本发明专利技术涉及一种将叶片轨道摩擦焊接至轴流压缩机的鼓的工艺和装置。该工艺包括通过分度盘(54)将鼓(14)在托架(44)上夹持住，托架(44)能够枢转并且可竖直移动，从而呈现出平行于叶片(18，20，22)轨道运动平面的外表面的不同区域。叶片通过夹紧装置(68)被夹持在轨道运动装置(62)内。鼓(14)的内表面被芯(52)所承载的支承(51)支撑，芯(52)固定于托架(44)。鼓(14)包括一系列具有叶片形状横截面的凸起(38)。这些凸起(38)形成了用于叶片(18，20，22)的接合面。这些叶片(18，20，22)具有板以确保它们能被夹紧装置(68)令人满意地夹紧。由于所有这些步骤，才能够以比传统线性摩擦低的成本(较低的经常性成本)生产鼓。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种摩擦焊接工艺以将叶片附接至轴流涡轮机转子，尤其是焊接至轴流涡轮机的压缩机的鼓。本专利技术还涉及相应的装置，也就是实施上述方法的装置。本专利技术还涉及一种由该工艺或使用该装置得到的轴流涡轮机。
技术介绍
摩擦焊接是一种焊接工艺，其中焊接所必须的机械热量是在所谓的轴向顶锻压力下通过摩擦零件以使其相互抵靠连接而产生的。专利US2003/0201305A1公开了一种将叶片附接于转子的摩擦焊接装置。该文献公开的焊接原理是基于线性摩擦，并且使用了一种最初为线性焊接所设计的装置，该装置能够传递给工件一个相对于将要焊接的基底的前后运动。工件的运动，也就是叶片的运动，被引导而沿着大体与叶片横截面外形一致的曲线路径。曲线路径的目的是避免一部分叶片与转子接触的面在摩擦过程中被暴露并经受与周围空气的直接接触和无法控制的冷却。因而这种方案尤其适合高度弯曲的叶片。然而，这种工艺需要重且昂贵的设备，特别是因为线性摩擦焊接的使用。当然，工件的前后往复运动是很受限制的，尤其是在移动工件的设备方面。因此，这种方案由于成本的原因不是很有吸引力，尤其是从固定成本的角度(也被称为非重复性成本)。专利EP2281653A1公开了一种将风扇盘内或进气口处风扇内的叶片摩擦焊接至轴流涡轮机的方法。该专利专注的问题是，当接合面下面的材料的截面急剧地降低一个角 度时，缺乏对于待焊工件接合面末端的顶锻压力的控制。所述方法值得注意的是，其在接合面下方所提供的截面没有任何减小的第一接触区域，其随后是材料逐渐变细的第二区域。此处所描述的与实施例相关的焊接工艺是一种线性摩擦焊接工艺。其建议还可使用轨道摩擦焊接方法，但没有明确在什么条件下可以使用。同前面的专利一样，该专利主要专注于必须有昂贵设备的线性摩擦焊接工艺。尽管其提及了其他摩擦焊接方法，例如旋转、惯性、或轨道摩擦焊接，但它无法确定或详述一种更经济的方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种方案以将叶片附接于轴流涡轮机转子，该方案比已知的线性摩擦焊接方法更经济。本专利技术涉及一种摩擦焊接工艺以将叶片附接于轴流涡轮机转子，包括以下步骤(a)定位转子从而得到一个叶片的接合面；(b)启动抵靠用于所述叶片的接合面的叶片摩擦运动，主要方式是使叶片的平面与所述接合面接触从而达到焊接温度，转子在叶片的摩擦运动平面内保持静止；(C)固定叶片并将叶片锻压到转子上；其特征在于步骤(b)中的叶片运动本质上是轨道运动。有益地，转子在焊接操作步骤(b)和(C)中保持完全固定，步骤(C)只影响叶片。在步骤(b)中叶片被压靠在转子的接合面上。这种压力被保持并且最好在步骤(C)中被增加。步骤(b)和/或(C)中的压力可以改变。根据本专利技术的一有益实施例，转子是压缩机的鼓，最好包括关于转子轴大体圆形对称的空心体并确定中空的内部空间，在鼓的如端具有第一孔并在后端具有第_■孔。转子最好包括至少两排叶片，包括至少三排叶片更好。根据本专利技术的另一有益实施例，步骤(a)包括为叶片在转子的接合面的内部定位至少一个支承，从而相对于顶锻压力支撑住所述接合面，顶锻压力在步骤(C)中被施加在叶片上。支承最好在步骤(b)中也支撑住接合面。根据本专利技术的另一有益实施例，在鼓内定位至少一个支承包括在鼓内插入芯，该芯被设计成作为鼓的相反内表面的支承基座，芯在第一和第二孔之间延伸最好至少超过鼓长度的一半。 根据本专利技术的另一有益实施例，步骤(a)包括在托架上通过分度盘定位转子，从而使转子关于其主轴相对于托架按角度定位。根据本专利技术的另一有益实施例，托架被设计成能够绕横轴枢转，该轴最好同时垂直于转子主轴和步骤(C)中抵靠转子向叶片施加压力的方向。该轴最好是水平的。根据本专利技术的另一有益实施例，托架可沿大体垂直于步骤(C)中抵靠转子向叶片施加压力的方向平移，且主要是在包含转子主轴的平面内平移。该方向最好是竖直的。根据本专利技术的另一有益实施例，步骤(b)包括通过设有快速固定工具的夹紧装置夹持叶片。夹紧装置可以采用盒式磁带的形式。该夹紧装置最好包括至少一个用于夹紧叶片主体的钳夹。该夹紧装置包括可插入叶片的合适的开口或空腔。根据本专利技术的另一有益实施例，转子包括形如叶片外形的凸起，在它们被焊接之前形成用于叶片的接合面。根据本专利技术的另一有益实施例，叶片在将要焊接至转子的部分包括板，该板具有截面为叶片外形的凸起，用来与用于叶片的接合面接触。本专利技术还涉及一种摩擦焊接装置，以将叶片附接于轴流涡轮机转子，包括支架；转子支承，被设计成在摩擦焊接操作中保持转子静止；以及叶片支承，用于保持叶片固定以进行摩擦运动和朝转子方向的锻压运动，其特征在于叶片支承被设计以将轨道运动传递给叶片。根据本专利技术的一有益实施例，转子支承包括相对于大体水平并且垂直于锻压运动方向的轴枢转地安装的托架，该托架最好包括分度盘，该分读盘被设计从而使转子关于其转轴按角度定位。根据本专利技术的另一有益实施例，托架可以包括用于转子的装配床以及距离该装配床一定距离的轴承，轴承能够支撑大体垂直于装配床的轴。根据本专利技术的另一有益实施例，托架包括芯，该芯被设计成固定至分度盘并且作为转子内表面支承的支承。根据本专利技术的另一有益实施例，叶片支承包括底架以托住用于夹紧叶片的锥形夹紧装置。本专利技术还涉及轴流涡轮机转子，该转子是使用根据本专利技术的工艺和/或依照本专利技术的装置构成的。有益效果本专利技术所提出的方案具有能使轴流涡轮机转子以非常合理的成本被轴向制成的优点。事实上，线性摩擦焊接被普遍用于大型和紧凑圆盘转子，这类圆盘转子通常被称为叶盘或整体叶盘，或被用于环形转子，这类环形转子通常被称为叶片环或叶环，尤其在转子被固定的结构中。然而，这种工艺需要昂贵的设备，尤其是由于工件前后交互运动的性质。与线性摩擦焊接相比，由于叶片伸长的形状，轨道摩擦焊接似乎不是常见的附接叶片的方式。实际上，利用两表面通常处于运动中的轨道摩擦焊接，垂直于叶片主轴的运动部件能够完全覆盖配合面。专利技术者发现，将轨道摩擦运动应用于转子静止的工艺，至少在轨道运动平面方面具有很多优点。这些优点包括机器运动和相关零部件的简化，以及所带来的设备成本的降低和能耗的减少。然而，由于同时沿主轴X和Y方向的运动以及叶片之间的间隔，夹紧叶片的方法需要特别的注意。对于鼓类转子，需要特殊的措施以同时夹紧并支撑鼓的空心体。为了达到进一步降低制造成本并减少所需机加工时间的目的，夹紧叶片和定位转子应受到特别的注意。附图说明图I是轴向双流涡轮机的截面图，其具有多个转子，这些转子上安装的叶片可能 是使用本专利技术的工艺所附接的。视图包括涡轮机的低压压缩机部分的部分截面的放大视图，叶片通过本专利技术的工艺使用依照本专利技术的装置附接于压缩机转子。图2是依照本专利技术的轨道摩擦焊接装置的平面图和部分截面图。图3是图I中压缩机的鼓的一部分的透视图，以及在鼓的相应的凸起上进行轨道运动的叶片。图4是图2的装置中的叶片夹紧机构的透视图。叶片被安装并夹紧在该机构中，该机构本身被固定于随轨道运动而移动的结构上。图5是带有图4中夹紧机构的鼓的一部分的平面视图。具体实施例方式图I示出了航空引擎的轴向双流涡轮机2。这种机器从进气口到出口按顺序依次包括风扇4、低压压缩机6、高压压缩机8、燃烧室10、高压涡轮11和低压涡轮12。进气口空气被风扇4压入机器，然后分成通过上述不同部本文档来自技高网...
【技术保护点】
将叶片(18，20，22)摩擦焊接至轴流涡轮机(2)转子(14)的工艺，包括以下步骤：(a)定位转子(14)，从而为其中一个叶片提供接合面(38)；(b)随着叶片(18，20，22)抵靠接合面(38)的摩擦运动，主要在位于叶片和所述接合面之间的中间的接触平面内开始移动叶片从而达到焊接温度，转子(14)在叶片(18，20，22)的摩擦运动平面内保持不动；并且(c)固定叶片(18，20，22)并抵靠转子(14)锻压叶片(18，20，22)；其特征在于，步骤(b)中叶片(18，20，22)的运动是轨道运动。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M·夫拉索斯基，
申请(专利权)人：航空技术空间股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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