制作固体部件的方法技术

本发明专利技术涉及制作固体部件的方法，依次包括：编织三维纤维结构(300)的步骤，所述编织是用金属丝股(301，302)来进行的，所述金属丝股包括多个围绕该股纵轴相互交织的金属端部；以及在所示纤维结构(300)上进行热等静压的步骤，使得所述纤维结构(300)的金属丝股聚积，从而制成固体部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，诸如涡轮发动机叶片金属加强件。特别是，本专利技术涉及到制作涡轮发动机叶片前缘金属加强件的方法。本专利
为涡轮发动机领域，特别是涡轮发动机复合材料或金属材料制成的风扇叶片领域，而且其前缘包括了金属结构加强件。然而，本专利技术还适用于制作可加强任何种类涡轮发动机前缘或后缘的金属加强件，所述发动机不论是陆用还是航空用，特别是直升机涡轮发动机或飞机涡轮发动机，而且螺旋桨是诸如开放式螺旋桨(open- propellers)。本专利技术还涉及到制作具有复杂几何形状的固体部件。
技术介绍
人们都知道，前缘对应于空气动力外形的前部，该外形面向空气流并将空气流分成了下表面气流和上表面气流。后缘对应于空气动力外形的后部分，此处，下表面和上表面气流汇总到一起。涡轮发动机叶片，特别是风扇叶片，会经历相当大的机械应力，特别是与转速相关，且不得不满足涉及重量和空间要求的严格条件。结果，利用较轻的复合材料制成叶片，而且这种叶片具有较好的耐热性。人们已知道提供一种采用复合材料制成的涡轮发动机风扇叶片，该叶片使用了金属结构加强件，这种加强件沿叶片的整个高度延伸且延伸过叶片前缘，正如文件EP1908919中所述。这种加强件可允许复合材料叶片在异物撞击风扇时得到防护，诸如鸟、冰雹或石子。特别是，金属结构加强件可保护复合材料叶片前缘，防止出现脱层、纤维断裂或纤维/基底分离而出现的损坏。通常，涡轮发动机叶片包括空气动力面，该面沿第一方向在前缘和后缘之间延伸，且沿主要垂直于第一方向的第二方向在叶片底部和顶部之间延伸。金属结构加强件具有叶片空气动力面前缘形状且沿第一方向延伸过叶片空气动力面前缘，具有叶片底面和上面的外形，并沿第二方向叶片在底部和顶部之间延伸。按照已知方式，金属结构加强件是采用钛制成的金属部件，完全是从一块材料中铣削而成。然而，叶片前缘用的金属加强件的制造非常复杂，必须进行多次复杂的重复作业，并涉及复杂的工装，生产成本很大。人们已知，从三维金属纤维结构中制成涡轮发动机叶片用的固体部件，特别是金属加强件，所述金属纤维结构是通过编织金属丝并在工具上进行热等静压工艺，使得金属纤维结构的金属丝得以聚积，从而获得固体部件；专利申请FR0858098介绍了这种工艺。通常，编织多个金属纬丝和经丝可进行纤维结构的编织工作，其中，纤维丝的直径大约为几十毫米，尤其是在0.05_到0.3_之间。纤维结构的编织是复杂的，很难的，实际上是很难生产的，因为其需要制造较厚的金属纤维结构，即，采用较大直径的金属丝，特别是大于0.4mm的直径。这是因为获得纬丝和经丝的足够变形是特别困难的，目的是用直径大于0.4mm的金属丝进行编织，特别是钛金属丝。降低纤维丝刚性的解决方案是对纤维丝进行热处理，从而降低其刚性。然而，这种在氧下进行的热处理不能应用到钛制成的金属丝上，因为这会导致钛丝的氧化，损伤热等静压制成的部件的质量。为了克服这种缺陷，一种解决方案是在真空下进行热处理，即无氧环境下。这种解决方案可以消除钛的氧化问题，但另一方面，带来的困难是生产和操作很难，因为所有的操作都不得不在真空下进行。最后，使用小直径金属丝(即小于0.4mm)要求通过编制来制成许多(小厚度的)纤维结构，然后，在一种工具上将其彼此上下叠加，通过热压制而获得部件生产所需的足够厚度。部件越是坚固，部件生产所要求的纤维结构的数量则要更多，这从而增加了操作数量，进而影响到这种部件的生产成本。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术的目的是提出一种生产方法从而解决上述问题，这种生产方法可以制造厚度为几个毫米的复杂形状的固体部件，简单，快捷，与此同时，简化了生产范围，降低了这种部件的生产成本。为此，本专利技术提出了一种生产固体部件的方法，所述方法依次包括:-编织三维纤维结构的步骤，所述编织是用金属丝股来进行，而金属丝股是通过多个金属端围绕所述股的纵轴相互交织而成；-在所述纤维结构上进行热等静压步骤，可使所述纤维结构的金属丝股聚积，从而生产成固体部件。金属丝股可理解为是指相互交织金属端的组合，从而形成金属索。固体部件可以理解为是指不包括空心部分且无附加部件的整体部件。根据本专利技术，可以生产出复杂形状的固体部件，诸如涡轮发动机叶片的加强件，该部件为交织而弧形部件，简单，快捷，通过编织纤维结构，形成了金属加强件的预制件，并通过热等静压工艺或压制工艺(HIP为英语的热等静压的缩写)，通过塑性变形、塑性流和扩散焊接的结合而获得压制的无孔隙的部件。根据本专利技术所述方法，纤维结构是一种挠性结构，很容易手动变形。另外，纤维结构可以相互塑性变形，例如，通过弯曲变形，从而在置于工具上时，可以在冷态(即，环境温度)下手动将纤维结构成形。纤维结构的手动冷态变形可以避免热变形，后者是在有氧环境下钛端部氧化的根源，以及可避免在真空下热变形期间操作和操纵钛部件的所有复杂性。通过挠性金属丝股来编织纤维结构还可以避免相当程度的弹性恢复的问题，这种恢复与直径大于0.4mm的钛基丝的刚性有关。为此，挠性纤维结构的变形可无需使用折弯压机，无需使用工具来进行冷态和/热态锻造，从而使得纤维结构具有特定角度。这种生产方法可以通过生产金属丝股的编织预制件来制造复杂部件，降低成本，特别是降低了这种部件生产所需的许多操作。根据本专利技术生产的固体部件的方法还包括一个或多个如下所述特性，不论是单独考虑还是从技术上可能的所有结合形式考虑:-所述编织步骤是采用金属丝股来实施，所述金属丝股由多个金属端部形成，其中，每个端部的直径小于0.1mm ；-所述编织步骤采用直径等于或大于0.5mm金属丝股来实施；-所述编织步骤采用直径等于或大于Imm金属丝股来实施；-所述编织步骤采用金属丝股来实施，所述金属丝股由多个钛金属端部或多个不同材料金属端部形成；-所述编织步骤采用金属丝股来实施，所述金属丝股由多个不同直径的金属端部形成；-在所述热等静压步骤实施之前，所述方法包括对所述纤维结构进行成形的步骤，所述成形手动进行；-所述纤维结构的所述成形是在所述纤维结构置于工具内进行的；-在所述热等静压步骤实施之前，所述方法包括对所述纤维结构进行清洁的步骤；-所述固体部件为涡轮发动机风扇叶片前缘或后缘的金属加强件。另外，本专利技术的主题是通过编织金属丝股而形成纤维结构，所述金属丝股由多个金属端围绕该股纵轴相互交织而成。本专利技术的主题还是制作空心固体部件的方法，所述方法依次包括:-通过编织金属丝和/或股而编织三维纤维结构的步骤；-将至少一个临时嵌入件置入所述纤维结构内的步骤；-在由所述纤维结构和所述至少一个内置临时嵌入件形成的装配件上进行热等静压步骤，以便使得所述纤维结构金属丝围绕所述至少一个临时嵌入件，从而制成固体部件;-所述至少一个临时嵌入件的化学反应腐蚀步骤，从而溶解所述嵌入件并在所述固体部件内形成内腔室，这样，可制作出带有空心的固体部件。“临时嵌入件”可理解为是指不打算永久存放的嵌入件，而只是在制作前缘空心金属加强件时需要。因此，临时嵌入件不会在其最后状态时出现在金属加强件中，且在任何情况下，都不会分担金属加强件的机械特性。根据本专利技术，空心的固体部件生产简单，方便快捷，通过编织构成金属加强件预制件的纤维结构和通过热等静压或压制工艺制成，从而通过塑性变形、塑性流和扩散焊接的结合而获得压制的无孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.12 FR 1055685;2010.07.12 FR 10556861.一种固体部件(430)的生产方法(200)，所述方法依次包括: 编织三维纤维结构(300)步骤(210)，所述编织采用金属丝股(301，302)进行，所述金属丝股由多个金属端部构成，围绕所述股的纵轴相互交织； 在所述纤维结构(300)上进行热等静压的步骤(230)，可使所述纤维结构(300)金属丝股聚集，以制成固体部件(430)。2.根据权利要求1所述的生产方法(200)，其特征在于，所述编织步骤(210)是用多个金属端部构成的金属丝股进行的，其中，每个端部的直径小于0.1_。3.根据权利要求1到2任一项所述的生产方法(200)，其特征在于，所述编织步骤(210)是用直径等于或大于0.5mm的金属丝股(301，302)进行的。4.根据权利要求1到2任一项所述的生产方法(200)，其特征在于，所述编织步骤(210)是用直径等于或大于Imm的金属丝股(301，302)进行的。5.根据权利要求1到4任一项所述的生产方法(200)，其特征在于，所述编织步骤(210)是由...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂里·戈登，布鲁诺·杰克斯·杰拉德·达姆布瑞恩，艾伦·罗伯特·伊夫斯·佩罗克斯，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：