涡轮机叶片金属加强件的制作方法技术

本发明专利技术涉及实心部件制作方法，其涉及采用两个模具锻造变形金属棒材(40)的步骤(240)，以获得包括两个翅片(51)的中间部件(50)，所述翅片位于实心部件(53)两侧，能够形成所述金属加强件(30)的底部(39)，所述两个翅片(51)之间为张开角α；对所述中间部件(50)的所述翅片(51)进行变形的步骤(250)，改变所述张口角α，从而获得涡轮机叶片前缘或后缘金属加强件(50)的最终形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及复合材料或金属涡轮机叶片的金属加强件的制作方法。本专利技术特别涉及制作涡轮机叶片前缘的金属加强件的方法。本专利
属于涡轮机领域，特别是涡轮机复合材料或金属材料制成的风扇叶片领域，其前缘包括金属结构加强件。然而，本专利技术还可应用到制作金属加强件，用来增强任何类型涡轮机叶片的前缘或后缘，不论是陆用还是航空用涡轮机，特别是直升机涡轮喷气发动机或飞机涡轮喷气发动机。本专利技术还可应用到复杂几何形状的任何实心部件的制作。
技术介绍
众所周知，前缘对应于空气动力外形的前部，其面向气流，并将气流分成了压力面上的空气流和吸力面上的空气流。后缘对应于空气动力外形的后部，在此处，压力面上的气流和吸力面上的气流相结合。涡轮机叶片，特别是风扇叶片，都会受到巨大的机械应力，特别是与转速相关的应力，而且还必须满足重量和负载的苛刻条件。减轻叶片重量的一个可能的选择方案就是使用复合材料来制作叶片。人们已知，正如SNECMA提交的专利申请文件EP1908919中所提出的，可提供一种采用复合材料制成的涡轮机风扇叶片，叶片中使用金属结构加强件，加强件沿叶片整个高度延伸并一直延伸到其前缘之外。如果遇到异物撞击风扇，诸如鸟，冰雹或甚至石块时，这种加强件可以保护复合材料叶片组件。特别是，金属结构加强件可保护复合材料叶片前缘，避免出现脱层、纤维折断或甚至纤维/基底脱胶造成损坏的风险，传统上，涡轮机叶片包括沿前缘和后缘之间的第一方向和叶根及叶尖之间大体垂直于第一方向的第二方向延伸的空气动力面。金属结构加强件随叶片空气动力面前缘的形状，并沿第一方向延伸过叶片空气动力面前缘，以便与叶片压力面和吸力面的轮廓相一致，并沿叶根和叶尖之间的第二方向延伸。按照已知方式，金属结构加强件为采用钛制成的金属部件，从材料实心块上完全铣削而制成。然而，叶片前缘金属加强件的生产是很复杂的，要求无数次重复加工和复杂工具，涉及巨大的生产成本。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术旨在提出一种制作涡轮机叶片前缘或后缘的金属加强件的方法，可以大大降低这种部件的制作成本，并简化制造工艺，从而可以解决上述问题。为此，本专利技术提出了一种制作涡轮机叶片前缘或后缘金属加强件的方法，包括-通过两个模具锻造金属棒材使其变形的步骤，目的是获得一种包括两个翅片(fin)的中间部件，分别位于实心部分两侧，能够成型所述金属加强件的底部，所述两个翅片形成张口角α ；-对所述中间部件的所述翅片进行变形的步骤，改变所述张口角α，从而获得涡轮机前缘或后缘上金属加强件的最终形状。通过术语“锻造变形步骤”，人们可以了解，金属锻造成型作业包括将韧性材料(加热后形成韧性)穿过一个孔或模具。于是，在锻造变形金属棒材的第一个步骤期间，将经过加热的实心金属置于工具内，这样，由于推力的作用，材料被迫通过塑性流而穿过工具上的孔眼或模具。锻造变形步骤类似于正挤压或反挤压变形步骤，即将加热的实心金属置于材料挤压温度下，即至少等于250摄氏度的温度环境下，并通过施加推力而迫使其穿过孔眼，通常称之为模具。在一定程度的力的作用下，产生金属的塑性流，流过模具。 为此，根据本专利技术的锻造变形方法不同于冲压方法，后者是将变形材料填入空腔。此外，冲压是一种将金属材料垂直于工具冲击方向置放的变型方法。通过本专利技术，复杂形状的金属结构加强件可从简单的金属棒材和通过一系列简单锻造步骤以简单快速方式制作，从而可以大大降低这种部件的制作成本，特别是采用了简单工具和机器。此外，利用金属棒材而不是金属板材制作涡轮机叶片的金属结构加强件，还可以将材料的浪费降到最低，进而降低了这种加强件的制作成本。为此，所述制作方法通过扁材的铣削可以克服加强件的复杂制作，这种制造要求使用大量的材料，结果，可以降低所使用的原始材料的数量。根据本专利技术的还可具有一个或多个如下特性，不论是个别的还是技术上可行的任何结合形式-在所述锻造变形所述金属棒材的所述步骤之前，制作方法包括沿垂直于所述棒材纵轴方向对所述金属棒材进行弯曲的步骤；-在锻造变形所述金属棒材的所述步骤之前，制作方法包括将所述金属棒材充入带有腔室的工具内的步骤，所述空腔对应于所述金属加强件的实心底座的最终形状；-填充所述金属棒材的所述步骤和锻造变形所述金属棒材的所述步骤是在同一工具内通过多个凸模进行的；-填充所述金属棒材的所述步骤是在热态情况下进行的；-填充所述金属棒材的所述步骤，和锻造变形所述金属棒材的所述步骤是连续进行的，无需对工具进行冷却；-所述金属棒材的所述弯曲步骤，锻造变形所述金属棒材的所述步骤和所述中间部件的所述变形步骤都是在热态情况下进行的；-所述金属棒材的所述弯曲步骤包括-沿垂直于所述棒材纵轴的第一方向对所述金属棒材进行弯曲的第一分步骤；-沿垂直于所述第一方向和垂直于所述棒材纵轴的第二方向对所述金属棒材进行弯曲的第二分步骤；-所述方法包括在所述金属棒材上生产预成型部分的步骤，从而便于所述锻造变形步骤期间将工具定位在所述棒材上；-所述锻造变形步骤为反挤压步骤；-所述锻造变形步骤是在两次连续作业中通过至少一个凸模进行的；-从所述中间部件上变形所述翅片的所述步骤同时实施了所述中间部件的确定扭曲；-从所述中间部件变形 所述翅片的所述步骤同时实施-金属加强件内部半径形状的最终确定；-横向侧面和金属加强件的成型；-所述金属加强件的扭曲的最终确定本专利技术还涉及到采用根据本专利技术制作方法获得的中间部件。本专利技术还涉及到金属部件，其特征在于，其包括两个翅片，分别位于实心部分的两侦牝能够对涡轮机叶片前缘或后缘金属加强件的底部进行成型。附图说明通过如下以示例形式而非限定性的说明，并参照附图，本专利技术的其它特性和优点会更清楚地显现出来，附图如下-图I为叶片侧视图，包括通过本专利技术所述制作方法获得的前缘金属加强件；-图2为沿图I的AA剖面所示局部剖面图；-图3为流程图，示出了根据本专利技术的制作方法制作涡轮机叶片前缘金属加强件的主要步骤；-图4A，4B,4C，4D，4E示出了图3所示制作方法不同步骤期间金属加强件的结构渐进情况；-图5A，5B为在图3所示方法第三步骤期间涡轮机叶片前缘金属加强件的局部剖面图；-图6和图7为在图3所示方法第四步骤期间涡轮机叶片前缘金属加强件的局部剖面图；-图8为在图3所示方法第五步骤期间涡轮机叶片前缘金属加强件的局部透视图。具体实施例方式在所有附图中，共同的部件使用了相同的参考标记，除非另有相反规定。图I为叶片侧视图，包括根据本专利技术制作方法获得的前缘金属结构加强件。所示叶片10，例如，是一种涡轮机(图中未示)风扇的动叶片。叶片10包括空气动力面12，沿前缘16和后缘18之间的第一轴向方向14和叶根22与叶尖24之间大体垂直于第一方向14的第二径向方向20延伸。空气动力面12构成叶片10的吸力面13和压力面11，图I仅示出了叶片10的吸力面13。压力面11和吸力面13构成叶片10的侧向面，将叶片10的前缘16连接到后缘18上。在该实施例中，叶片10为复合材料叶片，通常采用编织的复合材料拉伸成型后获得。例如，所使用的复合材料可以是编织的碳纤维和树脂基底组合而成，所述组件采用真空辅助树脂传递模塑成型。叶片10包括金属结构加强件30，粘结在其前缘16的区域内，沿第一方向14延伸过叶片10空气动力面12前缘16，并沿叶根22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.24 FR 10550661.制作涡轮机叶片(10)前缘或后缘金属加强件(30)的方法(200)，包括 -通过两个模具锻造变形金属棒材(40)的步骤(240)，以获得中间部件(50)，所述中间部件包括两个翅片(51)，分别位于实心部分(53)两侧，能够形成所述金属加强件(30)的底部(39)，所述两个翅片(51)构成张开角α ； -对所述中间部件(50)的所述翅片(51)进行变形的步骤(250)，以改变所述张口角α，从而获得涡轮机叶片前缘或后缘金属加强件(30)的最终形状。2.根据权利要求I所述的制作方法(200)，其特征在于，在锻造变形所述金属棒材(40)的所述步骤(240)之前，制作方法(200)包括沿垂直于所述棒材(40)纵轴方向对所述金属棒材(40)进行弯曲的步骤(210, 220) 03.根据权利要求I至2其中一项所述的制作方法(200)，其特征在于，在锻造变形所述金属棒材(40)所述步骤(240)之前，制作方法(200)包括在带有腔室(140)的工具(100)内填充所述金属棒材(40)的步骤(230)，所述腔室对应于所述金属加强件(30)的实心底部(39)的最终形状。4.根据权利要求3所述的制作方法(200)，其特征在于，填充所述金属棒材(40)的所述步骤(230)和锻造变型所述金属棒材(40)的所述步骤(240)都是通过多个凸模(120，160,170)在同一工具(100)内进行的。5.根据权利要求3至4其中一项所述的制作方法(200)，其特征在于，填充所述金属棒材(40)的所述步骤(230)是热态下进行的。6.根据权利要求3至5其中一项所述的制作方法(200)，其特征在于，填充所述金属棒材(40)的所述步骤(230)和锻造变形所述金属棒材(40)的所述步骤(240)都是连续进行的，无需冷却工具(100)。7.根据权利要求I至6其中一项以及根据权利要求2所述的制作方法(200)，其特征在于，所述金属棒材(40)进行弯曲的所述步骤(210，220)，锻...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯廷·郝蒂尔，伯纳德·拉梅松，杰克斯·艾伯斯凡，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：