RU2552652C2 - Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина - Google Patents

Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина Download PDF

Info

Publication number
RU2552652C2
RU2552652C2 RU2012129978/06A RU2012129978A RU2552652C2 RU 2552652 C2 RU2552652 C2 RU 2552652C2 RU 2012129978/06 A RU2012129978/06 A RU 2012129978/06A RU 2012129978 A RU2012129978 A RU 2012129978A RU 2552652 C2 RU2552652 C2 RU 2552652C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blade
preform
threads
layers
fiber
Prior art date
Application number
RU2012129978/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012129978A (ru
Inventor
Ромен НЮНЕ
Стефан БЛАНШАР
Гийом РЕНОН
Доминик КУП
Клеман РУССИЙ
Original Assignee
Снекма
Эракль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма, Эракль filed Critical Снекма
Publication of RU2012129978A publication Critical patent/RU2012129978A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2552652C2 publication Critical patent/RU2552652C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/571—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62844—Coating fibres
    • C04B35/62857—Coating fibres with non-oxide ceramics
    • C04B35/62865—Nitrides
    • C04B35/62868—Boron nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62844—Coating fibres
    • C04B35/62857—Coating fibres with non-oxide ceramics
    • C04B35/62873—Carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62884—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by gas phase techniques
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62897—Coatings characterised by their thickness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D03D11/02—Fabrics formed with pockets, tubes, loops, folds, tucks or flaps
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00—Woven fabrics not otherwise provided for
    • D03D25/005—Three-dimensional woven fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282—Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5216—Inorganic
    • C04B2235/524—Non-oxidic, e.g. borides, carbides, silicides or nitrides
    • C04B2235/5244—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/5208—Fibers
    • C04B2235/5252—Fibers having a specific pre-form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/614—Gas infiltration of green bodies or pre-forms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/616—Liquid infiltration of green bodies or pre-forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/601—Fabrics
    • F05D2300/6012—Woven fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/603—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/614—Fibres or filaments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/49336—Blade making
    • Y10T29/49337—Composite blade

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

При изготовлении лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру, выполняют трехмерное ткачество цельной волокнистой заготовки. Придают форму волокнистой заготовке с получением цельной волокнистой преформы, имеющей первую, вторую и третью части. Первая часть образует преформу хвостовика и пера лопатки, вторая часть образует преформу внутренней полки лопатки и/или гребешков наружной полки лопатки, а третья часть образует преформу арматуры внутренней полки лопатки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки. Затем уплотняют волокнистую преформу матрицей с получением лопатки из композиционного материала, имеющей волокнистую арматуру, образованную преформой и уплотненную матрицей. Другое изобретение группы относится к лопатке турбомашины из композиционного материала, содержащего полученную трехмерным ткачеством нитей и уплотненную матрицей волокнистую арматуру, включающей первую часть, составляющую единое целое со второй и третьей частями. Первая часть образует хвостовик и перо лопатки, вторая часть образует внутреннюю полку лопатки и/или гребешки наружной полки лопатки, а третья часть образует арматуру внутренней полки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки. Части волокнистой арматуры, соответствующие первой, второй и третьей частям лопатки, являются взаимно переплетающимися с нитями первой части волокнистой арматуры, проникающими во вторую часть волокнистой арматуры. Еще одно изобретение группы относится к турбомашине, оснащенной указанной выше лопаткой или содержащей лопатки, выполненные указанным выше способом. Группа изобретений позволяет повысить надежность лопаток турбомашины, выполненных из цельной волокнистой заготовки. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 22 ил., 1 табл.

Description

Предпосылки изобретения
Настоящее изобретение относится к лопаткам турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру.
Предполагаемой сферой использования являются газотурбинные лопатки для авиационных двигателей или промышленных турбин.
Уже было предложено выполнение лопаток для турбомашин из композиционного материала. В частности, можно сослаться на патент США № US 5854154 (29.12.1998). В этом патенте, в частности, описано изготовление лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру. Более конкретно, способ, описанный в этом патенте и примененный к изготовлению лопатки, имеет ту особенность, что волокнистой заготовке, выполненной путем трехмерного (объемного) ткачества, придают форму с целью получения цельной волокнистой преформы, имеющей первую часть, образующую преформу хвостовика и пера лопатки, и по меньшей мере одну вторую часть, образующую преформу внутренней или наружной полки лопатки. Таким образом, после уплотнения преформы может быть получена лопатка из композиционного материала, включающая волокнистую арматуру, образованную преформой и уплотненную матрицей, и образующая цельную деталь со встроенными в нее внутренней полкой и/или наружной полкой.
Лопатке, полученной таким способом, свойственен недостаток, заключающийся в том, что ее наружная полка не может совмещать функцию обеспечения уплотнения с корпусом, окружающим лопатки (за счет наличия гребешков), и аэродинамическую функцию (за счет наличия обтекаемых выступов, ограничивающих наружную сторону проточного тракта газового потока через турбину). Кроме того, у хвостовика обтекаемые выступы внутренней полки полученной данным способом лопатки могут ломаться под действием больших усилий, прилагаемых к ним в ходе эксплуатации (это усилие может быть следствием центробежной силы при вращении).
Задача и сущность изобретения
Основной задачей настоящего изобретения является устранение отмеченных недостатков посредством предложения лопатки из композиционного материала, представляющей собой цельную деталь со встроенными в нее внутренней полкой и/или наружной полкой, у которой наружная и внутренняя полки обладают требуемыми свойствами.
Эта задача решена посредством способа изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру, при этом данный способ включает:
- выполнение трехмерного ткачества (тканья) цельной волокнистой заготовки;
- придание формы волокнистой заготовке с получением цельной волокнистой преформы, имеющей первую часть, образующую преформу хвостовика и пера лопатки, по меньшей мере одну вторую часть, образующую преформу внутренней полки лопатки и/или преформу гребешков наружной полки лопатки, и по меньшей мере одну третью часть, образующую преформу арматуры внутренней полки лопатки и/или преформу обтекаемых выступов наружной полки лопатки; и
- уплотнение волокнистой преформы матрицей с получением лопатки из композиционного материала, имеющей волокнистую арматуру, образованную преформой и уплотненную матрицей, и образующей цельную деталь со встроенными в нее внутренней полкой и/или наружной полкой.
По сравнению со способом, описанным в патенте US 5854154 в отношении его применения к производству лопатки, изобретение предусматривает, в частности, применение в ходе придания формы волокнистой заготовке третьей части, образующей преформу арматуры внутренней полки лопатки и/или преформу обтекаемых выступов наружной полки лопатки. В результате, полученная способом по изобретению лопатка может обладать требуемыми свойствами, то есть, выполнять функцию уплотнения и аэродинамическую функцию на уровне ее наружной полки, и при этом внутренняя полка имеет удвоенную толщину, что усиливает ее механическую прочность.
Кроме того, когда третью часть волокнистой преформы используют для формирования преформы обтекаемых выступов наружной полки лопатки, полученная способом по изобретению лопатка позволяет воссоздавать частично изнутри (внутренней полкой лопатки) и снаружи (обтекаемыми выступами наружной полки лопатки) проточный тракт газового потока через турбину, в которую лопатку устанавливают.
В соответствии с выгодной особенностью способа, в продольном направлении, соответствующем продольному направлению изготавливаемой волокнистой заготовки, эта волокнистая заготовка включает: первую группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом, образуя первую часть заготовки, соответствующую преформе хвостовика и пера лопатки; вторую группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом по меньшей мере локально, образуя по меньшей мере одну вторую часть заготовки, соответствующую преформе внутренней полки лопатки и/или преформе гребешков наружной полки лопатки; и третью группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом по меньшей мере локально, образуя по меньшей мере одну третью часть заготовки, соответствующую преформе арматуры внутренней полки лопатки и/или преформе обтекаемых выступов наружной полки лопатки, причем нити первой группы слоев нитей не связаны с нитями второй и третьей групп слоев нитей, и при этом первая группа слоев нитей пересекается нитями второй и третьей групп слоев нитей на уровне упомянутой или каждой второй части волокнистой заготовки и на уровне упомянутой или каждой третьей части волокнистой заготовки.
Предусматривание несвязанных зон позволяет придавать форму волокнистой преформе без разрезания связывающих нитей, при этом такое разрезание может ослаблять механическую прочность волокнистой арматуры, а значит, и изготовленной лопатки.
В соответствии с другой особенностью способа волокнистую заготовку ткут с непрерывными второй и третьей группами слоев нитей, а придание формы волокнистой заготовке включает устранение отрезанием тех частей второй и третьей групп слоев нитей, которые лежат снаружи от упомянутой или каждой второй части волокнистой заготовки и от упомянутой или каждой третьей части волокнистой заготовки.
Вторая и третья группы слоев нитей могут пересекать первую группу слоев нитей в одном и том же направлении. В качестве альтернативы, вторая и третья группы слоев нитей могут пересекать первую группу слоев нитей в противоположных направлениях.
В соответствии с еще одной особенностью способа в первой части волокнистой заготовки и в направлении, соответствующем тому направлению, вдоль которого простирается профиль пера переменной толщины в изготавливаемой лопатке, число слоев нитей в продольном направлении в первой группе слоев нитей постоянно. Нити первой группы слоев нитей могут иметь переменные номер и/или плотность переплетения.
Преимущественно, выполняют трехмерное ткачество полосы, включающей последовательность волокнистых заготовок. Затем заготовки могут быть отрезаны от этой полосы. Заготовки могут быть вытканы с продольным направлением изготавливаемой лопатки либо в направлении утка, либо в направлении основы.
Изобретением также предусмотрена лопатка турбомашины из композиционного материала, содержащего волокнистую арматуру, полученную путем трехмерного ткачества нитей и уплотненную матрицей, включающая первую часть, образующую хвостовик и перо лопатки и составляющую единое целое с по меньшей мере одной второй частью, образующей внутреннюю полку или гребешки наружной полки лопатки, и с по меньшей мере одной третьей частью, образующей арматуру внутренней полки или преформу обтекаемых выступов наружной полки лопатки, при этом части волокнистой арматуры, соответствующие первой, второй и третьей частям лопатки, являются взаимно переплетающимися, по меньшей мере частично, с нитями первой части волокнистой арматуры, проникающими во вторую часть волокнистой арматуры.
Лопатка может быть выполнена из композиционного материала с керамической матрицей.
В соответствии с одной из особенностей лопатки нити, образующие ту часть волокнистой арматуры, которая соответствует второй и третьей частям лопатки, пересекают ту часть волокнистой арматуры, которая соответствует первой части лопатки.
Перо лопатки может иметь профиль переменной толщины, вдоль которого часть волокнистой арматуры, соответствующая первой части лопатки, имеет, в продольном направлении лопатки, постоянное число слоев нитей, обладающих переменными номером и/или плотностью переплетения, или переменное число слоев нитей.
Изобретением также предусмотрена турбомашина, оснащенная по меньшей мере одной лопаткой, описанной выше.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения следуют из дальнейшего описания, выполненного со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны варианты реализации, не имеющие ограничительного характера. На этих фигурах:
- фигура 1 представляет собой вид в перспективе лопатки турбомашины со встроенными в нее внутренней и наружной полками;
- фигура 2 очень схематично иллюстрирует пример расположения трех групп слоев нитей в сотканной трехмерной волокнистой заготовке, предназначенной для изготовления волокнистой преформы для такой лопатки, которая показана на фигуре 1;
- фигуры 3, 4 и 5 иллюстрируют последовательные этапы изготовления волокнистой преформы для лопатки, показанной на фигуре 1, начиная с волокнистой заготовки по фигуре 2;
- фигуры 6А и 6В очень схематично демонстрируют другой пример расположения трех групп слоев нитей в сотканной трехмерной волокнистой заготовке, предназначенной для изготовления волокнистой преформы для такой лопатки, которая показана на фигуре 1;
- фигура 7 представляет собой вид в разрезе, демонстрирующий профиль уплощенного пера такой лопатки, как на фигуре 1;
- фигура 8 представляет собой вид в разрезе группы слоев нитей основы, позволяющей получить такой профиль, как показанный на фигуре 7;
- фигуры 9А и 9В представляют собой вид в разрезе основы, демонстрирующий способ ткачества волокнистой заготовки по фигуре 2;
- фигура 10 представляет собой местный вид в разрезе по плоскости, параллельной направлениям основы и утка, в части волокнистой заготовки по фигуре 2, соответствующей месту соединения между пером и внутренней полкой лопатки;
- фигура 11 представляет собой местный вид в разрезе утка в части волокнистой заготовки по фигуре 2, соответствующей месту соединения между пером и наружной полкой лопатки;
- фигура 12А представляет собой разрез утка, демонстрирующий пример расположения нитей утка в части волокнистой заготовки, соответствующей части хвостовика лопатки;
- фигуры 12В-12D представляют собой виды в разрезе утка, демонстрирующие плоскости основы для примера (многослойного) трехмерного ткачества в части волокнистой заготовки по фигуре 12А;
- фигура 13 представляет собой частичный схематичный разрез, демонстрирующий другой вариант изготовления части заготовки, соответствующей хвостовику лопатки;
- фигуры 14 и 15 очень схематично иллюстрируют два варианта реализации тканой волокнистой полосы, полученной путем трехмерного ткачества и включающей множество волокнистых заготовок, таких как представленная на фигуре 2;
- фигура 16 показывает последовательные этапы одного способа изготовления лопатки турбомашины в соответствии с изобретением; и
- фигура 17 показывает последовательные этапы еще одного способа изготовления лопатки турбомашины в соответствии с изобретением.
Подробное описание вариантов реализации
Изобретение применимо к различным типам лопаток турбомашины со встроенными в них внутренними и/или наружными полками, в частности, лопаткам компрессора и турбины различных ступеней газовых турбин, например к рабочей лопатке турбины низкого давления (НД), такой как представленная на фигуре 1.
Лопатка 10 по фигуре 1 включает хорошо известным образом перо 20, хвостовик 30, образованный частью с большей толщиной, например, имеющей грушевидное сечение, продолжающейся ножкой 32, внутреннюю полку 40, расположенную между ножкой 32 и пером 20, и наружную полку 50 вблизи свободного конца лопатки.
Перо 20 простирается в продольном направлении между внутренней полкой 40 и наружной полкой 50 и имеет в поперечном сечении криволинейный профиль переменной толщины между его входной кромкой 20а и его выходной кромкой 20b.
Лопатку 10 устанавливают на роторе турбины (не показан), зацепляя хвостовик 30 в корпусе сопряженной формы, выполненном на периферии ротора. Хвостовик 30 продолжается ножкой 32 и, таким образом, соединяется с внутренней (или нижней) поверхностью внутренней полки 40.
На своем радиально внутреннем конце перо 20 соединяется с внутренней полкой 40 на ее наружной (или верхней) поверхности 42, которая ограничивает изнутри проточный тракт газового потока через турбину. В своих передней и задней по ходу потока оконечных частях (в направлении f течения газового потока) эта внутренняя полка заканчивается обтекаемыми выступами (накладными «спойлерами») 44 и 46. В проиллюстрированном примере поверхность 42 внутренней полки наклонена, образуя в целом отличный от нуля угол α по отношению к нормали к продольному направлению лопатки. В зависимости от профиля, желательного для внутренней поверхности проточного тракта газового потока, угол α может быть равен нулю, либо поверхность 42 может иметь в целом нелинейный профиль, например криволинейный.
На своем радиально наружном конце перо соединяется с наружной полкой 50 на ее внутренней (нижней) поверхности 52, которая ограничивает снаружи проточный тракт газового потока. В своих передней и задней по ходу потока частях наружная полка оканчивается обтекаемыми выступами 54 и 56. С наружной стороны (сверху) наружная полка ограничивает углубление или выемку 58. Вдоль передней и задней по ходу потока оконечностей выемки 58 наружная полка несет гребешки 60 с профилем в форме зубцов, вершины которых могут проникать в слой изнашиваемого материала кольца турбины (не показан) с целью уменьшения зазора между вершиной лопатки и кольцом турбины. В проиллюстрированном примере поверхность 52 наружной полки простирается по существу перпендикулярно продольному направлению лопатки. В одном из вариантов и в зависимости от профиля, желаемого для наружной поверхности проточного тракта газового потока, поверхность 52 может быть наклонена, образуя в целом отличный от нуля угол по отношению к нормали к продольному направлению лопатки, или же поверхность 52 может иметь в целом нелинейный профиль, например криволинейный.
Фигура 2 очень схематично демонстрирует волокнистую заготовку 100, из которой может быть отформована волокнистая преформа лопатки с тем, чтобы после уплотнения матрицей и необязательной обработки резанием получить лопатку из композиционного материала со встроенными в нее внутренней и наружной полками, такую как показанная на фигуре 1.
Заготовка 100 включает три части 102, 104 и 106, полученные путем трехмерного ткачества или многослойного ткачества, причем на фигуре 2 показаны только огибающие этих трех частей. Часть 102 предназначена, после придания формы, образовывать ту часть волокнистой преформы лопатки, которая соответствует преформе хвостовика и пера лопатки. Часть 104 предназначена, после придания формы, образовывать те части волокнистой преформы лопатки, которые соответствуют преформам внутренней полки лопатки и гребешков наружной полки лопатки. Что касается части 106, то она предназначена, после придания формы, образовывать те части волокнистой преформы лопатки, которые соответствуют преформам арматуры внутренней полки лопатки и обтекаемых выступов наружной полки лопатки.
Эти три части 102, 104 и 106 выполнены в виде полосок, простирающихся в целом в направлении Х, соответствующем продольному направлению изготавливаемой лопатки. В ее части, предназначенной образовывать преформу пера, волокнистая полоска 102 имеет переменную толщину, определяемую в зависимости от толщины профиля пера изготавливаемой лопатки. В ее части, предназначенной образовывать преформу хвостовика, волокнистая полоска 102 имеет утолщение 103, определяемое в зависимости от толщины хвостовика изготавливаемой лопатки.
Волокнистая полоска 102 имеет ширину l, подбираемую в зависимости от длины развернутого (то есть, плоского) профиля пера и хвостовика изготавливаемой лопатки, тогда как каждая из волокнистых полосок 104 и 106 имеет ширину L, которая больше l и подобрана в зависимости от развернутых длин внутренней и наружной полок изготавливаемой лопатки.
Волокнистые полоски 104 и 106 имеют по существу одинаковую ширину, и каждая из них имеет по существу постоянную толщину, определяемую в зависимости от толщин внутренней и наружной полок изготавливаемой лопатки. В каждой из полосок 104 и 106 имеется первая часть 104а, 106а, простирающаяся вдоль и около первой стороны 102а полоски 102, вторая часть 104b, 106b, простирающаяся вдоль и около второй стороны 102b полоски 102, и третья часть 105а, 107а, простирающаяся вдоль и около первой стороны 102а полоски 102.
Части 104а и 104b полоски 104 соединяются соединительной частью 140с, которая простирается поперек по отношению к полоске 102 в месте, соответствующем месту внутренней полки изготавливаемой лопатки. Соединительная часть 140с пересекает полоску, образуя угол α по отношению к нормали к продольному направлению волокнистой заготовки. Точно так же, части 106а и 106b полоски 106 соединяются соединительной частью 160с, которая простирается поперек по отношению к полоске 102 и которая по существу параллельна соединительной части 140с (возможно, на некотором расстоянии от нее).
Части 104b и 105а полоски 104 соединяются соединительной частью 150с, которая простирается поперек по отношению к полоске 102 в месте, соответствующем месту наружной полки изготавливаемой лопатки. В приведенном примере соединительная часть 150с пересекает полоску 102 по существу перпендикулярно продольному направлению Х волокнистой заготовки. Точно так же, части 106b и 107а полоски 106 соединяются соединительной частью 155с, которая простирается поперек по отношению к полоске 102 и которая по существу параллельна соединительной полоске 150с и находится на расстоянии зазора j от нее.
В зависимости от геометрии, желательной на уровне наружной полки лопатки, соединительные части 150с, 155с могут пересекать полоску 102, образуя отличный от нуля угол по отношению к нормали к продольному направлению Х заготовки, как и в случае внутренней полки. Кроме того, профиль соединительных частей 140с, 160с и/или профиль соединительных частей 150с, 155с могут быть криволинейными, а не прямолинейными, как в проиллюстрированном примере.
Кроме того, зазор j, обеспечиваемый между соединительными частями 150с и 155с, может быть нулевым. Точно так же, можно обеспечить ненулевой зазор между соединительными частями 140с и 160с.
Как будет более подробно описано далее, полоски 102, 104 и 106 сотканы одновременно путем трехмерного ткачества, без связывания, с одной стороны, между полоской 102 и частями 104а, 104b и 105а полоски 104, а, с другой стороны, между полоской 102 и частями 106а, 106b и 107а полоски 106, и при этом ткут множество последовательных заготовок 100 непрерывно в направлении Х. Точно так же, не выполняют никакого связывания между различными частями полосок 104 и 106.
На фигурах 3-5 очень схематично показано, как может быть получена волокнистая преформа, имеющая форму, близкую к форме изготавливаемой лопатки, исходя из волокнистой заготовки 100.
Волокнистую полоску 102 отрезают с одного конца по утолщению 103, а с другого конца - немного выше соединительных частей 150с, 155с так, чтобы получить полоску 120, длина которой соответствует продольному размеру изготавливаемой лопатки, при этом утолщенная часть 130, образуемая частью утолщения 103, располагается в месте, соответствующем положению хвостовика изготавливаемой лопатки.
Кроме того, разрезы делают на концах частей 104а, 105а полоски 104, на концах 106а, 107а полоски 106 и в их частях 104b, 106b так, чтобы оставить отрезки 140а и 140b на обеих сторонах соединительных частей 140с, 160с, а также отрезки 150а и 150b на обеих сторонах соединительных частей 150с, 155с, как показано на фигуре 3. Длины отрезков 140а, 140b и 150а, 150b определяют в зависимости от длин внутренней и наружной полок в изготавливаемой лопатке.
Из-за несвязывания, с одной стороны, между полоской 102 и частями 104а, 104b и 105а полоски 104 и, с другой стороны, между полоской 102 и частями 106а, 106b и 107а полоски 106, отрезки 140а, 140b, 150а и 150b могут быть отогнуты перпендикулярно к полоске 102 без разрезания нитей с получением пластин 140, 150, как показано на фигуре 4.
После этого волокнистую преформу 200 изготавливаемой лопатки получают путем формования с деформированием полоски 102 с целью воспроизведения криволинейного профиля пера лопатки. Два слоя нижней пластины 140 также деформируют, чтобы воспроизвести форму, подобную форме нижней полки лопатки (в частности, с обтекаемыми выступами). Точно так же, верхний слой пластины 150 деформируют с целью воспроизведения формы, подобной форме гребешков наружной полки лопатки, а нижний слой пластины 150 деформируют с целью воспроизведения формы, подобной форме обтекаемых выступов наружной полки лопатки (см. фигуру 5). Таким образом получают преформу 200 с частью 220 - преформой пера, частью 230 - преформой хвостовика (в том числе с преформой ножки), частью 240 - преформой внутренней полки (двойной толщины), частью 250 - преформой гребешков наружной полки, и частью 260 - преформой обтекаемых выступов наружной полки лопатки.
На фигурах 6А и 6В показан другой пример волокнистой заготовки 100', из которой также может быть отформована волокнистая преформа лопатки.
Как и волокнистая заготовка, описанная со ссылкой на фигуру 2, эта заготовка 100' включает три части 102', 104' и 106', полученные путем трехмерного ткачества или многослойного ткачества, причем на фигурах 6А и 6В показаны только огибающие этих трех частей.
По сравнению с заготовкой по фигуре 2, первая часть 104'а полоски 104' простирается вдоль и около первой стороны 102'а полоски 102', тогда как первая часть 106'а полоски 106' простирается вдоль и около второй стороны 102'b полоски 102', противоположной первой стороне. Вторая часть 104'b полоски 104' простирается вдоль и около второй стороны 102'b полоски 102', а вторая часть 106'b полоски 106' простирается вдоль и около первой стороны 102'а полоски 102'. Наконец, третья часть 105'а полоски 104' простирается вдоль и около первой стороны 102'а полоски 102', а третья часть 107'а полоски 106' простирается вдоль и около второй стороны 102'b полоски 102'.
Части 104'а и 104'b полоски 104' соединяются соединительной частью 140'с, которая пересекает поперек полоску 102 в одном направлении, тогда как части 106'а и 106'b полоски 106' соединяются соединительной частью 160'с, которая пересекает поперек полоску 102 в противоположном направлении. Точно так же, части 104'b и 105'а полоски 104' соединяются соединительной частью 150'с, которая пересекает поперек полоску 102 в одном направлении, тогда как части 106'b и 107'а полоски 106' соединяются соединительной частью 155'с, которая пересекает поперек полоску 102 в противоположном направлении и которая отстоит от соединительной полоски 150'с на ненулевой зазор j' (в данном примере между соединительными частями 140'с и 160'c зазор отсутствует).
Способ, которым из данной волокнистой заготовки 100' может быть получена волокнистая преформа, имеющая форму, близкую к форме изготавливаемой лопатки, идентичен описанному со ссылкой на фигуры 3-5 и поэтому еще раз подробно не описывается.
В частности, делают разрезы на концах соединительных частей 140'с, 160'с, чтобы избежать сохранения первых частей 104'а и 106'а полосок 104' и 106'. Точно так же, на уровне наружной полки изготавливаемой лопатки делают разрезы на концах соединительных частей 150'с, 155'с, чтобы устранить третьи части 105'а и 107'а полосок 104' и 106' (линии разрезов схематически показаны на фигуре 6В штрихпунктирными линиями D). Другими словами, пластины, которые впоследствии деформируют так, чтобы воспроизвести формы, подобные формам внутренней и наружной полок лопатки, образованы только соединительными частями 140'с, 160'с и 105'а, 107'а. Таким образом, исключается пересечение С1 слоев нитей между первой частью 106'а полоски 106' и соединительной частью 140'с, точно так же, как и пересечение С2 слоев нитей между третьей частью 105'а полоски 104' и соединительной частью 155'с.
Далее подробно описаны только отличия от волокнистой заготовки по фигуре 2. Естественно, другие признаки заготовки, описанной со ссылкой на фигуру 2, также применимы к данному примеру реализации.
Кроме того, исходя из этих двух примеров волокнистой заготовки 100 и 100', можно представить себе различные варианты реализации, в которых только преформу внутренней полки или только преформу наружной полки изготавливаемой лопатки формируют из одной единственной волокнистой полоски.
Как описано ниже, этапы изготовления преформы лопатки из волокнистой заготовки преимущественно осуществляют после обработки волокон заготовки и пропитки их закрепляющей композицией.
Далее подробно описан способ трехмерного ткачества волокнистой заготовки 100.
Предполагается, что ткачество осуществляют с нитями основы, простирающимися в продольном направлении Х заготовки, при этом предусматривается, что также возможно ткачество с нитями утка в этом направлении.
Изменения толщины полоски 102 вдоль ее длины достигают путем использования нитей утка переменного номера. В одном из вариантов или дополнительно, возможно изменять плотность переплетения нитей основы (число нитей на единицу длины в направлении утка), причем меньшая плотность переплетения делает возможным большее утончение во время придания формы преформе формованием.
Таким образом, для получения профиля пера лопатки, такого как показанный в уплощенной проекции на фигуре 7, можно использовать 3 слоя нитей основы переменных номера и плотности переплетения, как показано на фигуре 8.
В одном из примеров реализации используемые нити могут представлять собой нити из карбида кремния (SiC), поставляемые под наименованием «Nicalon» поставщиком из Японии Nippon Carbon и имеющие номер (число элементарных волокон) 0,5К (500 элементарных волокон).
Основа изготовлена с использованием нитей из SiC 0,5К и нитей из SiC 1К, полученных путем объединения двух нитей 0,5К, причем эти две нити объединяют путем свивания. Свивание преимущественно осуществляют при помощи временной нити, которую можно удалить после тканья, например нити из поливинилового спирта (ПВС), которую можно удалить растворением в воде.
В приведенной ниже таблице 1 для каждого пучка нитей основы указаны плотность переплетения (число нитей на сантиметр по длине профиля), число нитей 0,5К, число нитей 1К и толщина профиля в мм, при этом она изменяется в диапазоне примерно от 1 мм до 2,5 мм:
Figure 00000001
Естественно, в зависимости от номеров имеющихся в распоряжении нитей, для получения заданного профиля могут быть приспособлены различные сочетания чисел слоев нитей и вариаций плотности переплетения и номера.
На фигурах 9А и 9В на разрезе основы показаны две последовательных плоскости переплетения, которые могут быть использованы при ткачестве волокнистой заготовки 100 по фигуре 2 снаружи с утолщением 103.
Полоска 102 волокнистой заготовки 100 включает группу слоев нитей основы, при этом число слоев в данном примере равно трем (слои С11, С12, С13). Нити основы связаны нитями утка t1 посредством трехмерного ткачества.
Полоска 104 также включает группу слоев нитей основы, например, тоже равную трем слоям (слои С21, С22, С23), связанным нитями утка t2 посредством трехмерного ткачества, как и в полоске 102. То же справедливо для полоски 106, которая включает группу слоев нитей основы, например, тоже равную трем слоям (слои С31, С32, С33), связанным нитями утка t3 посредством трехмерного ткачества, как и в полосках 102 и 104.
Следует заметить, что нити утка t1 не проходят в слои нитей основы полосок 104 и 106, что нити утка t2 не проходят в слои нитей основы полосок 102 и 106, и что нити утка t3 не проходят в слои нитей основы полосок 102 и 104, что гарантирует несвязывание.
В проиллюстрированном примере ткачество представляет собой многослойное ткачество с атласным переплетением или многократным атласным переплетением. Может быть использовано трехмерное ткачество других типов, например многослойное ткачество с многократным полотняным переплетением или ткачество с интерлочным переплетением. Термин «интерлочное переплетение» здесь означает переплетение ткани, в котором каждый слой нитей утка связывает множество слоев нитей основы, причем все нити в данном пучке утка обладают одинаковой траекторией в плоскости переплетения.
Различные способы трехмерного ткачества описаны, в частности, в документе WO 2006/136755, содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки. Кроме того, следует отметить, что описанный ниже пример точно так же распространяется и на волокнистую заготовку 100', описанную со ссылкой на фигуры 6А и 6В.
Фигура 10 представляет собой вид в разрезе, параллельном направлениям основы и утка, на уровне пересечения полоски 102 соединительными частями 140с, 160с полосок 104 и 106 волокнистой заготовки по фигуре 2, причем эти соединительные части простираются параллельно друг другу, но не отстоят друг от друга (зазор j1 равен нулю). На фигуре 10 нити основы этих соединительных частей показаны в сечении. Каждый слой нитей основы в этих соединительных частях 140с, 160с простирается в направлении, составляющем угол α с направлением утка полоски 102. В ходе тканья полоски 104 и 106 пропускают с одной стороны полоски 102 на другую путем пересечения группы нитей основы и утка полоски 102 индивидуально каждой нитью основы полосок 104 и 106. Естественно, как указано выше, эти соединительные части 140с, 160с могут отстоять друг от друга на некоторое расстояние и/или простираться перпендикулярно направлению основы полоски 102.
Фигура 11 представляет собой вид в разрезе утка на уровне пересечения полоски 102 соединительными частями 150с, 155с полосок 104 и 106. В проиллюстрированном примере, как указано выше, соединительные части 150с, 155с простираются перпендикулярно направлению основы полоски 102, являются по существу параллельными друг другу, при этом отстоят друг от друга на расстояние зазора j2. Тем не менее, как и в случае соединительных частей 140с, 160с, также возможно, чтобы соединительные части 150с, 155с простирались под ненулевым углом относительно нормали к направлению основы, в зависимости от ориентации, желательной для наружной полки, и/или они не обязательно должны отстоять друг от друга (j2 равен нулю).
Что касается волокнистой заготовки по фигурам 6А и 6В, пропускание полосок 104' и 106' с одной стороны полоски 102' на другую реализовано путем пропускания индивидуально каждой нити основы полоски 104' через полоску 102' в одном направлении и пропускания индивидуально каждой нити основы полоски 106' через полоску 102' в противоположном направлении.
Утолщение 103 может быть получено путем использования нитей утка большего номера и дополнительных слоев нитей утка, как показано для примера на фигуре 12А.
На фигуре 12А число слоев нитей утка изменяется в данном примере с 4 на 7 между частью 1021 полоски 102, которая соответствует ножке лопатки, и частью 1023 полоски 102, которая имеет утолщение 103.
Кроме того, использованы нити утка t1, t'1 и t”1 разных номеров, при этом нити t1, например, представляют собой нити из SiC «Nicalon» с номером 0,5К (500 элементарных волокон), нити t'1 получены объединением двух нитей 0,5К, а нити t”1 получены объединением 3 нитей 0,5К.
Для тканья в части 1023 заготовки нужно большее число слоев нитей основы, чем в части 1021. Это преимущественно реализовано при переходе между частью 1021 и частью 1023 путем уменьшения числа плоскостей основы за счет образования каждой плоскости основы в части 1023 объединением нитей основы двух плоскостей основы части 1021. На фигурах 12В и 12С показаны две соседние плоскости основы в части 1021, а на фигуре 12D показана плоскость основы, полученная в части 1023 путем объединения плоскостей основы по фигурам 12В и 12С. На фигурах 12В, 12С и 12D для упрощения изображения не показаны различные номера нитей основы (как показано на фигуре 8), также как и нитей утка (как показано на фигуре 12А). Пунктирные линии между фигурами 12В и 12С, с одной стороны, и фигурой 12D, с другой стороны, показывают, как нити основы различных слоев по фигурам 12В и 12С образуют слои нитей основы по фигуре 12D.
Естественно, для формирования утолщения 103 могут быть использованы другие сочетания чисел слоев утка и номеров нитей утка.
Согласно другому варианту реализации, схематично представленному на фигуре 13, утолщение 103 может быть получено за счет введения вставки во время тканья полоски 102.
На фигуре 13 группа Т1 слоев нитей утка в части 1021 полоски 102, которая соответствует ножке лопатки, расщеплена благодаря несвязыванию при тканье на две подгруппы Т11 и Т12, между которыми введена вставка 1031. В проиллюстрированном примере часть 1021 имеет большую толщину, чем часть 1022 полоски 102, соответствующая перу лопатки. Переход между частью 1022 и частью 1021 может быть реализован тем же способом, который описан выше для перехода между частями 1021 и 1023 на фигуре 12А. Пересечение листа 102 листами 104 и 106 на уровне соединительных частей 140с и 160с по фигуре 2 может быть необязательно реализовано за счет прохождения через утолщенную часть 1021 (то же справедливо для волокнистой заготовки по фигурам 6А и 6В).
На конце вставки 103, противоположном части 1021, подгруппы Т11 и Т12 слоев нитей утка снова объединены путем переплетения с образованием части 102'1 той же толщины, что и часть 1021, и, затем, путем уменьшения толщины, части 102'2 той же толщины, что и часть 1022, при этом часть 102'2 образует часть, соответствующую перу лопатки, для следующей тканой заготовки.
Вставка 1031 предпочтительно выполнена из монолитной керамики, предпочтительно из того же керамического материала, что и материал матрицы композиционного материала изготавливаемой лопатки. Таким образом, вставка 1031 может представлять собой блок из SiC, полученный спеканием порошка SiC.
Как очень схематично показано на фигуре 14, множество волокнистых заготовок 100, 100' может быть получено путем тканья полоски 300, в которой образованы один или несколько рядов последовательных волокнистых заготовок. Предусмотрены зоны припуска по длине 310, 320 в направлении основы (только из нитей основы) и в направлении утка (только из нитей утка), чтобы избежать краевых эффектов, связанных с ткачеством, оставляя больше свободы для деформации во время придания формы преформе и обеспечивая переходные зоны между заготовками 100, 100'.
На фигуре 15 показан вариант реализации, согласно которому полоска 400 выполнена с рядом заготовок 100, 100', вытканных в направлении утка перпендикулярно продольному направлению полоски. Здесь также предусмотрены зоны припуска по длине 410, 420 в направлении основы и в направлении утка. Может быть соткано множество рядов заготовок 100, 100', причем ширина полоски 400 приспособлена для этой цели.
Последовательные этапы способа изготовления лопатки из композиционного материала по одному варианту осуществления изобретения приведены на фигуре 16.
На этапе 501 путем трехмерного ткачества ткут волокнистую полосу, включающую множество волокнистых заготовок, например множество рядов волокнистых заготовок, ориентированных в направлении основы, как показано на фигуре 14. Для лопаток турбомашины, предназначенных для применения при повышенной температуре и, в частности, в коррозионно-активной среде (в особенности, при высокой влажности), для тканья используют нити, образованные из керамических волокон, в частности, волокон из карбида кремния (SiC).
На этапе 502 волокнистую полосу обрабатывают для удаления замасливания, присутствующего на волокнах, и удаления оксида с поверхности волокон. Удаления оксида достигают посредством кислотной обработки, в частности, погружением в ванну с фтористоводородной кислотой. Если замасливание нельзя удалить кислотной обработкой, осуществляют предварительную обработку для удаления замасливания, например, путем разложения замасливания короткой термообработкой.
На этапе 503 на волокнах волокнистой заготовки формируют тонкий слой межфазного покрытия при помощи химической инфильтрации из газовой фазы или CVI (от англ. "Chemical Vapor Infiltration", т.е. «химическая инфильтрация паров»). Материал межфазного покрытия представляет собой, например, пиролитический углерод или пироуглерод (PyC), нитрид бора (BN) или легированный бором углерод (ВС, например, содержащий от 5% ат. до 20% ат. В, остальное - С). Тонкий слой межфазного покрытия предпочтительно имеет небольшую толщину, например не более 100 нанометров или, еще лучше, не более 50 нанометров, чтобы сохранить хорошую способность к деформации волокнистых заготовок. Предпочтительно, эта толщина по меньшей мере равна 10 нанометрам.
На этапе 504 волокнистую полосу с волокнами, покрытыми тонким слоем межфазного покрытия, пропитывают закрепляющей композицией, обычно, смолой, необязательно растворенной в растворителе. Может быть использована смола-предшественник углерода, например фенольная или фурановая смола, или смола-предшественник керамики, например полисилазановая или полисилоксановая смола-предшественник SiC.
После сушки с удалением из смолы возможного растворителя (этап 505) может быть осуществлено предварительное отверждение смолы (этап 506). Предварительное отверждение, то есть неполная поперечная сшивка, позволяет повысить жесткость и, таким образом, прочность, при этом сохраняя способность к деформации, необходимую для изготовления преформ лопаток.
На этапе 507 вырезают отдельные волокнистые заготовки, как показано на фигуре 3.
На этапе 508 вырезанной таким образом волокнистой заготовке придают форму (как показано на фигурах 4 и 5) и помещают в пресс-форму, например, из графита, для формования части преформы пера и хвостовика и частей преформы внутренней и наружной полок лопатки.
Затем завершают отверждение смолы (этап 509) и подвергают отвержденную смолу пиролизу (этап 510). Отверждение и пиролиз могут следовать друг за другом при постепенном увеличении температуры в пресс-форме.
После пиролиза получают волокнистую преформу, закрепленную остатком пиролиза. Количество закрепляющей смолы подбирают так, что остаток пиролиза связывает волокна преформы друг с другом достаточным образом для того, чтобы ей можно было манипулировать, сохраняя ее форму, без помощи инструментальной оснастки, при этом отмечается, что количество закрепляющей смолы предпочтительно выбирают как можно меньшим.
Этапы удаления замасливания, кислотной обработки и формирования межфазного покрытия для подложки из волокон SiC известны. Можно сослаться на документ US 5071679.
Второй межфазный слой формируют путем CVI (этап 511), чтобы получить в общем границу раздела волокна-матрица, обладающую толщиной, достаточной для обеспечения ее функции «обезхрупчивания», т.е. чтобы сделать композиционный материал нехрупким. Второй межфазный слой может быть из материала, выбранного из PyC, BN, ВС, это не обязательно должен быть тот же материал, что и в первом межфазном слое. Толщина второго межфазного слоя предпочтительно по меньшей мере равна 100 нанометрам.
Предпочтительной является реализация границы раздела из двух слоев, как описано выше.
После этого осуществляют уплотнение закрепленной преформы матрицей. Для лопатки турбомашины, предназначенной для применения при повышенной температуре, в частности, в коррозионно-активной среде, матрица выполнена из керамики, например, из SiC. Возможно осуществлять уплотнение путем CVI, и в этом случае формирование второго межфазного слоя и уплотнение матрицей могут следовать друг за другом в одной и той же печи.
Уплотнение может быть осуществлено за два последовательных этапа (этапы 512 и 514), разделенных этапом 513 обработки лопатки резанием до нужных размеров.
Заметим, что между этапами 509 и 510, то есть после отверждения и перед пиролизом смолы, может быть осуществлена предварительная обработка резанием.
Последовательные этапы способа изготовления лопатки из композиционного материала по другому варианту осуществления изобретения приведены на фигуре 17.
Этап 601 трехмерного ткачества волокнистой полосы, включающей множество волокнистых заготовок, и этап 602 обработки для удаления замасливания и оксида аналогичны этапам 501 и 502 варианта осуществления по фигуре 16.
На этапе 603 из волокнистой полосы вырезают индивидуальные волокнистые заготовки, затем каждой индивидуальной волокнистой заготовке придают форму в пресс-форме или на оправке (этап 604) с получением волокнистой преформы лопатки путем формования части преформы пера и хвостовика и частей преформы внутренней и наружной полок лопатки.
На этапе 605 формируют межфазное покрытие для обезхрупчивания путем CVI на волокна преформы, удерживаемой на оправке. Материал межфазного покрытия представляет собой, например, PyC, BN или ВС, как описано выше. Толщина межфазного покрытия составляет примерно от одной до нескольких сотен нанометров.
Когда преформа все еще удерживается на оправке, осуществляют закрепление преформы путем частичного уплотнения (этап 606), причем закрепление осуществляют путем формирования на волокнах керамического покрытия путем CVI.
Формирование межфазного покрытия путем CVI и закрепление керамическим покрытием путем CVI могут следовать друг за другом в одной и той же печи CVI.
Оправка предпочтительно выполнена из графита и имеет отверстия, облегчающие прохождение реакционных газовых фаз, обеспечивающих осаждение межфазного слоя и керамического покрытия при CVI.
Когда закрепление достаточно для того, чтобы преформой можно было манипулировать, сохраняя ее форму, без помощи инструментальной оснастки, закрепленную преформу снимают с оправки и осуществляют уплотнение керамической матрицей путем CVI. Уплотнение может быть осуществлено за два последовательных этапа (этапы 607 и 609), разделенных этапом 608 обработки лопатки резанием до нужных размеров.
В приведенном выше описании предусмотрено выполнение профиля пера переменной толщины путем использования нитей переменных номера и/или плотности переплетения. Как вариант, можно изготовить часть волокнистой заготовки, соответствующую части преформы пера, с определенным числом слоев нитей одинакового номера и с неизменной плотностью переплетения, при этом изменение толщины профиля осуществляют во время обработки резанием после первого этапа уплотнения или во время предварительной обработки резанием закрепленной преформы лопатки.
Кроме того, в зависимости от предполагаемых условий применения лопатки, волокна волокнистой арматуры лопатки могут быть из иного материала, нежели керамика, например из углерода, и матрица может быть из иного материала, нежели керамика, например из углерода или смолы, при этом изобретение, естественно, также применимо к изготовлению лопаток из композиционного материала с органической матрицей.

Claims (17)

1. Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру, включающий:
выполнение трехмерного ткачества цельной волокнистой заготовки;
придание формы волокнистой заготовке с получением цельной волокнистой преформы, имеющей первую часть, образующую преформу хвостовика и пера лопатки, по меньшей мере одну вторую часть, образующую преформу внутренней полки лопатки и/или гребешков наружной полки лопатки, и по меньшей мере одну третью часть, образующую преформу арматуры внутренней полки лопатки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки; и
уплотнение волокнистой преформы матрицей с получением лопатки из композиционного материала, имеющей волокнистую арматуру, образованную преформой и уплотненную матрицей, и образующей цельную деталь со встроенными в нее внутренней и/или наружной полкой(ами).
2. Способ по п. 1, при этом в продольном направлении, соответствующем продольному направлению изготавливаемой волокнистой заготовки, эта волокнистая заготовка включает:
первую группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом, образуя первую часть заготовки, соответствующую преформе хвостовика и пера лопатки;
вторую группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом по меньшей мере локально, образуя по меньшей мере одну вторую часть заготовки, соответствующую преформе внутренней полки лопатки и/или гребешков наружной полки лопатки; и
третью группу из множества слоев нитей, которые связаны друг с другом по меньшей мере локально, образуя по меньшей мере одну третью часть заготовки, соответствующую преформе арматуры внутренней полки лопатки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки;
при этом нити первой группы слоев нитей не связаны с нитями второй и третьей групп слоев нитей; и
при этом первая группа слоев нитей пересекается нитями второй и третьей групп слоев нитей на уровне упомянутой или каждой второй части волокнистой заготовки и на уровне упомянутой или каждой третьей части волокнистой заготовки.
3. Способ по п. 2, при этом волокнистую заготовку ткут с непрерывными второй и третьей группами слоев нитей, а придание формы волокнистой заготовке включает устранение отрезанием тех частей второй и третьей групп слоев нитей, которые лежат снаружи от упомянутой или каждой второй части волокнистой заготовки и от упомянутой или каждой третьей части волокнистой заготовки.
4. Способ по п. 2, при этом вторая и третья группы слоев нитей пересекают первую группу слоев нитей в одном и том же направлении.
5. Способ по п. 2, при этом вторая и третья группы слоев нитей пересекают первую группу слоев нитей в противоположных направлениях.
6. Способ по п. 1, при этом в первой части волокнистой заготовки и в направлении, соответствующем тому направлению, вдоль которого простирается профиль пера переменной толщины в изготавливаемой лопатке, число слоев нитей в первой группе слоев нитей постоянно.
7. Способ по п. 6, при этом нити первой группы слоев нитей имеют переменный номер.
8. Способ по п. 6, при этом плотность переплетения нитей первой группы слоев нитей переменна.
9. Способ по п. 1, при этом трехмерное ткачество используют для изготовления полосы, содержащей последовательность волокнистых заготовок.
10. Способ по п. 1, при этом заготовки ткут так, что их продольное направление, соответствующее продольному направлению изготавливаемых лопаток, простирается в направлении утка.
11. Способ по п. 1, при этом заготовки ткут так, что их продольное направление, соответствующее продольному направлению изготавливаемых лопаток, простирается в направлении основы.
12. Лопатка турбомашины из композиционного материала, содержащего полученную трехмерным ткачеством нитей и уплотненную матрицей волокнистую арматуру, включающая первую часть, образующую хвостовик и перо лопатки и составляющую единое целое с:
по меньшей мере одной второй частью, образующей внутреннюю полку лопатки и/или гребешки наружной полки лопатки; и
по меньшей мере одной третьей частью, образующей арматуру внутренней полки и/или обтекаемых выступов наружной полки лопатки;
при этом части волокнистой арматуры, соответствующие первой, второй и третьей частям лопатки, являются взаимно переплетающимися, по меньшей мере частично, с нитями первой части волокнистой арматуры, проникающими во вторую часть волокнистой арматуры.
13. Лопатка по п. 12, при этом она выполнена из композиционного материала с керамической матрицей.
14. Лопатка по п. 12, при этом нити, образующие ту часть волокнистой арматуры, которая соответствует второй и третьей частям лопатки, пересекают ту часть волокнистой арматуры, которая соответствует первой части лопатки.
15. Лопатка по п. 12, при этом перо лопатки имеет профиль переменной толщины, вдоль которого часть волокнистой арматуры, соответствующая первой части лопатки, имеет постоянное число слоев нитей, простирающихся в продольном направлении лопатки и обладающих переменными номером и/или плотностью переплетения.
16. Лопатка по п. 12, при этом перо лопатки имеет профиль переменной толщины, вдоль которого часть волокнистой арматуры, соответствующая первой части лопатки, имеет переменное число слоев нитей, простирающихся в продольном направлении лопатки.
17. Турбомашина, оснащенная по меньшей мере одной лопаткой по любому из пп. 12-16 или изготовленная способом по любому из пп. 1-11.
RU2012129978/06A 2009-12-14 2010-12-10 Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина RU2552652C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0958931 2009-12-14
FR0958931A FR2953885B1 (fr) 2009-12-14 2009-12-14 Aube de turbomachine en materiau composite et procede pour sa fabrication
PCT/FR2010/052666 WO2011080443A1 (fr) 2009-12-14 2010-12-10 Aube de turbomachine en materiau composite et procede pour sa fabrication

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012129978A RU2012129978A (ru) 2014-01-27
RU2552652C2 true RU2552652C2 (ru) 2015-06-10

Family

ID=42357264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129978/06A RU2552652C2 (ru) 2009-12-14 2010-12-10 Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9605543B2 (ru)
EP (1) EP2513427B1 (ru)
CN (1) CN102782256B (ru)
BR (1) BR112012014326B1 (ru)
CA (1) CA2784303C (ru)
FR (1) FR2953885B1 (ru)
RU (1) RU2552652C2 (ru)
WO (1) WO2011080443A1 (ru)

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9062562B2 (en) 2008-11-28 2015-06-23 Herakles Composite material turbomachine engine blade or vane, compressor stator segment or turbine nozzle segment incorporating such vanes and method for manufacturing same
FR2979573B1 (fr) * 2011-09-07 2017-04-21 Snecma Procede de fabrication d'un secteur de distributeur de turbine ou redresseur de compresseur en materiau composite pour turbomachine et turbine ou compresseur incorporant un distributeur ou un redresseur forme de tels secteurs
US9506355B2 (en) 2009-12-14 2016-11-29 Snecma Turbine engine blade or vane made of composite material, turbine nozzle or compressor stator incorporating such vanes and method of fabricating same
US9033673B2 (en) 2010-06-28 2015-05-19 Herakles Turbomachine blade or vane having complementary asymmetrical geometry
US9045992B2 (en) 2010-06-28 2015-06-02 Herakles Turbomachine blades or vanes having complementary even/odd geometry
US8662855B2 (en) * 2010-08-31 2014-03-04 United Technologies Corporation Integrally woven composite fan blade using progressively larger weft yarns
FR2976968B1 (fr) 2011-06-21 2015-06-05 Snecma Piece de turbomachine formant redresseur de compresseur ou distributeur de turbine et procede pour sa fabrication
FR2978197B1 (fr) 2011-07-22 2015-12-25 Snecma Distributeur de turbine de turbomachine et turbine comportant un tel distributeur
FR2979662B1 (fr) 2011-09-07 2013-09-27 Snecma Procede de fabrication d'un secteur de distributeur de turbine ou redresseur de compresseur en materiau composite pour turbomachine et turbine ou compresseur incorporant un distributeur ou un redresseur forme de tels secteurs
FR2981602B1 (fr) * 2011-10-25 2017-02-17 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication d'un secteur de distributeur de turbine ou redresseur de compresseur en materiau composite pour turbomachine et turbine ou compresseur incorporant un distributeur ou un redresseur forme de tels secteurs
FR2983193B1 (fr) 2011-11-30 2014-05-09 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece en materiau cmc
FR2983428B1 (fr) * 2011-12-01 2014-01-17 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite a plates-formes integrees
FR2983519B1 (fr) 2011-12-01 2015-07-24 Snecma Propulsion Solide Aube de turbine a pale creuse en materiau composite, turbine ou compresseur ayant un distributeur ou redresseur forme de telles aubes et turbomachine les comprenant
JP6038178B2 (ja) * 2012-01-09 2016-12-07 スネクマ 複合材料で作成され、プラットフォームが一体化されたタービンエンジンブレード用の繊維プリフォーム、およびそれを作成する方法
JP6035826B2 (ja) * 2012-04-10 2016-11-30 株式会社Ihi タービン翼として用いるセラミックス基複合部材およびその製造方法
FR2989977B1 (fr) 2012-04-26 2014-05-23 Snecma Ebauche fibreuse tissee en une seule piece par tissage tridimensionnel pour la realisation d'une plate-forme a caisson ferme pour soufflante de turbomachine en materiau composite
FR2995933B1 (fr) * 2012-09-26 2014-10-17 Snecma Aube pour turbomachine en materiau composite a pied en forme de bulbe
US10131073B2 (en) 2012-11-13 2018-11-20 Safran Aircraft Engines Monobloc blade preform and module for a turbo machine intermediate casing
CA2896753A1 (en) 2013-03-05 2015-04-02 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Composite gas turbine engine blade having multiple airfoils
WO2014151066A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Chamberlain Adam L Fiber architecture optimization for ceramic matrix composites
GB201305180D0 (en) 2013-03-21 2013-05-01 Rolls Royce Plc A composite aerofoil vane
US9926651B2 (en) 2013-09-04 2018-03-27 Biteam Ab Method and means for weaving, 3D fabric items thereof and their use
US9664053B2 (en) * 2014-02-12 2017-05-30 Teledyne Scientific & Imaging, Llc Integral textile structure for 3-D CMC turbine airfoils
FR3017866B1 (fr) * 2014-02-24 2016-04-08 Herakles Piece en materiau composite oxyde/oxyde a renfort 3d et son procede de fabrication
FR3018308B1 (fr) 2014-03-06 2016-04-08 Herakles Secteur de stator pour turbomachine et son procede de fabrication
FR3021349B1 (fr) 2014-05-22 2021-07-02 Herakles Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite, aube ainsi obtenue et turbomachine l'incorporant
JP6372210B2 (ja) * 2014-07-14 2018-08-15 株式会社Ihi セラミックス基複合材料よりなるタービン静翼
CN105315475B (zh) * 2014-07-16 2018-05-04 合复新材料科技(无锡)有限公司 纤维增强树脂复合材料及其制备方法和用途
FR3037097B1 (fr) * 2015-06-03 2017-06-23 Snecma Aube composite comprenant une plateforme munie d'un raidisseur
FR3032145B1 (fr) * 2015-01-29 2017-02-10 Snecma Procede de fabrication d'une pale d'helice
FR3032648B1 (fr) * 2015-02-16 2017-03-03 Herakles Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite
FR3035678B1 (fr) * 2015-04-29 2017-05-12 Snecma Aube munie de plateformes possedant une jambe de retenue
FR3041343B1 (fr) * 2015-09-18 2021-04-02 Snecma Piece en materiau composite
US10995040B2 (en) 2016-03-14 2021-05-04 Rolls-Royce High Temperature Composites, Inc. Ceramic matrix composite components having a deltoid region and methods for fabricating the same
US10767501B2 (en) * 2016-04-21 2020-09-08 General Electric Company Article, component, and method of making a component
FR3063448B1 (fr) * 2017-03-01 2019-04-05 Safran Aircraft Engines Preforme et aube monobloc pour turbomachine
US10480108B2 (en) 2017-03-01 2019-11-19 Rolls-Royce Corporation Ceramic matrix composite components reinforced for managing multi-axial stresses and methods for fabricating the same
FR3067367B1 (fr) * 2017-06-13 2019-07-26 Safran Ceramics Procede de fabrication d'une piece en materiau composite
FR3080145B1 (fr) 2018-04-17 2020-05-01 Safran Aircraft Engines Distributeur en cmc avec reprise d'effort par une pince etanche
FR3080146B1 (fr) 2018-04-17 2021-04-02 Safran Aircraft Engines Distributeur en cmc avec reprise d'effort
FR3097264B1 (fr) 2019-06-12 2021-05-28 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec reprise d’effort
FR3098246B1 (fr) 2019-07-04 2022-08-26 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec reprise d’effort
FR3098435B1 (fr) * 2019-07-10 2021-07-23 Safran Ceram Procédé de fabrication d’une préforme fibreuse de renfort de pièces en matériau composite à forte variation locale d’épaisseur
CN110588013B (zh) * 2019-08-30 2021-07-16 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种多功能一体化复合材料的复合成形方法
FR3102795B1 (fr) 2019-10-31 2022-06-17 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec reprise d’effort
US11333037B2 (en) * 2020-02-06 2022-05-17 Raytheon Technologies Corporation Vane arc segment load path
FR3108673B1 (fr) 2020-03-27 2023-02-17 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine a distributeur en cmc avec panachage de mats pleins a la couronne
FR3114348B1 (fr) 2020-09-23 2022-09-16 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec reprise d’effort
EP4008702A1 (en) 2020-12-03 2022-06-08 Raytheon Technologies Corporation Ceramic matrix composite with fibers having a specific coating
FR3121707B1 (fr) 2021-04-12 2024-01-05 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec reprise d’effort et ajustement de position
FR3122697B1 (fr) 2021-05-06 2024-04-05 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec maintien en position radiale
FR3123683B1 (fr) 2021-06-02 2023-06-02 Safran Aircraft Engines Turbine de turbomachine à distributeur en CMC avec pièce de calage
FR3127019A1 (fr) 2021-09-14 2023-03-17 Safran Aircraft Engines Distributeur en CMC dont l’étanchéité est améliorée et Turbine de turbomachine associée

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632460A (en) * 1967-06-24 1972-01-04 Rolls Royce Epicyclic weaving of fiber discs
US5854154A (en) * 1995-12-15 1998-12-29 Westinghouse Electric Corporation Process of making oxide ceramic composites
EP1526285A1 (fr) * 2003-10-20 2005-04-27 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procédé de fabrication
RU2280767C2 (ru) * 2004-10-14 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Способ изготовления рабочего колеса турбины из композиционных материалов

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2640258B1 (fr) 1988-05-10 1991-06-07 Europ Propulsion Procede de fabrication de materiaux composites a renfort en fibres de carbure de silicium et a matrice ceramique
US5792402A (en) * 1996-03-13 1998-08-11 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Method of manufacturing carbon fiber reinforced carbon composite valves
DE69706587T2 (de) * 1996-03-29 2002-07-11 Toshiba Kawasaki Kk Keramikmatrix-Verbundwerkstoff und Verfahren zur Herstellung desselben
FR2817192B1 (fr) * 2000-11-28 2003-08-08 Snecma Moteurs Ensemble forme par au moins une pale et une plate-forme de fixation de la pale, pour une turbomachine, et procede pour sa fabrication
JP3978766B2 (ja) * 2001-11-12 2007-09-19 株式会社Ｉｈｉ バンド部付きセラミックス基複合部材とその製造方法
US6821087B2 (en) * 2002-01-21 2004-11-23 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Flow-rectifying member and its unit and method for producing flow-rectifying member
DE10334342A1 (de) 2003-07-29 2005-02-24 Mtu Aero Engines Gmbh Fasergelege und Verfahren zur Herstellung desselben
FR2887601B1 (fr) 2005-06-24 2007-10-05 Snecma Moteurs Sa Piece mecanique et procede de fabrication d'une telle piece
US7510379B2 (en) * 2005-12-22 2009-03-31 General Electric Company Composite blading member and method for making
FR2939130B1 (fr) 2008-11-28 2011-09-16 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece de forme de forme complexe en materiau composite.
FR2939129B1 (fr) 2008-11-28 2014-08-22 Snecma Propulsion Solide Aube de turbomachine en materiau composite et procede pour sa fabrication.
US9506355B2 (en) * 2009-12-14 2016-11-29 Snecma Turbine engine blade or vane made of composite material, turbine nozzle or compressor stator incorporating such vanes and method of fabricating same
US9045992B2 (en) * 2010-06-28 2015-06-02 Herakles Turbomachine blades or vanes having complementary even/odd geometry

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3632460A (en) * 1967-06-24 1972-01-04 Rolls Royce Epicyclic weaving of fiber discs
US5854154A (en) * 1995-12-15 1998-12-29 Westinghouse Electric Corporation Process of making oxide ceramic composites
EP1526285A1 (fr) * 2003-10-20 2005-04-27 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procédé de fabrication
RU2280767C2 (ru) * 2004-10-14 2006-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" Способ изготовления рабочего колеса турбины из композиционных материалов

Also Published As

Publication number Publication date
EP2513427A1 (fr) 2012-10-24
WO2011080443A1 (fr) 2011-07-07
BR112012014326A2 (pt) 2016-07-05
BR112012014326B1 (pt) 2020-04-28
RU2012129978A (ru) 2014-01-27
CA2784303A1 (fr) 2011-07-07
US20130089429A1 (en) 2013-04-11
CN102782256B (zh) 2015-06-10
EP2513427B1 (fr) 2018-02-07
CN102782256A (zh) 2012-11-14
CA2784303C (fr) 2018-10-30
FR2953885A1 (fr) 2011-06-17
US9605543B2 (en) 2017-03-28
FR2953885B1 (fr) 2012-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2552652C2 (ru) Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина
CA2744896C (en) Composite material turbomachine engine vane and method for manufacturing same
RU2608422C2 (ru) Способ изготовления композитных лопаток турбинного двигателя со встроенными полками
JP5599865B2 (ja) 複合材料から作られるターボ機械ブレードを製造する方法
RU2519116C2 (ru) Способ изготовления детали сложной формы из композиционного материала
RU2562983C2 (ru) Лопатка турбомашины с четной или нечетной дополняющей геометрией и способ ее изготовления
US9045992B2 (en) Turbomachine blades or vanes having complementary even/odd geometry
RU2586423C2 (ru) Лопатка турбинного двигателя с встроенным хвостовиком, изготовленная из композиционного материала
US9506355B2 (en) Turbine engine blade or vane made of composite material, turbine nozzle or compressor stator incorporating such vanes and method of fabricating same
RU2553872C2 (ru) Лопатка турбомашины с асимметричной дополняющей геометрией
US20200232331A1 (en) Method for manufacturing a turbine engine vane made of a composite material, resulting vane and turbine engine including same
JP2014518976A (ja) 複合材料製の脚付きブレードを備えたターボ機械のロータ
CN108367524B (zh) 制造具有与一个或多个平台形成一体的主体的复合材料部件的方法
CN107002497B (zh) 包括交错式附连突缘的用于气体涡轮发动机的复合材料制导向叶片
US20240133086A1 (en) Fibrous texture for a thin-edged composite blade
CN116802046A (zh) 用于制造具有集成附接凸耳和平台的由复合材料制成的叶片的方法