CN102926820A - 双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法。双合金整体叶盘包括：轮盘和设置在轮盘上的包括多个叶片的环形叶片组，环形叶片组和轮盘之间具有连接界面，多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置有狭槽，狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮盘内部的内侧端部。根据本发明的双合金整体叶盘，环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻叶片之间设有狭槽，狭槽穿过连接界面并包括位于轮盘内的内侧端部，每个叶片独立的设置在轮盘上，连接界面的周向用狭槽分隔，在轮盘膨胀或收缩时，叶片周向没有约束，可以自由随轮盘一起膨胀或收缩，从而能消除在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力。

Description

双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法

技术领域

本发明涉及驱动装置领域，具体而言，涉及一种双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法。

背景技术

现有技术中，燃气涡轮发动机、汽轮机、涡轮增压器等驱动装置的整体叶盘一般为整体精铸成型或机械加工成型。精铸成型的整体叶盘，粗大的柱状晶结构使其低周循环疲劳寿命较短，可靠性和安全性较低，难以满足长寿命的使用要求。机加工成型的整体叶盘加工周期长、加工成本较高。

双合金整体叶盘是整体叶盘发展的重要方向，既能克服精铸成型的整体叶盘寿命短、可靠性和安全性低的缺点、又能克服机加工成型的整体叶盘加工周期长、加工成本高的缺点。双合金整体叶盘由叶片和轮盘组成，其中叶片为一种合金，轮盘为另外一种合金。目前国内的双合金整体叶盘的研究处在起步阶段，主要的方案是叶片使用铸造合金整环铸造成型，轮盘为变形合金或粉末合金锻造成型，两种合金的材料的热膨胀系数很难保证一致，因此在热状态时，双合金整体叶盘存在由两种合金的热膨胀系数差异引起的应力，目前对这一技术问题还没有理想的解决方案。

发明内容

本发明旨在提供一种双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法，以解决现有技术中在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种双合金整体叶盘包括：轮盘和设置在轮盘上的包括多个叶片的环形叶片组，环形叶片组和轮盘之间具有连接界面，多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置有狭槽，狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮盘内部的内侧端部。

进一步地，狭槽的宽度为0.2mm至0.4mm。

进一步地，狭槽的内侧端部包括止裂孔，止裂孔的直径大于狭槽的宽度。

进一步地，止裂孔与轮盘的端面用圆弧转接。

进一步地，双合金整体叶盘包括安装于止裂孔内的实心铆钉，实心铆钉的两端铆接于止裂孔的两端。

一种驱动装置，包括上述双合金整体叶盘。

进一步地，驱动装置包括燃气涡轮发动机、汽轮机或涡轮增压器。

一种双合金整体叶盘的加工方法，包括：步骤a、制造双合金整体叶盘坯体，双合金整体叶盘坯体包括具有多个叶片的一体成型的环形叶片组和轮盘，环形叶片组和轮盘之间具有连接界面；步骤b、在双合金整体叶盘坯体的多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置狭槽，狭槽穿过连接界面且狭槽包括位于轮盘内的内侧端部。

进一步地，狭槽的宽度为0.2mm至0.4mm。

进一步地，步骤b还包括：使狭槽的内侧端部形成直径大于狭槽宽度的止裂孔。

进一步地，步骤b还包括：使止裂孔与轮盘的端面用圆弧转接。

进一步地，加工方法还包括：步骤c、在止裂孔内安装实心铆钉，使实心铆钉的两端铆接于止裂孔的两端。

根据本发明的双合金整体叶盘，环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻叶片之间设有狭槽，狭槽穿过连接界面并包括位于轮盘内的内侧端部，每个叶片独立的设置在轮盘上，连接界面的周向用狭槽分隔，在轮盘膨胀或收缩时，叶片周向没有约束，可以自由随轮盘一起膨胀或收缩，从而能消除在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力。

进一步地，在狭槽的内侧端部设计有止裂孔，可以避免狭槽的内侧端部产生应力集中。更进一步地，在止裂孔两端与轮盘转接处用圆弧来过渡，可以避免止裂孔两端产生应力集中。

进一步地，使用实心铆钉来堵塞止裂孔，可以避免由于止裂孔连通叶盘前后两端引起的气体的泄漏。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的一种双合金整体叶盘的局部断面结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本实施例中的双合金整体叶盘包括轮盘2、设置于轮盘2上的包括多个叶片1的环形叶片组，在环形叶片组和轮盘2之间具有连接界面6。每两个相邻叶片1之间设置有狭槽3，狭槽3由外向内穿过连接界面6并包括延伸到轮盘2内部的内侧端部。

上述狭槽3的宽度范围优选地为0.2mm至0.4mm。在本实施例中的双合金整体叶盘中的狭槽3的宽度为0.3mm。

考虑到狭槽3的内侧端部易产生应力集中，因此狭槽3内侧端部加工了止裂孔4。其中止裂孔4的直径大于狭槽3的宽度。另外，为了避免止裂孔两端产生应力集中，上述止裂孔4与轮盘2端面用圆弧5转接。

由于止裂孔4可能导致轮盘2前后两端连通，会引起气体泄漏，可根据需要将上述止裂孔4堵死。具体如下：在上述止裂孔4内部安装实心铆钉7，并将实心铆钉7的两端分别铆接于上述止裂孔4的两端以避免实心铆钉7脱落。这样，每个叶片1成为一个单独的零件设置在轮盘2上，连接界面6周向被狭槽3分隔，最终形成沿轮盘周向设置的多个小段面，从而叶片1可以自由随轮盘2一起膨胀或收缩。

本发明提供一种驱动装置，包括上述的双合金整体叶盘。上述驱动装置可以包括燃气涡轮发动机、汽轮机或涡轮增压器。

本发明还提供了一种制造双合金整体叶盘的加工方法，包括：

步骤a、制造双合金整体叶盘坯体，上述双合金整体叶盘坯体包括具有多个叶片1的一体成型的环形叶片组和轮盘2，环形叶片组和轮盘2之间具有连接界面6；

步骤b、在上述双合金整体叶盘坯体的多个叶片1中每两个相邻的叶片1之间设置狭槽3，狭槽3穿过连接界面6且狭槽3的内侧端部位于轮盘2内。在该步骤中优选地使狭槽3的内侧端部形成直径大于狭槽3的宽度的止裂孔4。更优选地使止裂孔4与轮盘2的端面用圆弧5转接。

在设置止裂孔4的情况下，优选地还包括步骤c、在止裂孔4内安装实心铆钉7，使实心铆钉7的两端铆接于止裂孔4的两端。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

双合金整体叶盘的每个叶片成为一个单独的零件设置在轮盘上，连接界面周向用狭槽分隔，在轮盘膨胀时或缩收时，叶片周向没有约束，可以自由随轮盘一起膨胀或缩收，能消除由两种合金的热膨胀系数差异引起的应力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种双合金整体叶盘，包括：轮盘（2）和设置在所述轮盘（2）上的包括多个叶片（1）的环形叶片组，所述环形叶片组和所述轮盘（2）之间具有连接界面（6），其特征在于，所述多个叶片（1）中每两个相邻的叶片（1）之间设置有狭槽（3），所述狭槽（3）由外向内穿过所述连接界面（6）并包括延伸到所述轮盘（2）内部的内侧端部。

2.根据权利要求1所述的双合金整体叶盘，其特征在于，所述狭槽（3）的宽度为0.2mm至0.4mm。

3.根据权利要求1或2所述的双合金整体叶盘，其特征在于，所述狭槽（3）的内侧端部包括止裂孔（4），所述止裂孔（4）的直径大于所述狭槽（3）的宽度。

4.根据权利要求3所述的双合金整体叶盘，其特征在于，所述止裂孔（4）与所述轮盘（2）的端面用圆弧（5）转接。

5.根据权利要求3所述的双合金整体叶盘，其特征在于，所述双合金整体叶盘包括安装于所述止裂孔（4）内的实心铆钉（7），所述实心铆钉（7）的两端铆接于所述止裂孔（4）的两端。

6.一种驱动装置，包括叶盘，其特征在于，所述叶盘为根据权利要求1至5中任一项所述的双合金整体叶盘。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括燃气涡轮发动机、汽轮机或涡轮增压器。

8.一种双合金整体叶盘的加工方法，其特征在于，包括：

步骤a、制造双合金整体叶盘坯体，所述双合金整体叶盘坯体包括具有多个叶片（1）的一体成型的环形叶片组和轮盘（2），所述环形叶片组和轮盘（2）之间具有连接界面（6）；

步骤b、在所述双合金整体叶盘坯体的所述多个叶片（1）中每两个相邻的叶片（1）之间设置狭槽（3），所述狭槽（3）穿过所述连接界面（6）且狭槽包括位于所述轮盘（2）内的内侧端部。

9.根据权利要求8所述的双合金整体叶盘的加工方法，其特征在于，所述狭槽（3）的宽度为0.2mm至0.4mm。

10.根据权利要求8或9所述的双合金整体叶盘的加工方法，其特征在于，所述步骤b还包括：

使所述狭槽（3）的所述内侧端部形成直径大于所述狭槽（3）宽度的止裂孔（4）。

11.根据权利要求10所述的双合金整体叶盘的加工方法，其特征在于，所述步骤b还包括：

使所述止裂孔（4）与所述轮盘（2）的端面用圆弧（5）转接。

12.根据权利要求10所述的双合金整体叶盘的加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括：

步骤c、在所述止裂孔（4）内安装实心铆钉（7），使所述实心铆钉（7）的两端铆接于所述止裂孔（4）的两端。

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