送入真空炉中施加高温高压,得到扩散焊质量均匀无缺陷的叶片毛坯,再应用超塑成形工艺使叶片成形。其工序是将已经连接好的扁平叶坯放入与叶片最终形状相同的模具内,加热至超塑成形状态,此时由于重力的作用叶片基本贴模(这一过程可使叶片的弯曲和扭度达到要求值的90%),然后再向叶片内部吹入氩气,利用材料的超塑特性使叶片完全贴模,成形出所需气动外形的叶片毛坯,最后数控加工出叶根和叶型。该叶片的肋骨结构为工字槽型。专利文献CN101649844A还公开一种风扇叶片,其中的肋骨结构为金刚石结构、四面体单元结构、六面体单元结构或蜂窝结构等中的一种或者多种组合形成的空间结构。本申请专利技术人在实践中发现,无论哪种叶片的结构在防撞性能以及轻量化方面的平衡都有待于改进。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种航空发动机空心风扇叶片,其能很好地在防撞性能和轻量化要求。为实现所述目的的航空发动机空心风扇叶片,包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的肋骨结构,其特点是,该叶片通过选择性激光熔化设备一体成型,所述肋骨结构是瓦伦结构和工字型槽梁的组合。所述的航空发动机空心风扇叶片,其进一步的特点是,所述叶片包括连通所述空腔的位于叶片顶部的顶部气孔和位于叶片底部的底部气孔。所述的航空发动机空心风扇叶片,其进一步的特点是,所述顶部气孔和所述空腔之间还设置有弦向气槽。所述的航空发动机空心风扇叶片,其进一步的特点是,所述底部气孔和所述空腔之间还设置有弦向气槽。所述的航空发动机空心风扇叶片,其进一步的特点是,所述顶部气孔和所述底部气孔被焊封。所述的航空发动机空心风扇叶片,其进一步的特点是,所述叶片为钛合金空心风扇叶片。以往的空心叶片只使用单纯的“瓦伦”结构,或者只使用“工字槽型”结构。但不管是那种结构,其主要目的是为了减轻叶片的重量同时,保证叶片的整体刚性,从而提高或保证叶片的抗鸟撞冲击能力。但是,其单纯的内部空腔结构导致叶片空心率无法提高,从而导致叶片的重量无法进一步减轻。根据本技术的专利技术人的实践中,由于将瓦伦结构和工字槽型结构有机的融合,既利用了“瓦伦”结构的刚性强,抗冲击综合效果好,又利用了“工字槽型”结构空心率高的特点,在保证叶片整体刚性条状下,确保叶片鸟撞冲击性能满足要求,同时可以获得以往叶片更高的空心率(可达到40%以上),有效地实现了叶片的减重。附图说明本技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显,其中:图1为本技术的一实施例中航空发动机空心风扇叶片的主视图。图2为沿图1中A-A线的剖面图。图3为图1中未抛光前的叶片的主视图。图4为图3中叶片的俯视图。图5为图3中叶片的仰视图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明,在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术,但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎,因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。需要注意的是,附图均仅作为示例,其并非是按照等比例的条件绘制的,并且不应该以此作为对本技术实际要求的保护范围构成限制。如图1和图2所示,风扇叶片1具有叶片壳体10和叶片壳体10围成的空腔100内的肋骨结构,肋骨结构是瓦伦结构11和工字型槽梁12的组合。瓦伦结构11是连续的多个Z字型结构,工字型槽梁12是横截面呈工字型的梁。叶片壳体10的表面构成叶片的空气动力表面,根据设计产生轴向或径向或者其他方向的气体流动方向。叶片壳体10的上部1B为叶片的末端,下部1A为叶片的基端,用于安装叶片1。瓦伦结构11和工字型槽梁12的组合除了如图2所示的各自占据一半空腔100外,还可以是其他组合,这种组合与叶片的大小有关系,若为中型叶片,可以采用图2所示的组合比例,若为大型叶片,瓦伦结构11占据空间要多于工字型槽梁12,若为小型叶片,瓦伦结构11可以少于工字型槽梁12。这种组合还与叶片的防撞部位有关,对于特定的防撞部位,即要求防撞性能较高的部位,瓦伦结构11就占据空间而言要多于工字型槽梁12。图1和图2所示的叶片结构还与其成型工艺有关。叶片1是通过选择性激光熔化(Select Laser Melting,SLM)设备一体成型。选择性激光熔化设备可以是市售设备,其构造再次就不多说了,其通常的执行工艺如下:1)以三维模型为基础,设计激光快速成型工艺孔;2)利用激光快速成型工艺实现带余量的零件增材制造;3)利用磨粒流实现零件内部的去除或抛光;4)利用传统机械加工方法实现零件外表面机加工。相应地,对于前述实施例的叶片结构利用3D计算机辅助软件等沿叶高方向对金属加强边模型进行切片处理,厚度为10微米~500微米,对模型进行离散化处理;然后,设置激光快速成型速度,为5米/分钟~200米/分钟,激光头功率100W~10000W;其次将粉末金属粉末放置于激光快速成型设备里;接着,关闭设备门,并用真空泵将设备工作腔成真空,并通入保护气体,如氩气。最后本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种航空发动机空心风扇叶片,包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的肋骨结构,其特征在于,该叶片通过选择性激光熔化设备一体成型,所述肋骨结构是瓦伦结构和工字型槽梁的组合。

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机空心风扇叶片,包括叶片壳体和叶片壳体围成的空腔内的
肋骨结构,其特征在于,该叶片通过选择性激光熔化设备一体成型,所述肋骨结构
是瓦伦结构和工字型槽梁的组合。
2.如权利要求1所述的航空发动机空心风扇叶片,其特征在于,所述叶片包
括连通所述空腔的位于叶片顶部的顶部气孔和位于叶片底部的底部气孔。
3.如权利要求2所述的航空发动机空心风扇叶片,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘业胜胡寿丰韩品连柴象海曹源
申请(专利权)人:中航商用航空发动机有限责任公司
类型:新型
国别省市:上海;31

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