用于从复合纤维结构制造整体式轴对称的金属部件的方法技术

包括制造单件轴对称部件的方法，通过绕着旋转圆柱形心轴（2）分别地叠置在与所述心轴交叉的第一和第二方向上缠绕的内层（7）和外层（14）至少两个金属涂覆的复合纤维结构，以及在交叉的内层纤维结构（7）和外层纤维结构（14）之间布置至少一层金属丝（11），然后在用具中放置纤维结构（7、14）和金属丝（11）的层所形成的所述部件的预制件（E），以对预制件施加热等静压制处理，并且获得所述部件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】包括制造单件轴对称部件的方法，通过绕着旋转圆柱形心轴（2）分别地叠置在与所述心轴交叉的第一和第二方向上缠绕的内层（7）和外层（14）至少两个金属涂覆的复合纤维结构，以及在交叉的内层纤维结构（7）和外层纤维结构（14）之间布置至少一层金属丝（11），然后在用具中放置纤维结构（7、14）和金属丝（11）的层所形成的所述部件的预制件（E），以对预制件施加热等静压制处理，并且获得所述部件。【专利说明】本专利技术涉及用于从涂覆有金属的纤维、纤维卷材、纤维织物和相似材料形式的复合纤维结构，制造整体式旋转对称的金属部件的方法。最近几年，在许多
，尤其是航空、空间、军用、汽车等领域，在部件的部分或全部生产中，复合材料的重要性已经显现出来，因为这种材料对最小重量和体积的最佳抗力。作为提醒，这种结构包括金属复合纤维，该金属复合纤维包括金属合金基体，例如钛Ti合金，在基体内延伸纤维，例如碳化硅SiC的陶瓷纤维。这种纤维显示了比钛的抗拉强度更强的抗拉强度(通常4000MPa比lOOOMPa)。因此，纤维吸收力，金属合金基体作为部件的粘合剂和提供纤维的保护和绝缘，它们不必互相接触。而且，陶瓷纤维抗腐蚀，但是必然必须用金属加强。这些复合材料可以用于生产用于航空器或其它工业应用的环形旋转对称的燃气涡轮机部件，诸如环、轴、圆柱体、壳体、垫片、单块部件加强件，诸如叶片等等。用于制造这种整体式旋转对称的部件的已知方法包括绕着旋转的圆柱形心轴叠置连续的纤维结构(纤维、纤维卷材或纤维织物)，然后在特定接收用具中布置缠绕于心轴和可从心轴移除的复合纤维结构，对它们进行热处理，最后获得复合材料制造的旋转对称部件。对于特别刚硬和抵抗不同方向力，特别是扭转力的旋转对称部件，叠置的纤维结构之一在相对于心轴的纵向轴线的第一缠绕方向被定向，然后其它纤维结构在不同于第一缠绕方向的第二缠绕方向上缠绕前一个，以获得具有交叉缠绕方向的两个复合纤维结构。然而，已经注意到在一个置于另一个顶部上的两个纤维结构的金属涂覆陶瓷复合纤维上的交叉可以产生过度的局部应力，该局部应力出现在结构中纤维的薄金属包覆的蠕变后，部件的冷却期间。本专利技术的目的是修正这些缺陷。为此，用于制造整体式旋转对称的部件的方法，通过绕着旋转圆柱形心轴分别地叠置在与所述心轴交叉的第一和第二方向上缠绕的内层和外层至少两个金属涂覆的复合纤维结构，特征在于:-绕着在第一缠绕方向上心轴上所构建的内层纤维结构，布置至少一层金属丝；-在所述金属丝的层上，在第二缠绕方向上缠绕外层纤维结构；-在接收用具中放置纤维结构和金属丝的层所形成的所述部件的预制件，以对预制件施加热等静压制或等温锻造处理，和-从用具抽出处理的预制件，并且如果适合，机械加工处理的预制件以获得所述部件。因此，利用本专利技术，金属丝的层用作叠置和交叉纤维结构之间界面，并且增加了结构之间的金属厚度，这样结构的复合纤维之间不会出现过度的应力。有利地，例如，通过拉丝获得金属丝，并且其具有与复合纤维结构的金属相同的特性，这样在经过用具后，获得了中间和均匀的金属层，该金属层具有在结构的纤维之间的适合厚度。然而，可以通过除了拉丝以外的方法获得丝。“金属丝”应该理解为同样地意指一个相同的连续丝和首尾相连地放置的多个丝。金属丝也可以是单独的，或者采用多个平行或交错丝的卷材或条带、缆线、单向丝的织物等形式，这并不背离本专利技术的范围。优选地，在环境温度下，冷制造纤维结构和金属丝的叠置缠绕层，这不需要用于实施该方法相关步骤的任何复杂设备。而且,金属丝基本上正交于旋转圆柱形心轴的纵向轴线缠绕，以形成邻接阻圈的层。为了与外部绝缘和保护内层纤维结构，在内层纤维结构放置之前，内层纤维结构随后缠绕在其上的至少一层金属丝可以绕着所述圆柱形心轴布置。为了相同的目的，可以绕着外层纤维结构布置至少一层金属丝，这样所获得的部件在表面上具有外和内金属层的厚度。根据示例性实施方式，内层纤维结构的第一缠绕方向相对于圆柱形心轴的纵向轴线定向成角度，外层纤维结构的第二缠绕方向然后相对于与心轴的纵向轴线成直角的心轴的径向方向，与第一缠绕方向对称地被定向。对于值的范围，如果内层纤维结构的缠绕方向相对于心轴的纵向轴线是30°C _60°C之间，那么外层结构的缠绕方向将是30°C -60°C +Π2之间。在该实施例中，内层和外层纤维结构可以是绕着心轴连续地缠绕的单独和平行纤维的形式，或者平行纤维的卷材或条带的形式，或者平行纤维织物形式，所述结构交叉设置在心轴上。根据另一个示例性实施方式，内层纤维结构的第一缠绕方向平行于圆柱形心轴的纵向轴线，然后，外层纤维结构的第二缠绕方向相对于心轴的纵向轴线定向成角度。在该实施例中，内层纤维结构可以是绕着圆柱形心轴，平行于其纵向轴线缠绕的互相平行纤维的织物形式，外层纤维结构能够是任何结构，但是，显然地，具有相对于平行于心轴的内层结构的纤维成角度定向的纤维。而且，所使用的金属丝可以具有不同的直径，并且可以提供与叠置的纤维结构交替的具有这些丝的多个叠置缠绕的层，其数量可以大于2。附图将给出关于本专利技术可以如何被生产的清楚理解。在这些附图中，相同的附图标记指相似的元件。图1、2、3、4A、4B、4C1、4C2、5、6A、6B和7不意性表不根据本专利技术方法，用于从复合纤维结构制造整体式旋转对称的部件的主要步骤，图4A、4B、4C1和4C2提出了在图3中所示方法步骤后所用的各种可能的外层纤维结构，而图6A和6B示意性表示用于获得部件的预制件处理用具。该方法的目的是用于仅从丝、纤维或类似物形式的长形元件，制造图7中所示的环形整体式旋转对称的部件1，如此后将可以看到的。为此，该方法包括使用纵向轴线X的旋转圆柱形心轴2，并且在图1所示的第一步骤中，首先，绕着心轴的侧表面3缠绕至少一个金属丝4。由于部件I应用于航空领域，特别地用TA6V或6242类型钛合金生产金属丝4，以提供热机械抗性和轻度，并且在该非限制性实施例中通过拉丝可以获得它，以能够在从其中拉丝的线轴或卷轴形式中使用。维度上，它的直径取决于将要获得的部件，并且例如，可以具有一毫米的十分之几的数量级。在图1所示的实施例中，从卷轴获得拉丝的金属丝4，该卷轴没有示出和基本上垂直于轴线X绕着圆柱形心轴2的侧表面3被驱动预定广度，该广度对应于制造后要获得的旋转对称部件I的长度，通过这样形成大量邻接的匝圈5，以及预定大量叠置的层6。图2表示通过绕着心轴的相同金属丝4的邻接匝圈5的绕圈所形成的三层6。可以使用金属丝4’，诸如图1的截面中所示的金属丝，其具有不同的直径，在这种情况下其直径小于金属丝4的直径。这是用于表示可以缠绕具有不同直径的金属丝。该方法继续图2中所示的第二步骤，并且包括绕着拉丝的金属丝4布置复合纤维结构7。在该实施例中，复合纤维结构7采用涂覆有金属的，平行地连接在一起的和由陶瓷(SiC)或相似材料所制造的纤维9的织物8形式。后者和拉丝的金属具有相同的特性(例如，由TA6V或6242类型钛合金所制造)以最佳化有关热等静压制或等温锻造操作的方法随后的步骤。纤维结构7的织物8，描述为内层，因为它转向心轴，绕着金属丝4缠绕，这样纤维9平行于心轴2的纵向轴线X布置(具有零度螺旋角度)，由此限定织物8纤维定向的第一方向Dl0如图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【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，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：
国别省市：