RU2566696C2 - Способ изготовления массивной детали - Google Patents

Способ изготовления массивной детали Download PDF

Info

Publication number
RU2566696C2
RU2566696C2 RU2013105721/02A RU2013105721A RU2566696C2 RU 2566696 C2 RU2566696 C2 RU 2566696C2 RU 2013105721/02 A RU2013105721/02 A RU 2013105721/02A RU 2013105721 A RU2013105721 A RU 2013105721A RU 2566696 C2 RU2566696 C2 RU 2566696C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metal
fibrous
carried out
threads
reinforcing element
Prior art date
Application number
RU2013105721/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013105721A (ru
Inventor
Брюно Жак Жерар ДАМБРИН
Тьерри ГОДОН
Ален Робер Ив ПЕРРУ
Original Assignee
Снекма
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=45468979&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2566696(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from FR1055686A external-priority patent/FR2962483B1/fr
Priority claimed from FR1055685A external-priority patent/FR2962482B1/fr
Application filed by Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2013105721A publication Critical patent/RU2013105721A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2566696C2 publication Critical patent/RU2566696C2/ru

Links

Images

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D25/00Woven fabrics not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02Selection of particular materials
    • F04D29/023Selection of particular materials especially adapted for elastic fluid pumps
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like blades, e.g. for turbines; Upsetting of blade roots
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12Both compacting and sintering
    • B22F3/14Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15Hot isostatic pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/021Isostatic pressure welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04Making 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C47/00Making alloys containing metallic or non-metallic fibres or filaments
    • C22C47/02Pretreatment of the fibres or filaments
    • C22C47/06Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element
    • C22C47/062Pretreatment of the fibres or filaments by forming the fibres or filaments into a preformed structure, e.g. using a temporary binder to form a mat-like element from wires or filaments only
    • C22C47/066Weaving wires
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D1/00Woven fabrics designed to make specified articles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/147Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/282Selecting composite materials, e.g. blades with reinforcing filaments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
    • F04D29/321Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps for axial flow compressors
    • F04D29/324Blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B29C65/4805Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
    • B29C65/483Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
    • B29C65/484Moisture curing adhesives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/10Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/12Joint cross-sections combining only two joint-segments; Tongue and groove joints; Tenon and mortise joints; Stepped joint cross-sections
    • B29C66/124Tongue and groove joints
    • B29C66/1246Tongue and groove joints characterised by the female part, i.e. the part comprising the groove
    • B29C66/12461Tongue and groove joints characterised by the female part, i.e. the part comprising the groove being rounded, i.e. U-shaped or C-shaped
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/10Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/12Joint cross-sections combining only two joint-segments; Tongue and groove joints; Tenon and mortise joints; Stepped joint cross-sections
    • B29C66/124Tongue and groove joints
    • B29C66/1246Tongue and groove joints characterised by the female part, i.e. the part comprising the groove
    • B29C66/12463Tongue and groove joints characterised by the female part, i.e. the part comprising the groove being tapered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05Particular design of joint configurations
    • B29C66/301Three-dimensional joints, i.e. the joined area being substantially non-flat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721Fibre-reinforced materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/08Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082Blades, e.g. for helicopters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/28Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288Protective coatings for blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/32Application in turbines in gas turbines
    • F05D2220/325Application in turbines in gas turbines to drive unshrouded, high solidity propeller
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/36Application in turbines specially adapted for the fan of turbofan engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/10Stators
    • F05D2240/12Fluid guiding means, e.g. vanes
    • F05D2240/121Fluid guiding means, e.g. vanes related to the leading edge of a stator vane
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00Components
    • F05D2240/20Rotors
    • F05D2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05D2240/303Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor related to the leading edge of a rotor blade
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/10Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/13Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
    • F05D2300/133Titanium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/60Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05D2300/614Fibres or filaments
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00Materials; Properties thereof
    • F05D2300/70Treatment or modification of materials
    • F05D2300/702Reinforcement
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к изготовлению деталей из волокнистой объемной структуры. Способ изготовления массивной детали включает этап тканья волокнистой объемной структуры из металлических прядей, образованных множеством металлических нитей, скрученных между собой вокруг продольной оси пряди, и этап изостатического прессования в горячем состоянии упомянутой волокнистой структуры с обеспечением спекания металлических прядей упомянутой волокнистой структуры. Обеспечивается изготовление массивных деталей сложной формы толщиной в несколько миллиметров. 14 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

Настоящее изобретение касается способа изготовления массивной детали, такой, например, как металлический усилительный элемент лопатки турбомашины.
В частности, изобретение касается способа изготовления металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины.
Изобретение относится к области турбомашин и, в частности, области лопаток вентилятора из композитного или металлического материала, турбомашины, передняя кромка которых содержит металлический структурный усилительный элемент.
Однако изобретение применимо также к изготовлению металлического усилительного элемента, предназначенного для усиления передней кромки или задней кромки лопатки любого типа турбомашины, наземной или авиационной, и, в частности, турбинного двигателя вертолета или турбореактивного двигателя самолета, а также к винтам, таким как сдвоенные винты противовращения без обтекателей (на англ.яз. «open rotor» - открытый ротор).
Изобретение применимо также к изготовлению любых массивных деталей геометрически сложной формы.
Напомним, что передняя кромка соответствует передней части аэродинамического профиля, которая встречается с потоком воздуха и которая разделяет поток воздуха на поток воздуха по внутренней поверхности и поток воздуха по спинке. Задняя кромка соответствует задней части аэродинамического профиля, где встречаются внутренний и внешний потоки.
Лопатки турбомашины, и, в частности, лопатки вентилятора, испытывают значительные механические напряжения, связанные, в частности, со скоростью вращения, и должны удовлетворять точным условиям веса и габаритных размеров. Вследствие этого, используют лопатки из композитных материалов, которые являются более легкими и которые обладают лучшей теплостойкостью.
Известно выполнение лопаток вентилятора турбомашины из композитных материалов, снабженных металлическим структурным усилительным элементом, простирающимся по всей высоте лопатки и за ее передней кромкой, как упомянуто в документе ЕР1908919. Такой усилительный элемент позволяет защитить композитное лопаточное колесо при попадании инородного тела в вентилятор, такого, например, как птица, град либо также щебень.
В частности, металлический структурный усилительный элемент защищает переднюю кромку композитной лопатки при исключении рисков расслоения, разрыва нитей, либо также неисправности, вызванной расслоением волокно/основа.
Классическим образом, лопатка турбомашины включает аэродинамическую поверхность, простирающуюся в первом направлении между передней кромкой и задней кромкой, и во втором направлении, по существу, перпендикулярном первому направлению, между ножкой и вершиной лопатки. Металлический структурный усилительный элемент охватывает форму передней кромки аэродинамической поверхности лопатки и простирается в первом направлении за переднюю кромку аэродинамической поверхности лопатки для охвата профиля внутренней поверхности и спинки лопатки, и во втором направлении - между ножкой и вершиной лопатки.
Известным образом металлический структурный усилительный элемент является металлической деталью из титана, выполненной полностью путем фрезеровки из одного блока материала.
Однако металлический усилительный элемент передней кромки лопатки является сложной в изготовлении деталью, требующей многочисленных повторяющихся операций и сложных инструментов и имеющей значительную стоимость изготовления.
Известно изготовление массивных деталей и, в частности, металлических усилительных элементов лопаток турбомашины из волокнистой металлической объемной структуры путем тканья металлических нитей и способа изостатического прессования в горячем состоянии в оборудовании, вызывающем спекание металлических нитей металлической волокнистой структуры для получения массивной детали; этот способ описан в заявке на патент FR20080058996.
Классически тканье волокнистой структуры выполнено с помощью тканья металлических нитей основы и уточных нитей, при этом диаметр нитей составляет порядка нескольких десятых долей миллиметра, обычно от 0,05 мм до 0,3 мм.
Тканье волокнистой структуры становится сложным и трудным и даже трудно реализуемым, если необходимо изготовить более толстую металлическую волокнистую структуру с более значительным диаметром металлических нитей, обычно диаметром, превышающим 0,4 мм.
Действительно, становится трудно обеспечить достаточную деформацию нитей основы и утка для обеспечения тканья нитей, в частности, из титана, диаметром, превышающим 0,4 мм.
Решение для уменьшения жесткости нитей заключается в осуществлении термической обработки нитей для уменьшения их жесткости. Однако, эта термическая обработка в присутствии кислорода неприемлема для нитей из титана, так как она вызывает окисление титановых нитей, что ухудшает качество детали, изготовленной путем изостатического прессования в горячем состоянии.
Для исключения этого недостатка решение заключается в осуществлении термической обработки в вакууме, то есть при отсутствии кислорода. Это решение позволяет избавиться от проблемы окисления титана, но, однако, оно приводит к трудностям осуществления и технического обслуживания, так как все операции должны проводиться в вакууме.
Наконец, использование нитей малых диаметров (то есть меньших 0,4 мм) требует изготовления многочисленных волокнистых структур (малой толщины) путем тканья, затем наложения одних на другие для получения достаточной толщины для изготовления детали путем уплотнения в горячем состоянии. Чем более массивна деталь, тем большее количество волокнистых структур будет необходимо для изготовления детали, что, следовательно, увеличивает количество операций и стоимость изготовления такой детали.
Задачей изобретения является решение упомянутых выше проблем и разработка способа, позволяющего изготовить массивные детали сложной формы толщиной в несколько миллиметров быстро и просто, упрощая совокупность этапов технологического процесса изготовления и уменьшая стоимость изготовления такой детали.
Для решения этой задачи предлагается способ изготовления массивной детали, последовательно включающий:
- этап тканья объемной волокнистой структуры путем тканья, причем упомянутое тканье осуществляется из металлических прядей, образованных множеством скрученных между собой одиночных металлических нитей вокруг продольной оси пряди;
- этап изостатического прессования в горячем состоянии упомянутой волокнистой структуры, вызывающего спекание металлических прядей упомянутой волокнистой структуры для получения массивной детали.
Под металлической прядью понимают совокупность металлических нитей, скрученных между собой для образования металлического шнура.
Под массивной деталью понимают моноблочную деталь, не содержащую полых частей и без присоединенных частей.
Благодаря изобретению можно изготовить массивную деталь сложной формы, такую как усилительный элемент лопатки турбомашины, который является скрученной и изогнутой деталью, простым и быстрым способом тканья волокнистой структуры, образующей предварительную форму металлического усилительного элемента, и способом прессования или изостатического уплотнения в горячем состоянии (HIP - Hot Isostatic Pressing - на англ. яз.), позволяющим получить плотную беспористую деталь путем комбинации пластической деформации, текучести и диффузионной сварки.
Благодаря способу по изобретению волокнистая структура является упругой структурой, легко деформируемой вручную. Волокнистая структура может быть также пластически деформирована вручную, например, сгибанием, что позволяет придать форму вручную в холодном состоянии (т.е. при температуре окружающей среды) волокнистой структуре в процессе ее установки в оборудовании.
Деформация волокнистой структуры вручную в холодном состоянии позволяет исключить тепловую деформацию под действием источника окисления в кислородной среде титановых прядей, а также манипуляции любой сложности и техническое обслуживание титановой детали в процессе тепловой деформации в вакууме.
Тканье волокнистой структуры в виде гибких связей позволяет также избавиться от проблем значительной упругой деформации, связанных с жесткостью нитей на основе титана диаметром, превышающим 0,4 мм.
Так, деформация упругой волокнистой структуры осуществляется без использования фальцевального аппарата, без необходимости использования ковки в холодном и/или горячем состоянии с оборудованием, чтобы придать соответствующий угол волокнистой структуре.
Такой способ изготовления позволяет осуществить выполнение сложных деталей путем изготовления предварительных форм, вытканных их металлических прядей при уменьшении стоимости изготовления, в частности, путем уменьшения количества операций, необходимых для изготовления одной такой детали.
Способ изготовления массивной детали по изобретению может также отвечать одной или нескольким приведенным ниже характеристикам, рассматриваемым в отдельности или во всех технически возможных комбинациях:
- упомянутый этап тканья осуществляют из металлических прядей, образованных множеством металлических нитей, при этом диаметр каждой нити меньше 0,1 мм;
- упомянутый этап тканья осуществляют из металлических прядей диаметром, равным или превышающим 0,5 мм;
- упомянутый этап тканья осуществляют из металлических прядей диаметром, равным или превышающим 1 мм;
- упомянутый этап тканья осуществляют из металлических прядей, образованных множеством металлических титановых нитей или множеством металлических нитей из различных материалов;
- упомянутый этап тканья осуществляют из металлических прядей, образованных множеством металлических нитей различных диаметров;
- предварительно перед этапом изостатического прессования в горячем состоянии способ включает этап укладки в форму упомянутой волокнистой структуры, при этом укладка в форму осуществляется вручную;
- упомянутая укладка в форму упомянутой волокнистой структуры осуществляется в процессе укладки упомянутой волокнистой структуры в оснастку;
- предварительно перед указанным этапом изостатического прессования упомянутый способ включает этап очистки упомянутой волокнистой структуры;
- упомянутая массивная деталь является металлическим усилительным элементом передней кромки или задней кромки лопатки вентилятора турбомашины.
Объектом изобретения является также волокнистая структура, образованная тканьем металлических прядей, выполненных из множества металлических нитей, скрученных между собой вокруг продольной оси пряди.
Объектом изобретения является также способ изготовления полой массивной детали, включающий последовательно:
- этап тканья объемной волокнистой структуры посредством тканья металлических нитей и/или прядей;
- этап установки, по меньшей мере, одной временной вставки в упомянутую волокнистую структуру;
- этап изостатического прессования в изостатическом состоянии системы, образованной упомянутой волокнистой структурой и упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставкой, вызывающий спекание металлических нитей упомянутой волокнистой структуры вокруг упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки для получения одной массивной детали;
- этап химического травления упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки для того, чтобы растворить упомянутую вставку и образовать внутреннюю полость упомянутой массивной детали для получения полой массивной детали.
Под «временной вставкой» принимают вставку, которая не является постоянной, и которая необходима только для изготовления полого металлического усилительного элемента передней кромки. Таким образом, временная вставка отсутствует в металлическом усилительном элементе в его конечном состоянии, и никоим образом не влияет на механические характеристики металлического усилительного элемента.
Благодаря изобретению полая массивная деталь изготавливается просто и быстро путем тканья волокнистой структуры, образующего предварительную форму металлического усилительного элемента, и способом прессования или изостатического уплотнения в горячем состоянии (HIP - Hot Isostatic Pressing - на англ. яз.), позволяющим получить плотную и беспористую деталь комбинацией пластической деформации, текучести и диффузионной сварки.
Установка временной вставки в волокнистую структуру позволяет создать ограниченную зону, в которую металлический материал волокнистой структуры не может попасть в процессе этапа изостатического прессования в горячем состоянии. Эта вставка выполнена из материала, отличного от волокнистой структуры, затем растворяется путем химического воздействия для образования внутренней полости в массивной детали и получения, таким образом, облегченной детали.
Предпочтительно, полая массивная деталь является полым металлическим усилительным элементом передней кромки или задней кромки.
Такой способ изготовления позволяет также избавиться от сложного изготовления усилительного элемента путем механической обработки из массы материала фрезеровкой, протягиванием из плоских заготовок, что требует большого объема материала для изготовления и, следовательно, значительной стоимости запасов сырья и позволяет легко выполнить металлические усилительные элементы, соответствующие точным требованиям по массе и/или геометриям.
Способ изготовления полой массивной детали по изобретению может также соответствовать одной или нескольким нижеуказанным характеристикам, рассматриваемым индивидуально или во всех технически возможных комбинациях:
- упомянутая полая массивная деталь является полым металлическим усилительным элементом передней кромки или задней кромки лопатки вентилятора турбомашины или винта;
- перед упомянутым способом изостатического прессования в горячем состоянии упомянутый способ включает этап размещения упомянутой совокупности в оснастке;
- одновременно осуществляют размещение на месте упомянутой совокупности и размещение упомянутой совокупности в форме в упомянутой оснастке;
- упомянутый способ включает предшествующий этап предварительной деформации совокупности с помощью оснастки для деформации;
- предварительно перед этапом предварительного изостатического прессования упомянутый способ включает этап обезжиривания упомянутой совокупности;
- упомянутый этап химического воздействия осуществляют путем вымачивания упомянутой массивной детали в ванне с реактивом;
- упомянутый этап установки упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки осуществляют путем размещения на месте упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки между двумя предварительными независимыми формами, образующими упомянутую волокнистую структуру, выполненную в процессе тканья;
- упомянутый этап установки упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки осуществляют путем намотки предварительной однослойной формы, образующей упомянутую волокнистую структуру, выполненную в процессе тканья, вокруг упомянутой временной вставки;
- упомянутый этап установки, по меньшей мере, временной вставки осуществляют путем размещения упомянутой, по меньшей мере, одной временной вставки в полости через щель, предварительно сформированную в упомянутой однослойной предварительной форме, образующей упомянутую волокнистую структуру в процессе упомянутого этапа тканья упомянутой волокнистой структуры.
В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
- фиг. 1 изображает вид сбоку лопатки, содержащей структурный металлический усилительный элемент передней кромки, полученный способом осуществления по изобретению;
- фиг. 2 изображает частичный вид в разрезе первого варианта выполнения лопатки, содержащей структурный металлический усилительный элемент, полученный с помощью способа воплощения по изобретению, в плоскости разреза АА, изображенного на фиг. 1;
- фиг. 3 представляет синоптическую схему, изображающую основные этапы первого варианта выполнения структурного металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в соответствии со способом воплощения изобретения;
- фиг. 4 изображает частичный вид в разрезе металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в процессе первого этапа способа, изображенного на фиг. 3;
- фиг. 5 изображает частичный вид в разрезе металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в процессе второго этапа способа, изображенного на фиг. 3;
- фиг. 6 изображает частичный вид в разрезе металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в процессе третьего этапа способа, изображенного на фиг. 3;
- фиг. 7 изображает частичный вид в разрезе второго варианта изготовления лопатки, содержащей структурный металлический усилительный элемент передней кромки, полученный способом воплощения по изобретению, в плоскости разреза АА, изображенной на фиг. 1;
- фиг. 8 представляет синоптическую схему, изображающую основные этапы изготовления полого структурного металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в соответствии со способом воплощения изобретения;
- фиг. 9 изображает частичный вид в разрезе полого металлического усилительного элемента в процессе первого этапа способа, изображенного на фиг. 8;
- фиг. 10 изображает частичный вид в разрезе полого металлического усилительного элемента в процессе второго этапа способа, изображенного на фиг. 8;
- фиг. 11 изображает частичный вид полого металлического усилительного элемента в процессе третьего этапа способа, изображенного на фиг. 8;
- фиг. 12 изображает частичный вид полого металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в процессе четвертого этапа способа, изображенного на фиг. 8;
- фиг. 13 изображает частичный вид полого металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины в процессе пятого этапа способа, изображенного на фиг. 8.
На всех чертежах общие элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями, если нет иного уточнения.
Фиг. 1 изображает вид сбоку металлического структурного усилительного элемента передней кромки, полученного способом изготовления по изобретению.
Лопатка 10 является, например, подвижной лопаткой вентилятора турбомашины (не изображенной на чертеже).
Лопатка 10 имеет аэродинамическую поверхность 12, простирающуюся вдоль первого осевого направления 14 между передней кромкой 16 и задней кромкой 18, и вдоль второго радиального направления 20, по существу, перпендикулярного первому направлению 14 между ножкой 22 и вершиной 24.
Аэродинамическая поверхность 12 образует поверхность 13 спинки и внутреннюю поверхность 13 лопатки 10, а на фиг. 1 изображена только поверхность спинки 13 лопатки 10. Внутренняя поверхность 11 и спинка 13 образуют боковые поверхности лопатки 10, которые соединяют переднюю кромку 16 с задней кромкой 18 лопатки 10.
В этом варианте осуществления лопатка 10 является композитной лопаткой, полученной, обычно, драпировкой или волоконной тканой текстурой. Например, используемый композитный материал может являться соединением тканых углеродных волокон и полимерной основы, при этом соединение образовано литьем под давлением с помощью способа инжекции смолы типа RTM («Resin Transfer Molding»).
Лопатка 10 содержит структурный усилительный элемент 30, приклеенный на уровне ее передней кромки 16 и который простирается одновременно в первом направлении 14 за переднюю кромку 16 аэродинамической поверхности 12 лопатки 10 и во втором направлении 20 между ножкой 22 и вершиной 24 лопатки.
Как изображено на фиг. 2, структурный усилительный элемент 30 охватывает форму передней кромки 16 аэродинамической поверхности 12 лопатки 10, которую он продолжает для формирования передней кромки 31, называемой передней кромкой усилительного элемента.
Классическим образом, структурный усилительный элемент 30 является моноблочной деталью, имеющей, по существу, V-образную форму с основой 39, образующей переднюю кромку 31 и продолженную двумя боковыми фланцами 35 и 37, охватывающими соответственно внутреннюю поверхность 11 и спинку 13 аэродинамической поверхности 12 лопатки. Фланцы 35, 37 имеют утончающийся или истончающийся профиль в направлении задней кромки лопатки.
Основа 39 имеет внутренний скругленный профиль 33, предназначенный для охватывания формы передней кромки 16 лопатки 10.
Структурный элемент 30 является металлическим, предпочтительно, на основе титана. Свойством этого материала, действительно, является высокая способность поглощения ударной энергии. Усилительный элемент приклеен к лопатке 10 с помощью известного специалистам клея, например, цианакрилатный клей либо эпоксидный клей.
Такой тип структурного металлического усилительного элемента 30, используемый для усиления композитной лопатки турбомашины, в частности, описан в заявке на патент ЕР1908919.
Способ по изобретению позволяет осуществить, в частности, структурное усиление, такое, как изображено на фиг. 2, при этом фиг. 2 изображает усилительный элемент 30 в его конечном состоянии.
Фиг. 3 изображает синоптическую схему, иллюстрирующую основные этапы способа осуществления 200 по изобретению для изготовления металлического структурного усилительного элемента 30 передней кромки лопатки 10, изображенной на фиг. 1 и 2.
Первым этапом 210 способа осуществления 200 является этап тканья волокнистой объемной структуры 300 путем тканья металлических прядей 301, 302, изображенных на фиг. 4.
Этап 210 тканья позволяет выполнить одну или несколько объемных металлических волокнистых структур 300, позволяющих изготовить конечную деталь.
В этом плане волокнистая структура 300 образована множеством тканых прядей 301, 302, обязательно являющихся «нитями основы» и «уточными нитями».
Диаметр металлических прядей 301, 302 может изменяться в зависимости от нужд пользователя и толщины материала, необходимой для изготовления детали. Определение диаметра пряди осуществляется в зависимости от компромисса между гибкостью волокнистой структуры и необходимой толщиной материала в оснастке.
Диаметр прядей 301, 302 и природа образующих нитей может также изменяться, в частности, между прядями, способными формировать нити основы 301, и прядями, способными формировать уточные нити 302.
Металлические пряди 301, 302 образованы из множества скрученных металлических нитей, сплетенных или винтообразно скрученных вокруг продольной оси пряди. Предпочтительно, каждая из металлических нитей, образующих прядь, имеет диаметр, меньший 0,1 мм. Принципом изготовления металлических прядей является, предпочтительно, принцип изготовления металлических кабелей, сплетенных из скрученных металлических нитей.
Например, металлическая прядь 301, 302 содержит от 20 до 30 скрученных нитей.
Использование металлических прядей 301, 302, образованных множеством скрученных металлических нитей, позволяет, таким образом, получить упругую прядь, деформируемую вручную в холодном состоянии (т.е. при температуре окружающего воздуха).
При изготовлении металлических прядей диаметром, превышающим 0,5 мм и даже несколько миллиметров, металлические пряди 301, 302 остаются упругими для осуществления манипуляций с ними, их деформаций вручную и тканья волокнистой структуры 300 без затруднений.
Рисунки тканья волокнистой структуры 300 являются классическими рисунками тканья, используемыми, например, в области тканья композитных волокон, описанными, например, в заявке на патент ЕР1526285.
Металлические нити, используемые для изготовления прядей 301, 302, являются, в основном нитями на основе титана. Однако можно использовать в тканье нити на основе карбида кремния и титана (SiC-Ti), нити, покрытые бором (SiC-Bore), либо также карбидом кремния (SiC-SiC).
Второй этап 220 способа воплощения 200, проиллюстрированного на фиг. 5, является этапом размещения в форме волокнистой структуры 300 в оснастке 400. Предпочтительно, размещение в форме волокнистой структуры 300 осуществляется вручную в процессе ее размещения в оснастке 400.
Оснастка 400 содержит углубление (матрицу) 410 и отпечаток (пуансон) 420, соответствующий конечной форме изготовляемой детали.
Волокнистая структура 300, выполненная в процессе предыдущего этапа, легко деформируется вручную. Волокнистая структура 300 также пластически деформируется вручную, например, сгибанием, что позволяет уложить в форму волокнистую структуру 300 вручную в процессе ее размещения в оснастке.
Третий этап 230 способа изготовления является этапом изостатического прессования в горячем состоянии (HIP - Hot Isostatic Pressing - на англ. яз.) волокнистой структуры в оснастке, изображенный на фиг. 6.
Изостатическое прессование в горячем состоянии является широко используемым способом и известным для уменьшения пористости металлов, влияющим на плотность многих металлов, как и на керамику. Способ изостатического прессования позволяет улучшить, кроме того, механические свойства и эксплуатационные качества материалов.
Изостатическое прессование осуществляется при высокой температуре (классически от 400°С до 1400°С, и порядка 1000°С для титана) и при изостатическом давлении.
Так, использование тепла, комбинированного с внутренним прессованием, уничтожает полости волокнистой структуры 300, а также микропористость с помощью комбинации пластической деформации, текучести и диффузионной сварки для изготовления массивной детали 430.
В случае изготовления металлического усилительного элемента лопатки турбомашины массивная деталь 430 после этапа изостатического прессования имеет профили, внутренний и наружный, металлического усилительного элемента 30. Массивная деталь 430 затем вынимается из формы оснастки 400.
Этап изостатического прессования осуществляется в вакууме, предпочтительно во вторичном вакууме или в сварной оснастке, в которой осуществляют вторичный вакуум, либо в камере автоклава; выбор способа зависит от количества изготовляемых деталей. Вторичный вакуум позволяет исключить наличие кислорода в оснастке и на уровне волокнистой структуры, в процессе этапа изостатического прессования титана.
Оснастка выполнена из механического сплава или суперсплава, или сплава с высокими эксплуатационными свойствами.
Этап изостатического прессования может предварительно включать этап 235 очистки и/или химического травления упругой волокнистой структуры для удаления загрязнений, имеющихся в волокнистой структуре.
Предпочтительно, этап очистки от загрязнений осуществляется замачиванием волокнистой структуры в ванне с очищающим агентом или реактивом.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения, изображенным на фиг. 7-13, способ по изобретению позволяет изготовить структурный усилительный элемент, содержащий внутреннюю полость, как изображено на фиг. 7, иллюстрирующей второй пример осуществления усилительного элемента 130 в его конечном варианте.
Фиг. 8 представляет синоптическую схему, иллюстрирующую основные этапы второго варианта изготовления 1200 металлического структурного усилительного элемента 130 передней кромки лопатки 110, как изображено на фиг. 7.
Первый этап 1210 способа изготовления 1200 является этапом тканья объемной волокнистой структуры 1300 путем тканья металлических нитей.
Этот первый этап 1210 позволяет изготовить предварительную форму 1310, 1320 металлических нитей 1301, 1302, тканых в трех измерениях для образования волокнистой структуры, позволяющей ей сформировать предварительную форму конечной детали.
В первом варианте осуществления, изображенном на фиг. 9, волокнистая структура 1300 представляет собой многослойную структуру, образованную первой предварительной формой 1310, образующей внутренний фланец волокнистой структуры 1300, и второй предварительной формой 1320, образующей наружный фланец волокнистой структуры 1300. Под внутренним фланцем понимают часть волокнистой структуры 1300, предназначенную для формирования внутренней части металлического усилительного элемента в контакте с поверхностью 112 лопатки (фиг. 7), и под наружным фланцем - часть волокнистой структуры 1300, которая предназначена для формирования наружной части металлического усилительного элемента 130.
Рисунки тканья волокнистой структуры 1300 классически являются рисунками тканья, используемыми, например, в области тканья композитных волокон, как, например, рисунки тканья, описанные в заявке на патент ЕР1526285.
В этом плане волокнистая структура 1300 содержит множество нитей основы 1301 и множество уточных нитей 1302.
Номер металлических нитей, нити основы 1301 и/или уточной нити 1302, волокнистой структуры может изменяться в зависимости от нужд пользователя, жесткости и необходимой толщины материала металлического усилительного элемента 130.
Металлические нити, используемые для тканья волокнистой структуры 1300, в основном являются титановыми нитями. Однако в тканье из титановых нитей можно встроить нити на основе карбида кремния и титана (SiC-Ti), либо, кроме того, карбида кремния (SiC-SiC).
В соответствии с другим вариантом осуществления, волокнистая структура 1300 может быть образована множеством тканых прядей, обязательно являющихся «нитью основы» и «уточной нитью».
Диаметр металлических прядей может изменяться в зависимости от нужд пользователя и толщины материала, необходимой для изготовления детали. Определение диаметра пряди осуществляется в зависимости от компромисса между упругостью волокнистой структуры и необходимой толщиной материала в оснастке. Диаметр прядей и природа образующих их нитей могут также изменяться между прядями, предназначенными для образования нитей основы и уточных прядей, предназначенных для формирования уточных нитей. Металлические пряди образованы из множества металлических скрученных нитей, переплетенных или скрученных вокруг продольной оси пряди. Предпочтительно, каждая металлическая нить, образующая прядь, имеет диаметр, меньший 0,1 мм. Принцип изготовления металлических прядей является, предпочтительно, принципом изготовления металлических кабелей, сплетенных из скрученных металлических нитей. Например, металлическая прядь содержит от 20 до 30 скрученных нитей. Использование металлических прядей, образованных множеством скрученных металлических нитей, позволяет, таким образом, получить гибкую и деформируемую вручную прядь. Выполняя металлические пряди диаметром, превышающим 0,5 мм, и даже в несколько мм, металлические пряди остаются достаточно гибкими для манипулирования ими и их ручной деформации.
Металлические нити, используемые для изготовления прядей, являются, в основном, нитями на основе титана. Однако, возможно вплетение в тканье нитей на основе карбида кремния и титана (SiC-Ti), нитей, содержащих бор (SiC-Bore), либо, кроме того, карбид кремния (SiC-SiC).
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения волокнистая структура 300 является однослойной структурой, образованной единственной предварительно отформованной заготовкой.
Второй этап 1220 способа осуществления 1200 представляет собой этап введения вставки 150 в волокнистую структуру 1300, как изображено на фиг. 5.
Когда волокнистая структура 1300 образована двумя независимыми предварительно отформованными заготовками 1310, 1320, вставка 150 располагается между двумя предварительно отформованными заготовками, образующими два слоя тканья. В этом случае, может быть необходимым в процессе этого второго этапа 1220 соединение независимых предварительно отформованных заготовок 1310, 1320 так, чтобы удержать вставку 150 в необходимом положении.
Соединение двух независимых предварительно отформованных заготовок 1310, 1320 может быть осуществлено: нитями таким образом, чтобы осуществить сшивание между двумя независимыми предварительно отформованными заготовками, сваркой различных точек нитей прядей, либо также специфической геометрией тканья одной или нескольких предварительно отформованных заготовок, например, для формирования локального утолщения, способного сформировать упор и удержать вставку в нужном положении.
В соответствии с другим вариантом осуществления временная вставка может быть также прицеплена к одной или нескольким независимым предварительно отформованным заготовкам посредством клиньев, вставляемых в независимые предварительно отформованные заготовки 1310, 1320.
Наконец, временная вставка может просто удерживаться в оснастке без соединения независимых предварительно отформованных заготовок.
Когда волокнистая структура образована однослойной структурой, образованной единственной предварительно отформованной заготовкой, вставка может удерживаться путем намотки однослойной структуры вокруг вставки, либо проскальзыванием вставки в полость, предварительно выполненную в виде щели в однослойной структуре на этапе тканья.
Вставка 150 выполнена из материала, отличного от материала металлических нитей, используемых для тканья волокнистой структуры 1300. Вставка 150 выполнена из материала, способного выдерживать высокую температуру порядка 900°С, высокое давление порядка 1000 бар и который совместим с материалами нитей для тканья для того, чтобы не создавать загрязнений или окисления на волокнистой структуре 1300.
Материал вставки 150 должен также быть химически растворен с помощью химического агента.
Предпочтительно, вставка 150 выполнена из меди или из кварца, или из кремния.
Форма вставки, установленной в пористой структуре 1300, идентична форме конечной внутренней полости 14, изображенной на фиг. 7, и может соответствовать любому виду профиля.
Вставку 150 изготавливают независимо путем ковки, механической обработкой либо также литьем.
В соответствии с другим вариантом осуществления внутрь пористой структуры 1300 устанавливают несколько вставок 150.
Третий этап 1230 способа изготовления 1200 является этапом установки на место и формирования пористой системы 1500, образованной пористой структурой 1300 и вставкой 150 в оснастке 1400. Этот этап 1230 изображен, в частности, на фиг. 11. Оснастка 1400 содержит углубление 1410 (матрицу), соответствующее внешней конечной форме металлического усилительного элемента 130, и отпечаток 1420 (пуансон), соответствующий внутренней конечной форме металлического усилительного элемента передней кромки.
Способ изготовления 1200 может предварительно содержать перед третьим этапом установки на место волокнистой системы этап 1225 предварительной деформации в специальной оснастке. Этот этап предварительной деформации волокнистой системы может быть полезен, в частности, при использовании металлических нитей большого диаметра.
Когда тканье волокнистой структуры осуществляется с помощью гибких прядей, этап 1225 предварительной деформации не является обязательным. Действительно, использование прядей позволяет избавиться от значительной упругой деформации, связанной с жесткостью нитей на основе титана диаметром, превышающим 0,4 мм.
Четвертый этап 1240 способа изготовления 1200 является этапом изостатического прессования в горячем состоянии (HIP - Hot Isostatic Pressing на англ. яз.) волокнистой системы 1500 в оснастке 1400, изображенной на фиг. 12.
Изостатическое прессование в горячем состоянии является широко используемым способом уменьшения пористости и воздействия на плотность многочисленных металлов, а также керамик. Способ изостатического прессования позволяет, кроме того, улучшить механические свойства, эксплуатационную способность материалов.
Изостатическое прессование осуществляется при высокой температуре (классически от 400°С до 1400°С и порядка 1000°С для титана) и при изостатическом прессовании.
Так, использование тепла, комбинированного с внутренним давлением, уменьшает пустоты в волокнистой структуре 1300, а также микропористость посредством комбинации пластической деформации, текучести и диффузионной сварки для того, чтобы сформировать массивную деталь 1430.
Массивная деталь 1430, являющаяся результатом этапа изостатического прессования, содержит внутренний и наружный профили металлического усилительного элемента 130. Массивная деталь 1430 далее вынимается из отливочной формы оснастки 1400.
Этап изостатического прессования осуществляется в вакууме, предпочтительно, во вторичном вакууме или в сварочном оборудовании, в котором вторичный вакуум реализуется в емкости автоклава, при этом выбор способа зависит от количества изготавливаемых деталей. Вторичный вакуум позволяет исключить наличие кислорода в оснастке и на уровне волокнистой структуры в процессе этапа изостатического прессования титана.
Оборудование 1400 выполнено из механического сплава, называемого, суперсплавом или сплавом с высокими механическими свойствами.
Этап 1240 изостатического прессования может содержать предварительно этап 1235 чистки, обезжиривания и/или химического травления волокнистой системы 1500 для удаления имеющихся загрязнений волокнистой структуры 1300.
Предпочтительно, этап чистки от загрязнений осуществляется замачиванием волокнистой системы в ванне с чистящим агентом или реактивом.
Пятый этап 1250 способа изготовления 1200 является этапом химического травления вставки 150, установленной в материале массивной детали 1300, с помощью реактива, способного воздействовать на материал, из которого изготовлена вставка 150. Этот этап изображен на фиг. 13.
Химическое травление вставки 150 позволяет растворить вставку 150 таким образом, что пространство, освобожденное от растворенной вставки 50, образует внутреннюю полость 140 усилительного металлического элемента 130, изображенного на фиг. 7.
Предпочтительно, этап 1250 химического воздействия осуществляется замачиванием массивной детали 1430 в ванне, содержащей реактив, способный растворить ставку 150.
Реактивом, является, например, кислота или щелочь.
Предпочтительно, реактив способен растворить медь, кварц либо также кремний.
В соответствии с этими основными этапами изготовления и независимо от варианта осуществления изобретения способ по изобретению может также содержать этап финишной обработки и восстановления путем механической обработки массивной детали, получаемой на выходе из оборудования таким образом, чтобы получить усилительный элемент 30, 130. Этот этап восстановления включает:
- этап восстановления основы 39, 139 усилительного элемента 30, 130 таким образом, чтобы истончить, в частности, аэродинамический профиль передней кромки 31, 131;
- этап восстановления фланцев 35, 135, 37, 137; этот этап заключается, в частности, в обработке по заданному профилю фланцев 35, 135, 37, 137 и в истончении фланцев внутренней поверхности и спинки;
- этап финишной обработки позволяет получить требуемое состояние поверхности.
В соответствии с этими основными этапами осуществления способ по изобретению может также включать этапы неразрушающего контроля усилительного элемента 30, 130, позволяющего убедиться в геометрическом и металлургическом соответствии полученной системы. В качестве примера неразрушающего контроля может быть использован рентгеновский способ.
Настоящее изобретение было, в основном, описано с использованием металлических нитей на основе титана для изготовления прядей; однако, способ осуществления применим к использованию любого типа металлических нитей.
Способ по изобретению позволяет быстро изготовить детали со сложной геометрией и различными толщинами, изменяющимися, по существу, от 0,1 до 70 мм. Так, способ по изобретению позволяет изготовить как массивные детали, так и детали малой толщины.
Изобретение, в основном, было описано для изготовления металлического усилительного элемента композитной лопатки турбомашины; однако, изобретение применимо также для изготовления металлического усилительного элемента металлической лопатки турбомашины.
Изобретение, в частности, было описано для изготовления металлического усилительного элемента передней кромки лопатки турбомашины; однако, изобретение применимо также для изготовления металлического усилительного элемента задней кромки лопатки турбомашины, а также для изготовления металлического усилительного элемента композитного или металлического винта.
Другими преимуществами изобретения являются следующие:
- уменьшение стоимости изготовления;
- уменьшение времени изготовления;
- упрощение совокупности этапов технологического процесса изготовления;
- уменьшение стоимости материала.

Claims (15)

1. Способ изготовления массивной детали (430), последовательно включающий:
- этап (210) тканья волокнистой объемной структуры (300), причем упомянутое тканье осуществляют из металлических прядей (301, 302), образованных множеством металлических нитей, скрученных между собой вокруг продольной оси пряди;
- этап (230) изостатического прессования в горячем состоянии упомянутой волокнистой объемной структуры (300) с обеспечением спекания металлических прядей упомянутой волокнистой структуры (300) и получения массивной детали (430).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап (210) тканья осуществляют из металлических прядей (301, 302), образованных множеством металлических нитей, при этом диаметр каждой нити меньше 0,1 мм.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап (210) тканья осуществляют из металлических прядей (301, 302) диаметром равным или превышающим 0,5 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап (210) тканья осуществляют из металлических прядей (301, 302) диаметром равным или превышающим 1 мм.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап (210) тканья осуществляют из металлических прядей (301, 302), образованных множеством металлических титановых нитей или множеством металлических нитей из других материалов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутый этап тканья осуществляют из металлических нитей (301, 302), образованных множеством металлических нитей различных диаметров.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно перед упомянутым этапом (230) изостатического прессования в горячем состоянии проводят этап размещения в форме упомянутой волокнистой объемной структуры (300), при этом упомянутое размещение в форме осуществляют вручную.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что упомянутое размещение в форме волокнистой объемной структуры (300) осуществляют в процессе размещения на месте упомянутой волокнистой объемной структуры (300) в оснастке (400).
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что перед этапом (230) изостатического прессования в горячем состоянии проводят этап очистки (225) упомянутой волокнистой объемной структуры (300).
10. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что упомянутой массивной деталью (430) является металлический усилительный элемент (30) лопатки турбомашины.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что упомянутой массивной деталью (430) является металлический усилительный элемент (30) лопатки турбомашины.
12. Способ по одному из пп.1-8, 11, отличающийся тем, что упомянутой массивной деталью (430) является металлический усилительный элемент передней кромки или задней кромки вентилятора турбомашины или винта.
13. Способ по п.9, отличающийся тем, что упомянутой массивной деталью (430) является металлический усилительный элемент передней кромки или задней кромки вентилятора турбомашины или винта.
14. Способ по п.10, отличающийся тем, что упомянутой массивной деталью (430) является металлический усилительный элемент передней кромки или задней кромки вентилятора турбомашины или винта.
15. Волокнистая объемная структура (300) для изготовления массивной детали (430) способом по любому из пп.1-14, характеризующаяся тем, что она образована тканьем металлических прядей (301, 302), выполненных из множества металлических нитей, скрученных между собой вокруг продольной оси пряди.
RU2013105721/02A 2010-07-12 2011-07-11 Способ изготовления массивной детали RU2566696C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1055686A FR2962483B1 (fr) 2010-07-12 2010-07-12 Procede de realisation d?un renfort metallique creux d?aube de turbomachine
FR1055685A FR2962482B1 (fr) 2010-07-12 2010-07-12 Procede de realisation d?une piece massive
FR1055685 2010-07-12
FR1055686 2010-07-12
PCT/FR2011/051647 WO2012007682A1 (fr) 2010-07-12 2011-07-11 Procede de realisation d'une piece massive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013105721A RU2013105721A (ru) 2014-08-20
RU2566696C2 true RU2566696C2 (ru) 2015-10-27

Family

ID=45468979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105721/02A RU2566696C2 (ru) 2010-07-12 2011-07-11 Способ изготовления массивной детали

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9315927B2 (ru)
EP (1) EP2593254B1 (ru)
JP (1) JP6026411B2 (ru)
CN (1) CN103153505A (ru)
BR (1) BR112013000839B1 (ru)
CA (1) CA2804957C (ru)
RU (1) RU2566696C2 (ru)
WO (1) WO2012007682A1 (ru)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2965202B1 (fr) * 2010-09-28 2012-10-12 Snecma Procede de fabrication d'une piece et piece massive composite obtenue par ce procede
FR2970715B1 (fr) * 2011-01-21 2014-10-17 Snecma Structure fibreuse tissee multicouches ayant une partie tubulaire creuse, procede de fabrication et piece composite la comportant
FR2972124B1 (fr) * 2011-03-01 2014-05-16 Snecma Procede de realisation d'une piece metallique telle qu'un renfort d'aube de turbomachine
FR2985208B1 (fr) * 2011-12-28 2014-09-19 Snecma Procede de fabrication d'une piece et piece obtenue par ce procede
FR2989991B1 (fr) * 2012-04-30 2016-01-08 Snecma Renfort structurel metallique d'aube de turbomachine
EP3019711B1 (en) 2013-07-09 2023-11-01 RTX Corporation Plated polymer nosecone
US10227704B2 (en) * 2013-07-09 2019-03-12 United Technologies Corporation High-modulus coating for local stiffening of airfoil trailing edges
US10927843B2 (en) 2013-07-09 2021-02-23 Raytheon Technologies Corporation Plated polymer compressor
WO2015006406A1 (en) 2013-07-09 2015-01-15 United Technologies Corporation Plated tubular lattice structure
US11268526B2 (en) 2013-07-09 2022-03-08 Raytheon Technologies Corporation Plated polymer fan
CN104002101A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 华南理工大学 一种长纤维织构组织金属材料的制造方法
CN104178914A (zh) * 2014-07-30 2014-12-03 华南理工大学 一种将长纤维丝材编织成形制造结构件的方法
GB201700614D0 (en) * 2017-01-13 2017-03-01 Rolls Royce Plc A method of manufacturing a component
CN112890578A (zh) 2017-08-09 2021-06-04 沙克忍者运营有限责任公司 烹饪系统
CN109723671A (zh) * 2017-10-27 2019-05-07 中国航发商用航空发动机有限责任公司 一种复合材料风扇叶片金属加强边的制造方法
US11421538B2 (en) * 2020-05-12 2022-08-23 Rolls-Royce Corporation Composite aerofoils
US11506083B2 (en) 2020-06-03 2022-11-22 Rolls-Royce Corporalion Composite liners for turbofan engines

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526285A1 (fr) * 2003-10-20 2005-04-27 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procédé de fabrication
RU2008106944A (ru) * 2007-02-23 2009-08-27 Снекма (Fr) Способ изготовления корпуса газовой турбины из композиционного материала и корпус, полученный таким способом
WO2010061139A2 (fr) * 2008-11-28 2010-06-03 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece de forme complexe en materiau composite
WO2010072967A1 (fr) * 2008-12-23 2010-07-01 Snecma Procédé de fabrication d'une pièce de forme par tissage 3d et pièce de forme ainsi obtenue.

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US826063A (en) 1905-03-07 1906-07-17 Joseph Reid Well-drilling cable.
FR848098A (fr) * 1937-12-29 1939-10-23 Geigy Ag J R Nouveaux acides naphtylamine-sulfo-carboxyliques, colorants azoïques dérivant de ces acides et procédé de fabrication de ces divers corps
FR858098A (fr) 1938-08-02 1940-11-16 Tube de pitot chauffé électriquement
DE3465835D1 (en) 1984-04-05 1987-10-08 Vacuumschmelze Gmbh Process for the manufacture of a fibre-containing composite article
JP2532514B2 (ja) * 1987-10-05 1996-09-11 株式会社神戸製鋼所 磁気異方体の製造方法
US5013216A (en) 1988-09-09 1991-05-07 Airfoil Textron Inc. Composite blade perform with divergent root
US6689162B1 (en) * 1995-10-11 2004-02-10 Boston Scientific Scimed, Inc. Braided composite prosthesis
JP2003138352A (ja) 2001-10-29 2003-05-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属基複合材料の成形方法
EP1384809A1 (en) * 2002-07-22 2004-01-28 N.V. Bekaert S.A. Fixing of filaments in strand
US20050228434A1 (en) * 2004-03-19 2005-10-13 Aga Medical Corporation Multi-layer braided structures for occluding vascular defects
FR2906320B1 (fr) * 2006-09-26 2008-12-26 Snecma Sa Aube composite de turbomachine a renfort metallique
JP5429193B2 (ja) * 2009-01-22 2014-02-26 株式会社Ihi ファンブレードの前縁強化部材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1526285A1 (fr) * 2003-10-20 2005-04-27 Snecma Moteurs Aube de turbomachine, notamment aube de soufflante et son procédé de fabrication
RU2008106944A (ru) * 2007-02-23 2009-08-27 Снекма (Fr) Способ изготовления корпуса газовой турбины из композиционного материала и корпус, полученный таким способом
WO2010061139A2 (fr) * 2008-11-28 2010-06-03 Snecma Propulsion Solide Procede de fabrication de piece de forme complexe en materiau composite
WO2010072967A1 (fr) * 2008-12-23 2010-07-01 Snecma Procédé de fabrication d'une pièce de forme par tissage 3d et pièce de forme ainsi obtenue.

Also Published As

Publication number Publication date
CN103153505A (zh) 2013-06-12
CA2804957C (fr) 2018-04-10
US9315927B2 (en) 2016-04-19
EP2593254A1 (fr) 2013-05-22
WO2012007682A1 (fr) 2012-01-19
CA2804957A1 (fr) 2012-01-19
BR112013000839A2 (pt) 2017-11-14
EP2593254B1 (fr) 2018-10-03
RU2013105721A (ru) 2014-08-20
JP2013538938A (ja) 2013-10-17
US20130105031A1 (en) 2013-05-02
BR112013000839B1 (pt) 2018-06-19
JP6026411B2 (ja) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2566696C2 (ru) Способ изготовления массивной детали
RU2588842C2 (ru) Способ изготовления металлической волокнистой конструкции посредством тканья
RU2570254C2 (ru) Способ изготовления металлической части, такой как усиление лопатки турбинного двигателя
JP5909507B2 (ja) タービンエンジンブレードの補強材などの金属部品を作成するための方法
CN103974824B (zh) 由复合材料制造并包括结合的平台的涡轮机叶片的制备方法
CA2331945C (en) Manufacturing method and apparatus of fiber reinforced composite member
JP2016180406A (ja) 部品を加工する方法およびその方法によって得られた複合稠密部品
GB2503386A (en) System for changing the pitch of the contra-rotating propellers of a turboshaft engine
CN102099313A (zh) 由复合材料制成的喷嘴或扩张喷嘴元件的制造方法
RU2607389C2 (ru) Способ изготовления металлической детали
RU2634657C2 (ru) Способ повышения жесткости металлической усиливающей детали и металическая усиливающая деталь турбомашины
US9238282B2 (en) Method for manufacturing a metal part
EP3869011A1 (en) Ceramic matrix composite component having low density core and method of making
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
Grosch et al. Using 3D weaving for additive manufacturing of ceramic preforms

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner