CN1847674B - 安装两个合成物制成部件的方法及完成安装的插入物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种把由陶瓷基复合材料制成的第一部件(31)以一定尺寸结合到第二部件(34)的方法，其特征为：插入物(32)安装在所述第一部件(31)，所述插入物(32)凸出所述的尺寸(A)，插入物(32)加工直至其表面达到要求的尺寸，所述第二部件(34)置于插入物(32)上，第二部件(34)通过该插入物固定。插入物的使用使得生产高精度的可再生装置成为可能，该装置还可以拆除。
Description
技术领域
本发明涉及合成物领域，尤其涉及把它们应用于航空涡轮机。
背景技术
特别是在航空领域，一个永恒的目标就是制造重量和尺寸很小的在不利环境下能呈现出高机械强度的部件。因此，这些部件由陶瓷基复合材料(CMC)制成，例如SiC或SiC复合材料，生产用于高温环境下长时间的使用场合。这样的复合物由多方向的碳化硅或碳化硅矩阵加强物组成。后者给复合物带来在氧化环境下、在有可能高达1400℃的温度下非比寻常的热机械疲劳抵抗能力。这些复合材料现在用于制造飞行器引擎的部件，如喷嘴挡板、燃烧室和再加热系统。纤维承受着负载，矩阵提供将其他部件绑在一起和保护和隔离纤维的功能，纤维一定不能和氧化环境接触。
不管什么环境下，结合复合物(尤其是CMC)的困难都与其制造公差相联系：该复合物的几何包迹可能会在厚度上有±0.55mm的差异。
当这样的部件要与另一个由CMC或金属制成的部件安装在一起时，迄今为止使用的技术还是匹配。但是，使用这种技术不可能分别尺寸加工，需要成套尺寸加工。在开发应用中，该方法不能经济地用于批量生产。实际中，匹配减小了部件的可互换性，因为没有同一的定义。此外，不管是制造还是售后服务的备件，匹配都是一种昂贵的方法。
发明内容
本发明的一个目的是一种将由合成物制成的第一部件，尤其是具有相当高加工公差的CMC(陶瓷基复合材料)类型的第一部件，高精度地连接到第二部件的方法，而且允许第二部件进行可能的替换，例如在修理时。
该目的可以通过把由陶瓷基复合材料制成的第一部件连接到定义好尺寸的第二部件的方法实现，其中一插入物安装在所述第一部件，所述插入物凸出超过所述尺寸，该插入物加工到其表面达到所述定义的尺寸，所述第二部件置于该插入物上，而且该第二部件通过该插入物固定。
由于使用了可以被高精度加工的金属插入物，有可能把第二部件相对于第一部件置于想要的尺寸。如果在两部件间的关联表面的很大部分加工复合物的矩阵，可能会破坏复合物的性质，可能是直接破坏，该操作使纤维裸露。
更准确地说，在第一部件上钻有一卡孔，用于卡持插入物。有利地，使用具有圆柱部分和肩部的插入物，该插入物通过圆柱部分插入卡孔直至其肩部，插入物通过垫圈固定，垫圈铜焊在肩部的相反面。这种把插入物固定在第一部件的方法允许材料很好保存而不会有腐蚀放的危险。特别地，选择高于工作温度的铜焊温度。因此，由于金属插入物比CMC复合物膨胀的厉害，所以垫圈热安装和固定就足够了。金属冷却时收缩，CMC盘由于冷却卡在在垫圈和肩部之间，或者在操作中，温度降至低于铜焊温度。
根据应用，加工出带有肩部和/或插入物的圆柱部分的插入物。
最好地，第二部件通过铆钉固定到第一部件，焊接的钉或栓沿圆柱部分的轴穿过插入物。
本发明的目的还有一种用于实施该将定义厚度的第一部件以一定尺寸结合到第二部件方法的插入物。该插入物圆柱部分厚度高于第一部件，肩部具有能被加工掉的突出。有利地，该插入物具有中心孔，用于穿过圆柱部分和肩部。更特别地，肩部具有以卡紧措施，在加工过程中使插入物不能活动。
附图说明
本发明将结合附图作详细描述，其中：
图1为涡轮喷气飞机加力燃烧室火焰控制臂的立体图；
图2为图1所示的臂沿II-II方向的横截面图；
图3为根据本发明要使用插入物安装的第一部件的局部横截面图；
图4为根据本发明两部件结合在一起；
图5所示为插入物的一个实施例，从上面看；
图6所示为插入物的另外一实施例；
图7和图8为根据本发明安装方法的另外以应用。
具体实施方式
图1所示是一火焰稳定器臂10，用在涡轮喷气飞机的加力燃烧室系统，图2为其剖面图。该臂由申请人提交的专利申请FR 04/00651中描述的复合物制成。该复合物为CMC类型，允许制成单片结构，此处为V形，带有两个从边缘17彼此分叉的壁14和15。该臂包含两个凸缘20和22，用于固定到加力燃烧室通道的外壳。长形凹槽16设在两壁之间，朝着通道的顺流方向弯曲，用于把空气和燃料的混合物传递到主流。盖子或屏蔽物25，如图1的分解方式所示，部分地关闭凹槽16，然而还是留出外围空间P，通过该外围空间P燃料混合物注入到气流中。精确安装非常重要，因为臂的壁14和15与盖子25的壁之间的间隙控制着混合物的流速。因此由于复合物的性质牵扯出一个问题。不能够通过加工复合物来补偿部件几何形状的变化以调节一个部件相对于另一个部件的位置，因为当部件工作温度高于300℃时可能会导致纤维腐蚀。此外，使用匹配技术的装置不允许通过替换元件来维修，因为会损失尺寸。
根据本发明，复合物几何形状的变化通过一个由金属或类似物制成的插入物来补偿，该插入物可被加工成想要的尺寸。固定到复合物部件的插入物提供了可再生的几何边界且允许元件很容易地用备用部件替换。
本发明不局限于在加力燃烧室系统的火焰稳定器臂安装一个元件，而是可用于所有安装一个复合物制成的部件的场合，尤其是CMC类型的复合物，需要精确调整并通过部件替换来维修。
图3和图4所示为根据本发明的一种安装方法。
目的是把由CMC类型的第一部件31安装到同样可能是CMC类型或仅由金属制成的第二部件34。如果第二部件也是由CMC制成，最好在第二部件上安装一可加工的插入物，在两插入物的加工表面发生接触。
如图3所示，第一部件31具有定义厚度的部分，它组成将它固定到第二部件34的区域。插入物32安置在钻于第一部件31上的孔中。插入物32由一圆柱部分32A和一带有肩部的部分32B组成。圆柱部分安置在部件的钻孔31′中，圆柱部分足够长穿出到带有肩部的部分32B肩部的对面。垫圈33铜焊在圆柱元件32A的自由部分。第一部件31因此夹在垫圈和带有肩部的部分32B之间。插入物的带有肩部的部分32B的厚度E可选择这样它的自由面高于水平A。水平A是想要的尺寸。此处该尺寸相对于带有肩部的部分32B另一侧的第一部件31的侧面定义。尺寸也相对于其他参照定义。
过程如下：
钻孔31′加工在第一部件31上以安置插入物32的32A部分。如果合适，就是说如果要求避免任何操作中的腐蚀，处理所钻区域的边缘以重新建立矩阵保护复合物的纤维。
可以看到不可能在关联表面以同样方式处理，因为在表面区域以精确尺寸重构的矩阵厚度不能恒定，因此不能有助于插入物。
插入物32置于钻孔中，垫圈33铜焊在其自由边缘，例如使用铜。用于插入物和铜的材料例如可为钴基合金，如HS25或L605。该材料既可以用于冷应用(如此处考虑的实例中在臂的上部)又可用于热应用(由主流扫过的臂的部分)。
焊接最好使用铜焊这样可限制在安装中起源与CMC部件的热压力。
图4所示为根据本发明两部件结合在一块。插入物加工到尺寸A，第二部件与插入物的加工面接触。第二部件可象第一部件一样由复合物制成，或者它也可以由金属制成。此处结合通过贯穿插入物32的孔32C铆定完成。铆钉35把两个相对的面夹在一起，一个是第二部件34的面，另一个是插入物圆柱部分32A的面。
因此，由于本发明的方法，可能把第一部件31和第二部件34高精度地安装在一起而不用考虑一个或另一个部件的厚度公差。此外，该安装易于拆除。依照具体情况，能够用另外部件替换第二部件34，因为保持了由加工的插入物定义的尺寸。
图5所示为插入物的一个实施例。该实施例中，带有肩部的部分32B具有两个沿圆柱部分32A轴彼此平行加工的翼32D。该手段的功能在于当插入物加工到需要尺寸时安装夹持插入物的系统。
图6为另一个实施例，与图5不同。它具有两个槽口32D′，在把插入物加工到需要的尺寸的过程中，在该槽口中加入夹持工具。
图7和图8所示为另一中应用环境下实施本发明。该情况下第一部件31与第二部件34和第三部件36安装在一起。第一部件31按尺寸A安装到第二部件34，第一部件31按尺寸B安装到第三部件36。为了达到这个目的，使用插入物32，插入物32的圆柱部分32A和带有肩部的部分32B都具有下材料容差，该容差足以使它们分别加工到需要的尺寸A和B。一单个铆钉把三个部件结合在一起。
Claims (8)
1.一种把由陶瓷基复合材料制成的第一部件(31)参照第一部件任何确定尺寸(A)结合到第二部件(34)的方法，其特征为：插入物(32)具有一圆柱部分(32A)和一带有肩部的部分(32B)，插入物(32)安装在所述第一部件(31)，所述插入物(32)相对于第二部件超出所述的尺寸(A)，在第一部件(31)上钻有安装孔(31′)，以在此处安装插入物(32)，该插入物通过其圆柱部分(32A)置于安装孔(31′)中直至其肩部，该插入物通过垫圈(33)固定，垫圈(33)铜焊在带有肩部的部分(32B)的肩部对面的第一部件(31)的面上，插入物(32)加工直至其表面达到要求的尺寸，所述第二部件(34)置于插入物(32)上，第二部件(34)通过该插入物固定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征为：其铜焊温度高于第一部件(31)和第二部件(34)的工作温度，这样插入物卡在第一部件(31)上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征为：加工出具有一肩部和/或插入物的圆柱部分(32A)的插入物的部分(32B)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征为：第二部件(34)通过铆钉(35)固定在第一部件(31)，一焊钉或栓沿圆柱部分(32A)的轴穿过插入物。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征为：第三部件通过插入物(32)安装。
6.一种用于实施前面任意一项权利要求所述将定义厚度的第一部件(31)以一定尺寸结合到第二部件(34)的方法的插入物，其特征为：圆柱部分(32A)厚度高于第一部件(31)，肩部(32B)具有能被加工掉的突出。
7.根据权利要求6所述的插入物，其特征为：其具有中心孔(32C)，用于穿过圆柱部分(32A)和肩部(32B)。
8.根据权利要求6或7所述的插入物，其中肩部(32B)具有用以卡紧的翼(32D)，在加工过程中使插入物不能活动。
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