WO2010074598A1 - Способ изготовления полой вентиляторной лопатки - Google Patents

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки Download PDF

Info

Publication number
WO2010074598A1
WO2010074598A1 PCT/RU2009/000534 RU2009000534W WO2010074598A1 WO 2010074598 A1 WO2010074598 A1 WO 2010074598A1 RU 2009000534 W RU2009000534 W RU 2009000534W WO 2010074598 A1 WO2010074598 A1 WO 2010074598A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
blanks
filler
skin
blank
diffusion welding
Prior art date
Application number
PCT/RU2009/000534
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Николай Леонидович Кокшаров
Сергей Александрович ХАРИН
Валерий Николаевич КЛИМОВ
Михаил Александрович МОРОЗОВ
Азат Наильевич САЙРАНОВ
Константин Александрович ДОНГАУЗЕР
Игорь Леонардович АНДРЕЙЧЕНКО
Радик Рафикович МУЛЮКОВ
Алексей Анатольевич КРУГЛОВ
Рамиль Яватович ЛУТФУЛЛИН
Ринат Владикович САФИУЛЛИН
Олег Александрович РУДЕНКО
Миннауль Хидиятович МУХАМЕТРАХИМОВ
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Учреждение Российской Академии Наук Институт Проблем Сверхпластичности Металлов Ран
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 Открытое акционерное общество "Авиадвигатель", Учреждение Российской Академии Наук Институт Проблем Сверхпластичности Металлов Ран filed Critical Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority to EP09756124A priority Critical patent/EP2368651A1/en
Publication of WO2010074598A1 publication Critical patent/WO2010074598A1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/78—Making other particular articles propeller blades; turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/053—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure characterised by the material of the blanks
    • B21D26/055—Blanks having super-plastic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K23/00—Making other articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K3/00—Making engine or like machine parts not covered by sub-groups of B21K1/00; Making propellers or the like
    • B21K3/04—Making 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02—Non-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
    • B23K20/021—Isostatic pressure welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/18—Zonal welding by interposing weld-preventing substances between zones not to be welded
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/236—Diffusion bonding
    • 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
    • F05D2300/10—Metals, alloys or intermetallic compounds
    • F05D2300/13—Refractory metals, i.e. Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W
    • F05D2300/133—Titanium
    • 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

Definitions

  • the invention relates to the field of metal forming, more particularly, to methods for manufacturing hollow fan blades made of titanium alloys, consisting of casing and forming stiffening ribs of a filler, using superplastic molding and diffusion welding.
  • the method may find application in aircraft engine manufacturing.
  • the method includes the following operations: a) marking on the blanks of the skin of the sections subjected to and not subjected to connection with the blank of the filler, by applying to the surface of the blanks of the skin of the coating, preventing the formation of compounds; b) assembly of flat blanks into a bag and its sealing along the contour; C) heating the package to remove volatile components of the coating, preventing the connection; d) heating the bag and applying pressure for diffusion welding of the workpieces with each other; d) creating in the inner cavity of the obtained semi-finished product the pressure of the working medium to break the adhesive bond between the workpieces and the coating that impedes the connection, while breaking the adhesive bond is carried out by the fixed pressure of the working medium supplied to the inner cavity of the semi-finished product at room temperature; f) heating the semi-finished product and creating a working medium pressure in its internal cavity for superplastic forming of at least one preform to obtain a finished product with stiffeners.
  • the values of temperature and pressure are selected taking into account the flow stress of the material of the workpieces to be joined, which, in turn, is determined by the alloy grade and the initial structure of the workpieces.
  • the temperature-velocity conditions are chosen so that they correspond to the conditions of superplastic deformation for a given alloy.
  • a product such as a hollow fan blade [2] which, in addition to the operations listed in [1], includes the application of blankets and a deforming load filler to give them an aerodynamic profile.
  • This operation is carried out after the diffusion welding operation, that is, at the processing stage of the semi-finished product.
  • the operation includes transitions at which the semi-finished product is bent to form the back and the working part — the trough of the blade and the twist of one end of the semi-finished product relative to the other.
  • the heating temperature is chosen somewhat lower than the temperature of diffusion welding.
  • the operation is carried out in a device specially created for its implementation [3].
  • Diffusion welding is one of the main operations of known methods that affect the quality of the future product.
  • characteristic joint defects arise - micropores and undercuts, which cannot always be completely eliminated.
  • the undercut is a marginal defect of the joint zone in the form of a recess along the joint line.
  • the undercut during diffusion welding can be explained by the adverse effect on the formation of physical contact between the welded workpieces of simple compression stresses with the highest intensity acting in the surface layers of the connected workpieces.
  • the adverse effects of simple compression stresses can also explain the occurrence of micropores in the joint zone, which are formed at the stage of physical contact formation.
  • the stress distribution in the workpieces occurs in accordance with the Prandtl solution of the problem of indenting a hard stamp with a flat base, which, with some approximation, can be considered a coating that impedes joining into a plastic medium bounded by a plane, in this case, into a filler blank [4, 5] .
  • a coating that prevents the connection several regions are formed in the workpieces to be joined, characterized by different stress states.
  • the above drawbacks can be eliminated by the method of manufacturing a product such as a hollow fan blade made of titanium alloy by superplastic molding and diffusion welding [6], in which sections exposed and not subjected to joining are indicated on the surface of the skin blanks, the blanks are collected in a bag, and heating is carried out and applying pressure to connect the workpieces by diffusion welding to obtain a semi-finished product, heating and supplying a working medium under pressure to the internal olost for superplastic forming semifinished preform filler to obtain a predetermined product shape.
  • a product such as a hollow fan blade made of titanium alloy by superplastic molding and diffusion welding [6]
  • sections exposed and not subjected to joining are indicated on the surface of the skin blanks
  • the blanks are collected in a bag, and heating is carried out and applying pressure to connect the workpieces by diffusion welding to obtain a semi-finished product, heating and supplying a working medium under pressure to the internal olost for superplastic forming semifinished preform filler to obtain a predetermined product shape.
  • a feature of the method is that diffusion welding is carried out through gaskets made of titanium alloy with a lower flow voltage than in the workpieces.
  • gaskets in the method [6] allows you to immediately create contact on the welded surfaces.
  • the initial contact between the blanks of the filler and the casing, as already noted, is created in areas not subject to connection.
  • the gaskets serve as a barrier, eliminating the possibility of particles of the coating preventing the connection from entering the connection zone.
  • Gaskets make it possible to localize forces in the areas subjected to connection, which allows the use of less powerful press equipment. Due to the gaskets after diffusion welding between the filler blank and the sheath blanks in the areas not to be joined, in the areas adjacent to the gaskets, gaps remain that help to break the adhesive bond between the workpieces at the molding stage, that is, without using a separate operation to break, as in the methods [12].
  • the flow stress in the titanium alloy gaskets is ensured by using gaskets from the same alloy as the workpieces, but with a smaller grain size.
  • the gaskets can be made of another titanium alloy, which even if a larger grain size has a lower flow stress than the alloy from which the sheet blanks are made.
  • the stress distribution in the joint zone is close to solving Prandtl's task of compressing a thin plastic layer of finite thickness between rigid parallel plates [4, 5].
  • Several areas characterized by different stress states are also formed here, namely, a hard zone extending to the surface in the center of the gasket and plastic zones along the periphery of the gasket, characterized by tensile stresses.
  • Tensile stresses are more favorable for the deformation necessary for the formation of physical contact than simple compressive stresses.
  • the specified stress distribution helps to eliminate the accumulation of micropores on the periphery of the connection areas and reduce undercuts.
  • the disadvantages of the method include the increase in the number of connection zones in the product.
  • the gaskets are cut from a sheet, or rather from strips, with a high degree of accuracy, which is a rather time-consuming process.
  • the most laborious operation is characterized by the operation associated with the exact positioning and fixing of the gaskets on the surface of the skin.
  • the operation of applying a coating on the surface of the workpieces that impedes the connection is not excluded, although, due to the presence of gaskets, it can be performed with less accuracy, and therefore, with less complexity than in the methods [1, 2].
  • Metallurgical enterprises currently produce sheet metal with a grain size of 1-3 microns, and in the future they have the opportunity to produce sheet metal with a grain size of less than 1 micron.
  • Such sheets are used to make filler blanks.
  • the gaskets should have a noticeably smaller grain size so that a situation of compression of a thin plastic layer of finite thickness between rigid plates is realized.
  • sheet metal with a grain size of more than 3 ⁇ m is not advisable.
  • the time-consuming is also the mechanical processing of the curved surfaces of the blanks of the skin to form grooves and protrusions on them. But the presence of protrusions and grooves to some extent make the operation of coating, preventing the connection of the workpieces, less time consuming.
  • the height of the protrusions and, accordingly, the depth of the grooves, as well as the radius of the interface between they are selected for technological reasons. In this case, it is necessary to strive to reduce the height of the protrusions and, accordingly, the depth of the grooves. Firstly, the height of the protrusions should not affect the process of forming stiffeners and introduce any features into their design.
  • the radius of coupling between the protrusions and grooves As for the radius of coupling between the protrusions and grooves, it is finally formed during the superplastic molding of the filler blank and is stored in the finished product design, while playing an obvious positive role as an element that excludes the influence of the stress concentrator at the junction of the stiffener with the skin.
  • connection areas formed during the machining process have flat surfaces in cross section. Therefore, they, in contact with the filler blank, having a cross-sectional profile in cross section that repeats the profile of the back and trough, unlike the gaskets in the method [6], do not fully protect the connection areas from particles of coating material that prevent the connection of the workpieces, with possible violation of the integrity of the coating.
  • gaps remain in the areas adjacent to the protrusions.
  • the gaps contribute to the breaking of the adhesive bond between the workpieces at the molding stage, that is, without using a separate operation to break, as in the methods [1, 2].
  • the objective of the invention is to improve the quality of the blades by improving the quality of the connection by diffusion welding of the skin and filler while simplifying and reducing the complexity of the manufacturing process of the blades.
  • An additional object of the invention is to further improve the quality of the blades and reduce the complexity of the manufacturing process of the blades. Disclosure of invention
  • the problem is solved when a method of manufacturing a hollow fan blade made of titanium alloy, consisting of casing and forming a stiffener of the filler, including the operation of processing the casing blanks with a preformed locking part, in which on the surface of the casing blanks the sections to be connected to the filler blank are formed into in the form of protrusions with a surface flat in the cross section, and, accordingly, sections not to be connected to the filler blank are formed as s, at the same time, at least part of the surface of the grooves opposite the protrusions assembled for the diffusion welding package is performed in a flat cross section, as well as the operation of applying to the surface sections of the workpieces that are not to be joined, a coating that impedes the connection, assembly of the skin blanks and filler in the bag, diffusion welding of the blanks of the skin and the filler, the formation of stiffeners with superplastic molding, in addition, the method includes the operation of giving the blanks of the skin and the filler with aerodynamics profile by applying a
  • An additional objective of the invention is solved in cases where - during diffusion welding, pressure is applied to the workpieces to be welded from the side of the sheathing blank forming the back of the blade;
  • the filler blank is taken with a grain size of less than 1 ⁇ m.
  • diffusion welding is one of the main operations of known methods for manufacturing a hollow fan blade that affects the quality of a future product, while diffusion welding is accompanied by the formation of defects such as micropores and undercuts in the joint zone.
  • partial elimination of micropores and undercuts is possible due to greater deformation of the welded workpieces or subsequent additional deformation of the joint zone.
  • the elimination of undercuts is also possible due to subsequent machining.
  • diffusion welding In the manufacture of the blades, diffusion welding is used, which involves, in order to avoid disturbance in the geometry of future stiffeners, plastic deformation intended primarily to establish physical contact between the welded workpieces, and machining is applicable only to the edges of the blades on the outside.
  • one of the effective methods for improving the quality of the connection is the presence of the initial fine-grained structure of the thin-sheet preform of the filler [1, 2, 7], which, in principle, always takes place, or special gaskets with a fine-grained structure [6].
  • the fine-grained structure of the filler is partially lost during hot stamping. Due to the fine-grained structure, the plasticity of the filler or gaskets ensures better filling of microroughnesses on the surface of the skin with the filler material when physical contact is established, thereby reducing the number of pores.
  • filler ductility alone to establish physical contact without pore formation is not enough.
  • a diffusion bonding of a thin-sheet preform filler is carried out, with an average grain size of 1-3 ⁇ m, with protrusions on the skin preforms made of plates, as a result of which, in the delivery state, the grain size is larger than in the preform preform, in particular 7-10 microns.
  • the specific grain size is given here in order to demonstrate the always existing difference in the structural state of the filler blanks and casing before the diffusion welding operation.
  • the process of the formation of physical contact between them during diffusion welding from the standpoint of the theory of plasticity can be considered as the process of the onset of plastic flow of a medium bounded by a plane when a solid stamp with a flat base is pressed into it.
  • the medium in this case is the filler blank, resting on the flat surface of the sheathing blank when the protrusion with the flat surface of the blank of another sheathing is pressed into it.
  • Prandtl the classical solution of the problem proposed by Prandtl [4, 5].
  • the deformations are assumed to be small, so that changes in the outlines of the free surface can be neglected.
  • the prototype also has a difference between the grain sizes in the workpieces filler and skins.
  • the blanks of the skin there are protrusions with flat surfaces in cross section. And at least part of the surface of the grooves involved in creating physical contact between the sheathing and filler blanks during diffusion welding is made in a flat cross section.
  • both protrusions and grooves repeat the aerodynamic profile of the skin blanks.
  • the process of physical contact formation during diffusion welding in the prototype method is accompanied by slippage of the surfaces to be welded relative to each other due to their curved profile, which makes it impossible to create comprehensive compression conditions in the joint zone and, therefore, makes it impossible to obtain a joint without pores.
  • the formation of pores is further facilitated by the lack of complete identity of the profile of the surfaces to be welded, because, as already noted during the criticism of the prototype, the profile of the filler blank and the skin blanks is formed by hot stamping in different dies.
  • the claimed result is achieved in the claimed method, first of all, due to the simplification of the operations of machining the skin blanks and applying a coating that prevents joining, which is facilitated by the flat shape of their surface from the side to be connected to the filler blank.
  • Application coating also contributes to the presence of grooves on the surface of the skin.
  • the coating is applied, in particular, by spraying on the surface of the grooves, while protecting the surface of the protrusions with a stencil. It is advisable to use a metal plate or plate as a stencil, which is already capable of providing a snug fit to the lining protrusions due to its own weight. To prevent displacement of the plate, it is connected to the workpiece by means of pins located in special mounting holes of the workpieces of the casing and the stencil plate.
  • the criteria for their selection are the same as in the prototype. Moreover, the noted positive effect of the protrusions on the quality of the connection of the blanks of the skin and the filler does not depend on the height of the protrusions.
  • grooves can be made in the grooves in the same way as in the prototype method, which prevents the possibility of breaking the coating that impedes the connection.
  • the method displays the manufacturing technology of a hollow wide-chord fan blade of a new generation engine, currently being developed by Aviadvigatel OJSC (Perm), using the achievements of science at the Institute of the Russian Academy of Sciences IPSM RAS (g Ufa).
  • IPSM RAS g Ufa
  • the following example of a specific embodiment of a simulator of a hollow wide chord blade of an aircraft engine fan confirms this possibility.
  • the simulator is a small copy of a real scapula, therefore, when describing an example, the term “scapula” is used below.
  • FIG. 1 A cross-section of a hollow fan blade along a feather;
  • FIG. 2. A diagram explaining the operation of processing blanks of skin;
  • FIG. 3. A diagram explaining the operation of coating, preventing the connection of the workpieces;
  • FIG. 4. A diagram explaining a package assembly operation;
  • FIG. 5 A fragment of the package of blanks, at the time of establishing physical contact between the blanks of the filler and the skin;
  • FIG. 6. A fragment of a package of workpieces after diffusion welding;
  • FIG. 7. A package of blanks having an aerodynamic profile;
  • FIG. 8. Photo of the scapula before final machining;
  • FIG. 9. Photo of the scapula after final machining;
  • FIG. 10. The microstructure of the zone of connection of the casing with the filler.
  • FIG. 1 shows a cross section of a hollow fan blade along a feather.
  • the blade feather has an aerodynamic profile.
  • Casing 1 forms the back of the scapula
  • casing 2 forms the trough of the scapula.
  • Between the casing 1, 2 is a filler 3, forming stiffeners 4 in the cavity 5.
  • a method of manufacturing a hollow fan blade is as follows: For the manufacture of the blade uses three flat blanks, two for the manufacture of casing and one for the manufacture of filler.
  • the blanks of the sheathing 6 forming the trough of the blade are processed, with protrusions 7 and grooves 8 being made on one of its surfaces.
  • the protrusions 7 and grooves 8 have flat surfaces and are conjugated with a radius of 9.
  • Pre-technological zones and the locking part can be formed by hot forging.
  • mounting holes are also performed in the casing blank (not shown in FIG.).
  • channels for gas passage during superplastic molding are performed (not shown in FIG.).
  • the preform of the skin forming the back of the scapula is treated.
  • Installation holes are also performed in the filler blank.
  • a coating 10 is applied to the surface of the grooves 8, which prevents the workpieces from joining during diffusion welding.
  • the flat surface of the workpieces, including the protrusions 7, allows you to apply the coating using the simplest devices, for example, a metal stencil 1 having slots 12 in the form of a socket, the size of which along the surface adjacent to the workpiece 6 corresponds to the size of the grooves 8.
  • the specified shape of the slots of the stencil facilitates coating .
  • the assembly of the stencil with the billet sheathing is done through the mounting holes (not shown in FIG.).
  • the stencil has a flat polished surface. During assembly, a stencil is tightly pressed to the surface of the workpiece, for example, due to its own weight.
  • the coating is applied by spraying layer by layer to a predetermined thickness, drying each layer before applying the subsequent layer.
  • heat treatment of the skin blanks is carried out.
  • assembling the package (Fig. 4) between the blanks of the skin 6 and 13 have a flat blank of filler 14, combining them along the mounting holes, using pins (not shown in Fig.).
  • the flat surfaces of the protrusions 7 are in contact with the preform of the filler 14. This contact protects the connection areas from particles of the coating material 10 getting into them if its integrity is violated.
  • the assembled bag along the circuit is sealed by means of a weld, which is performed by argon-arc welding in an inert gas environment.
  • a fitting for connections to the pipeline (not shown in FIG.).
  • a vacuum is created inside the bag by connecting a pipe to a vacuum pump.
  • FIG. 5 is a fragment of a preform package illustrating a physical contact formation process. The deflection of the blanks 6, 13 on the fragment is not shown because of its small size.
  • FIG. 6 shows a fragment of a package of workpieces after diffusion welding. Folds on the outer surface of the sheathing blank forming the blade back are eliminated by subsequent superplastic molding by increasing the length of the back arc. Folds on the outer surface of the sheathing blank forming the trough of the scapula are usually eliminated by machining, since with a superplastic molding the length of the trough arc does not change.
  • the pressure necessary for diffusion welding is recommended to be applied from the side of the sheathing blank forming the back, for example, using a membrane (not shown in Fig.).
  • the trunnions are turned (in Figs. Not shown).
  • blanks of skin and filler give an aerodynamic profile. This operation carry out in two transitions. At the first transition, the package of blanks, including the locking part, is subjected to bending to form a back and trough. At the second transition, the pen is twisted. When using a special device of the type [3], these transitions can be combined.
  • a workpiece package having an aerodynamic profile is shown in FIG.
  • the package For the formation of the internal cavity 5 and stiffeners 4 (Fig. 1) carry out superplastic molding. To this end, the package is placed in the mold, installing it with the pins between the dies. The assembly is heated and gas pressure is created in the cavity of the package according to the regime that ensures deformation of the filler preform in the superplasticity speed interval (10 "4 ... 10 " 2 s "1 ). Moreover, due to the difference in grain size, the deformation rate of the sheathing, forming the back of the scapula, may lie outside the specified interval.
  • gas pressure is supplied into the bag cavity at room temperature to separate the blanks of the skin and the filler in the coated areas.
  • the presence of gaps 16 facilitates the passage of gas during separation of the workpieces.
  • FIG. 8 A photo of the blade made by the present method, before final machining is shown in FIG. 8.
  • the photo shows the technological zones, including the trunnions mentioned above, and the combined channels made in each of the casing for the passage of gas during superplastic molding.
  • Figure 10 presents the microstructure of the zone of connection of the skin with the filler.
  • a BT6 titanium alloy (Ti-6A1-4V) was used as a material for the manufacture of a fan blade.
  • the example does not exclude the possibility of using other titanium alloys for the manufacture of the blades.
  • the blanks of the skin were machined with the preliminary formation of the pen and the castle part of the scapula.
  • milling was performed with grooves 0.3 mm deep, representing areas not subject to joining.
  • the surface of the protrusions resulting from this, representing the areas subjected to the connection, was polished.
  • the filler blank was polished on both sides. Before coating, preventing the connection, the surface of the blanks of the skin was degreased.
  • a stencil was used for coating.
  • the coating thickness was set to 40-60 ⁇ m.
  • the blanks were placed in a vacuum oven and heated to a temperature of 150 ° C and held for 30 minutes.
  • the blanks were collected in a bag, which was sealed by argon arc welding along the contour. Then the package was placed in a die tooling. A vacuum of 1.33 Pa was created in the cavity between the workpieces. The die tooling was placed in an electric oven. After heating to a temperature of 900 ° C, a pressure of 3 MPa was applied to the package of blanks using a flexible membrane and the package was kept under pressure for 2 hours to effect diffusion welding. After diffusion welding in the technological zones of the workpieces, the trunnions were turned.
  • FIG. 10 shows the microstructure of the bonding zone, confirming the absence of pores in the bonding zone of the skin with the filler.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно, к способам изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава. Осуществляют обработку заготовок обшивок с оформлением участков, подлежащих соединению с заготовкой наполнителя в виде выступов с плоской в поперечном сечении поверхностью, и соответственно участков, не подлежащие соединению с заготовкой наполнителя в виде пазов. Наносят на поверхность участков заготовок, не подлежащих соединению покрытия, препятствующего соединению. Осуществляют сборку заготовок обшивок и наполнителя в пакет и диффузионную сварку заготовок обшивок и наполнителя. После чего пакету заготовок придают аэродинамический профиль и формируют ребра жесткости сверхпластической штамповкой. Повышается качество соединения диффузионной сварки заготовок обшивок и наполнителя, упрощается и снижается трудоёмкость.

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛОЙ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ЛОПАТКИ
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно, к способам изготовления полых вентиляторных лопаток из титановых сплавов, состоящих из обшивок и образующего ребра жесткости наполнителя, с использованием сверхпластической формовки и диффузионной сварки. Способ может найти применение в авиационном двигателестроении.
Уровень техники
Известен способ изготовления изделия типа полой вентиляторной лопатки из титанового сплава [1], состоящего из обшивок и наполнителя, образующего ребра жесткости, с использованием сверхпластической формовки и диффузионной сварки.
Способ включает следующие операции: а) обозначение на заготовках обшивок участков, подвергаемых и не подвергаемых соединению с заготовкой наполнителя, путем нанесения на поверхность заготовок обшивок покрытия, препятствующего образованию соединения; б) сборку плоских заготовок в пакет и его герметизацию по контуру; в) нагрев пакета для удаления летучих компонентов покрытия, препятствующего соединению; г) нагрев пакета и приложение давления для диффузионной сварки заготовок друг с другом; д) создание во внутренней полости полученного полуфабриката давления рабочей среды для разрыва адгезионной связи между заготовками и покрытием, препятствующим соединению, при этом разрыв адгезионной связи осуществляют фиксированным давлением рабочей среды, подаваемой во внутреннюю полость полуфабриката, при комнатной температуре; е) нагрев полуфабриката и создание в его внутренней полости давления рабочей среды для сверхпластической формовки, по крайней мере, одной заготовки до получения готового изделия с ребрами жесткости. При диффузионной сварке значения температуры и давления выбирают с учетом напряжения течения материала соединяемых заготовок, определяемого, в свою очередь, маркой сплава и исходной структурой заготовок. При формовке температурно-скоростные условия выбирают так, чтобы они соответствовали условиям сверхпластической деформации для данного сплава.
Известен также способ изготовления изделия типа полой вентиляторной лопатки [2], который помимо перечисленных в [1] операций, включает приложение к заготовкам обшивок и наполнителя деформирующей нагрузки для придания им аэродинамического профиля. Данная операция осуществляется после операции диффузионной сварки, то есть на стадии обработки полуфабриката. Операция включает переходы, на которых осуществляют гибку полуфабриката с образованием спинки и рабочей части - корыта лопатки и закрутку одного конца полуфабриката относительно другого. Температуру нагрева при этом выбирают несколько ниже температуры диффузионной сварки. Операция осуществляется в специально созданном для её выполнения приспособлении [3].
Диффузионная сварка является одной из основных операций известных способов, оказывающей влияние на качество будущего изделия. В общем случае при диффузионной сварке возникают характерные дефекты соединения - микропоры и подрезы, полностью исключить которые не всегда удается. Подрез представляет собой краевой дефект зоны соединения в виде углубления вдоль линии соединения. С позиций теории пластичности подрез при диффузионной сварке можно объяснить неблагоприятным воздействием на формирование физического контакта между свариваемыми заготовками напряжений простого сжатия, с наибольшей интенсивностью действующих в приповерхностных слоях соединяемых заготовок. Неблагоприятным воздействием напряжений простого сжатия можно объяснить и возникновение микропор в зоне соединения, образующихся на стадии формирования физического контакта.
Экспериментальные исследования микроструктуры зоны соединения, полученного таким же образом, как в способах [1, 2], показали, что скопление микропор в виде цепочки имеет место, преимущественно, на периферии участков соединения. Объяснить такое расположение скопления микропор можно также с позиций теории пластичности. Приложенное к листовым заготовкам давление для диффузионной сварки первоначально воздействует на участки, где нанесено покрытие, препятствующее соединению, вызывая его уплотнение и вдавливание в пластичный материал заготовок. Распределение напряжений в заготовках происходит в соответствии с решением Прандтля задачи о вдавливании твердого штампа с плоским основанием, в качестве которого с некоторым приближением можно рассматривать покрытие, препятствующее соединению, в пластическую среду, ограниченную плоскостью, в данном случае в заготовку наполнителя [4, 5]. При этом под покрытием, препятствующим соединению, в соединяемых заготовках образуются несколько областей, характеризующихся различным напряженным состоянием. Непосредственно под самим покрытием находится область, характеризующаяся всесторонним сжатием, по обе стороны от которой располагаются области, характеризующиеся простым сжатием, параллельным поверхности наполнителя. Области простого сжатия, параллельного поверхности наполнителя, располагаются по периметру покрытия, препятствующего соединению, распространяясь на участки заготовки наполнителя, подвергаемые соединению. Как уже отмечалось, такие напряжения сжатия, неблагоприятны для осуществления деформации, необходимой для образования физического контакта. В результате именно на периферии участков соединения возникают скопления микропор. Кроме того, напряжения простого сжатия, параллельные поверхности наполнителя по периметру зоны соединения, способствуют увеличению протяженности подрезов. Расположение скоплений микропор в непосредственной близости от относительно протяженных подрезов, приводит к возникновению ослабленных сечений, и тем самым, снижает эксплуатационные свойства изделия, поскольку именно с периферии участков соединения начинают развиваться усталостные трещины. Это является одним из основных недостатков рассматриваемых способов [1, 2].
С интенсивным силовым воздействием на покрытие, препятствующее соединению и, следовательно, с риском нарушения его сплошности связан и другой существенный недостаток способов [1, 2] - это возможность попадания частиц покрытия на участки соединения. Такая возможность существует, поскольку первоначальный контакт между заготовками обшивок и наполнителя наступает по участкам, где нанесено покрытие, при этом участки, подвергаемые соединению, остаются открытыми при силовом воздействии на покрытие. Попадание частиц покрытия на участки соединения приводит к возникновению дополнительных дефектов соединения.
В определенной степени избавиться от перечисленных недостатков позволяет способ изготовления изделия типа полой вентиляторной лопатки из титанового сплава путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки [6], при котором на поверхности заготовок обшивок обозначают участки, подвергаемые и не подвергаемые соединению, собирают заготовки в пакет, осуществляют нагрев и приложение давления для соединения заготовок посредством диффузионной сварки до получения полуфабриката, нагрев и подачу рабочей среды под давлением во внутреннюю полость полуфабриката для сверхпластической формовки заготовки наполнителя до получения изделия заданной формы.
Особенностью способа является то, что диффузионную сварку осуществляют через прокладки из титанового сплава с меньшим, чем в заготовках, напряжением течения. Использование прокладок в способе [6] позволяет сразу создать контакт по свариваемым поверхностям. Тогда как в способах [1, 2] первоначальный контакт между заготовками наполнителя и обшивок, как уже отмечалось, создается на участках, не подвергаемых соединению. Прокладки служат барьером, исключающим возможность попадания частиц покрытия, препятствующего соединению, в зону соединения.
Прокладки позволяют локализовать усилия на участках, подвергаемых соединению, что позволяет использовать менее мощное прессовое оборудование. Благодаря прокладкам после диффузионной сварки между заготовкой наполнителя и заготовками обшивок на участках, не подлежащих соединению, в зонах, прилежащих к прокладкам, остаются зазоры, способствующие разрыву адгезионной связи между заготовками на этапе формовки, то есть без использования для разрыва отдельной операции, как в способах [1, 2].
Меньшее, чем в заготовках, напряжение течения в прокладках из титанового сплава, обеспечивается использованием прокладок из того же сплава, что и заготовки, но с меньшим размером зерен. Или же прокладки могут быть изготовлены из другого титанового сплава, который даже при равном или большем размере зерен имеет меньшее напряжение течения, чем сплав, из которого изготовлены листовые заготовки.
Благодаря использованию более пластичных, чем заготовки, прокладок распределение напряжений в зоне соединения приближено к решению Прандтля задачи о сжатии тонкого пластического слоя конечной толщины между жесткими параллельными плитами [4, 5]. Здесь также образуются несколько областей, характеризующихся различным напряженным состоянием, а именно, жесткая зона, выходящая на поверхность в центре прокладки и пластичные зоны по периферии прокладки, характеризующиеся напряжениями растяжения. Напряжения растяжения более благоприятны для осуществления деформации, необходимой для образования физического контакта, чем напряжения простого сжатия. Указанное распределение напряжений способствуют устранению скопления микропор на периферии участков соединения и уменьшению подрезов.
И хотя в результате использования прокладок дефекты типа скопления микропор полностью не устраняются, но они оказываются удаленными от периферии, не приводя к возникновению ослабленных сечений.
Однако, несмотря на перечисленные преимущества, способ имеет недостатки, сдерживающие его использование в серийном производстве.
К недостаткам способа можно отнести увеличение количества зон соединения в изделии.
Кроме того, прокладки вырезаются из листа, а точнее из полос, с большой степенью точности, что является достаточно трудоемким процессом. Но наибольшей трудоемкостью характеризуется операция, связанная с точным позиционированием и закреплением прокладок на поверхности обшивок. При этом не исключается операция нанесения на поверхность заготовок покрытия, препятствующего соединению, хотя она, благодаря наличию прокладок, может быть выполнена с меньшей точностью, и следовательно, с меньшей трудоемкостью, чем в способах [1, 2].
Металлургические предприятия в настоящее время изготавливают тонколистовой прокат с размером зерен 1-3 мкм, и в перспективе у них есть возможность изготавливать тонколистовой прокат с размером зерен менее 1 мкм.
Такие листы используются для изготовления заготовки наполнителя. По сравнению с наполнителем прокладки должны иметь заметно меньший размер зерен, чтобы была реализована ситуация сжатия тонкого пластического слоя конечной толщины между жесткими плитами. Однако получить такой размер зерен в прокладках удается лишь с использованием специальных методов обработки, например, изотермической прокатки. Использование в качестве заготовки наполнителя, подвергающегося сверхпластической формовке, листового проката с размером зерен более 3 мкм является не целесообразным.
Необходимо отметить, что все рассмотренные способы [1, 2, 6] не отражают технологических особенностей процесса изготовления полой вентиляторной лопатки. В частности, в [6] для изготовления изделия берутся три тонких, толщиной 1 мм, промышленных листа, тогда как реальная лопатка имеет значительные перепады между толщиной замковой части и толщиной пера лопатки. Кроме того, и само перо имеет переменную толщину. Обшивку, включающую замковую часть лопатки, изготавливают из плиты достаточной толщины с использованием горячей объемной штамповки и последующей механической обработки или только механической обработки.
Наиболее полно технологические особенности изготовления полой вентиляторной лопатки, состоящей из обшивок и образующего ребра жесткости наполнителя, отображает выбранный за прототип способ [7], включающий операции:
- горячей объемной штамповки заготовок обшивок и наполнителя с предварительным формированием замка и пера лопатки, а также с приданием заготовкам аэродинамического профиля, включая образование спинки и корыта лопатки и закрутку её пера; - механической обработки заготовок обшивок с оформлением участков, подвергаемых соединению, в виде выступов с плоской в поперечном сечении поверхностью и соответственно участков, не подвергаемых соединению, в виде пазов, при этом, по крайней мере, часть поверхности пазов, противолежащую в собранном для диффузионной сварки пакете выступам, выполняют в поперечном сечении плоской;
- сборки заготовок обшивок и наполнителя в пакет и диффузионной сварки заготовок обшивок и наполнителя, при этом перед сборкой пакета на поверхность участков заготовок обшивок, не подлежащих соединению, наносят покрытие, препятствующее соединению;
- операции формирования рёбер жесткости сверхпластической формовкой путем подачи рабочей среды под давлением во внутреннюю полость пакета. В совмещении приемов образования необходимого запаса материала в области замка лопатки и придания заготовкам аэродинамического профиля есть определенная технологическая целесообразность, заключающаяся в исключении необходимости иметь специальное оборудование, как, например, в способе [2], однако такое совмещение влечет и усложнение способа. Во-первых, нанесение покрытия, препятствующего соединению, на криволинейные поверхности заготовок обшивок является операцией, превосходящей по трудоемкости аналогичные операции в способах [1, 2, 6]. Она выполняется не менее чем за шесть переходов, включая переходы нанесения маски, её резки, обдирки, химической и механической обработки поверхностей, в том числе выполнения канавок по границам выступов, подвергаемых диффузионному соединению.
Во-вторых, при наличии криволинейных поверхностей заготовок обшивок и наполнителя за счет их возможного перемещения друг относительно друга при сборке пакета, герметизации пакета и в процессе приложения давления для сварки возрастает риск нарушения целостности покрытия, препятствующего соединению заготовок, о чем прямо говорится в описании к патенту. Возможность перемещения заготовок обшивок и наполнителя друг относительно друга обусловлена ещё и тем, что горячая штамповка заготовок обшивок и наполнителя осуществляется в разных штампах, при этом полная идентичность профиля заготовок обшивок и наполнителя достигнута быть не может.
Упомянутые выше канавки снижают риск нарушения целостности покрытия.
Трудоемкой является также механическая обработка криволинейных поверхностей заготовок обшивок для формирования на них пазов и выступов. Но наличие выступов и пазов в определенной степени делают операцию нанесения покрытия, препятствующего соединению заготовок, менее трудоемкой. Высота выступов и, соответственно, глубина пазов, а также радиус сопряжения между ними выбираются из технологических соображений. При этом необходимо стремиться к уменьшению высоты выступов и соответственно глубины пазов. Во- первых, высота выступов не должна оказывать влияния на процесс формирования ребер жесткости и вносить в их конструкцию какие-либо особенности. Во-вторых, при приложении к заготовкам изостатического давления при диффузионной сварке на внешней поверхности заготовок обшивок образуются складки, глубина которых зависит от высоты выступов. Складки со стороны заготовки обшивки, образующей спинку, устраняются при её формовке. Складки же со стороны заготовки обшивки, образующей корыто, могут быть устранены только механической обработкой.
Что касается радиуса сопряжения между выступами и пазами, то он окончательно формируется при сверхпластической формовке заготовки наполнителя и сохраняется в конструкции готового изделия, играя при этом очевидную положительную роль как элемент, исключающий влияние концентратора напряжений в месте соединения ребра жесткости с обшивкой.
Выступы на участках соединения, образующиеся в процессе механической обработки, имеют в поперечном сечении плоские поверхности. Поэтому они, соприкасаясь с заготовкой наполнителя, имеющей в поперечном сечении криволинейный профиль, повторяющий профиль спинки и корыта, в отличие от прокладок в способе [6], не в полной мере защищают участки соединения от попадания на них частиц материала покрытия, препятствующего соединению заготовок, при возможном нарушении целостности покрытия.
Однако благодаря выступам, также как в способе [6], благодаря прокладкам, после диффузионной сварки между заготовкой наполнителя и заготовками обшивок на участках, не подлежащих соединению, в зонах, прилежащих к выступам, остаются зазоры. Зазоры способствуют разрыву адгезионной связи между заготовками на этапе формовки, то есть без использования для разрыва отдельной операции, как в способах [1, 2].
Микроструктурный анализ зоны соединения, полученной при диффузионной сварке образцов, форма которых позволила сымитировать условия диффузионной сварки в способе [7], показал наличие в ней большего количества пор, чем в зонах соединения полученных в способах [1, 2, 6]. Причина возникновения пор будет приведена ниже при рассмотрении сущности изобретения в сравнении с прототипом. Что касается подрезов, то их глубина и протяженность оказались меньшими, чем в [1, 2, 6].
Задачей изобретения является повышение качества лопатки за счет повышения качества соединения посредством диффузионной сварки обшивок и наполнителя при упрощении и снижении трудоемкости технологического процесса изготовления лопатки.
Дополнительной задачей изобретения является дальнейшее повышение качества лопатки и снижение трудоемкости процесса изготовления лопатки. Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается, когда способ изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава, состоящей из обшивок и образующего ребра жесткости наполнителя, включающий операцию обработки заготовок обшивок с предварительно сформированной замковой частью, при которой на поверхности заготовок обшивок участки, подлежащие соединению с заготовкой наполнителя, оформляют в виде выступов с плоской в поперечном сечении поверхностью, и соответственно участки, не подлежащие соединению с заготовкой наполнителя, оформляют в виде пазов, при этом, по крайней мере, часть поверхности пазов, противолежащую в собранном для диффузионной сварки пакете выступам, выполняют в поперечном сечении плоской, а также операции нанесения на поверхность участков заготовок, не подлежащих соединению, покрытия, препятствующего соединению, сборки заготовок обшивок и наполнителя в пакет, диффузионной сварки заготовок обшивок и наполнителя, формирования рёбер жесткости сверхпластической формовкой, кроме того, способ включает операцию придания заготовкам обшивок и наполнителя аэродинамического профиля путем приложения к ним деформирующей нагрузки, включая формирование корыта и спинки лопатки и закрутку пера лопатки, отличается от прототипа тем, что упомянутые выступы и пазы выполняют на поверхности заготовок обшивок до придания им аэродинамического профиля, а придание заготовкам аэродинамического профиля осуществляют после диффузионной сварки.
Дополнительная задача изобретения решается в случаях, когда - при диффузионной сварке давление к свариваемым заготовкам прикладывают со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки;
- заготовку наполнителя берут с размером зерен менее 1 мкм.
Сущность изобретения Как уже отмечалось, диффузионная сварка является одной из основных операций известных способов изготовления полой вентиляторной лопатки, оказывающей влияние на качество будущего изделия, одновременно диффузионная сварка сопровождается образованием в зоне соединения таких дефектов, как микропоры и подрезы. При изготовлении иных, чем полая лопатка, изделий возможно частичное устранение микропор и подрезов за счет большей деформации свариваемых заготовок или последующей дополнительной деформации зоны соединения. Устранение подрезов возможно также за счет последующей механической обработки. При изготовлении лопаток используется диффузионная сварка, предполагающая, во избежание нарушения геометрии будущих ребер жесткости, пластическую деформацию, предназначенную, преимущественно, для установления физического контакта между свариваемыми заготовками, а механическая обработка применима только для кромок лопатки с внешней их стороны.
В этих условиях одним из действенных приемов для повышения качества соединения, становится наличие исходной мелкозернистой структуры тонколистовой заготовки наполнителя [1, 2, 7], что в принципе всегда имеет место, или специальных прокладок с мелкозернистой структурой [6]. Хотя необходимо отметить, что в способе [7] мелкозернистая структура наполнителя частично теряется при горячей штамповке. Обусловленная мелкозернистой структурой пластичность наполнителя или прокладок обеспечивает при установлении физического контакта лучшее заполнение микронеровностей на поверхности обшивок материалом наполнителя, способствуя тем самым уменьшению количества пор. Однако, как показывает анализ известных способов изготовления лопаток, одной пластичности наполнителя для установления физического контакта без образования пор недостаточно. Поэтом у другим действенным приемом для повышения качества соединения становится использование закономерностей пластической деформации заготовки наполнителя при контакте с заготовкой обшивки с позиций классической теории пластичности. В результате совместного использования обоих этих приемов становится возможным формирование физического контакта практически при полном отсутствии пор. Чтобы подчинить поведение соединяемых заготовок указанным закономерностям, необходимо вносить в технологию изготовления изделия изменения, например, путем введения дополнительных заготовок в виде прокладок [6] или изменения формы деформирующего инструмента [8], или изменения формы заготовок, как это сделано в заявляемом способе.
В заявляемом способе осуществляется соединение диффузионной сваркой тонколистовой заготовки наполнителя, со средним размером зерен 1-3 мкм, с выступами на заготовках обшивок, изготовленных из плит, вследствие чего имеющих в состоянии поставки более крупный, чем в заготовке наполнителя, размер зерен, в частности, 7-10 мкм. Конкретный размер зерен здесь приводится для того, чтобы продемонстрировать всегда существующую разницу в структурном состоянии заготовок наполнителя и обшивок перед операцией диффузионной сварки.
С учетом указанной разницы в структурном состоянии заготовок обшивок и наполнителя и их геометрии процесс образования физического контакта между ними при диффузионной сварке с позиций теории пластичности можно рассматривать как процесс наступления пластического течения среды, ограниченной плоскостью, при вдавливании в неё твердого штампа с плоским основанием. Средой в данном случае является заготовка наполнителя, опирающаяся на плоскую поверхность заготовки обшивки при вдавливании в неё выступа с плоской поверхностью заготовки другой обшивки. При этом можно воспользоваться классическим решением задачи, предложенным Прандтлем [4, 5]. В соответствии с решением Прандтля деформации предполагаются малыми, так что изменениями очертаний свободной поверхности можно пренебречь. Последнее допущение в полной мере может быть отнесено к процессу диффузионной сварки в способе изготовления лопатки, поскольку там деформация необходима только для установления физического контакта между заготовками. Необходимо, однако, отметить, что установление физического контакта происходит под воздействием изостатического давления, воздействующего на заготовки обшивок и наполнителя, жестко заделанных в пакете по кромкам. В указанных условиях происходит некоторый общий прогиб заготовок обшивок и изгиб заготовки наполнителя относительно выступов. Деформация обшивок и наполнителя по величине при этом весьма незначительна и зависит от высоты выступов и может происходить только в упругой области. К моменту полного смыкания свариваемых поверхностей для образования физического контакта, как прогиб заготовок обшивок, так и изгиб заготовки наполнителя под выступом устраняются. Далее обшивки прогибаются в условиях ползучести, образуя складки, о чем будет подробнее сказано ниже, но этот процесс происходит уже после установления физического контакта.
При вдавливании выступа заготовки обшивки в заготовку наполнителя под выступом и по сторонам от него образуются треугольные области равномерного напряженного состояния. Причем непосредственно под выступом материал заготовки наполнителя подвергается всестороннему сжатию при нулевом проскальзывании поверхностей заготовок обшивки и наполнителя друг относительно друга. По сторонам от выступа образуются области простого сжатия, параллельные границе соединения. Об отрицательном воздействии напряжений простого сжатия на процесс образования физического контакта было сказано при анализе и критике способов [1, 2]. Здесь они оказываются вне зоны соединения. При анализе способа [6] отмечалось благоприятное воздействие на процесс образования физического контакта напряжений растяжения. Однако ещё более благоприятными для формирования физического контакта, безусловно, являются напряжения всестороннего сжатия при нулевом проскальзывании соединяемых поверхностей друг относительно друга, которым в заявляемом способе подвергается материал заготовки наполнителя в зоне, находящейся под выступом заготовки обшивки, то есть, в зоне соединения. Сформированный таким образом физический контакт является основой качественного соединения диффузионной сваркой наполнителя с обшивками. Исследования микроструктуры зоны соединения в лопатке, изготовленной по предлагаемому способу, показали практически полное отсутствие в ней пор и значительное уменьшение по сравнению с [1, 2, 6] глубины и протяженности подрезов.
В прототипе также имеется разница между размерами зерен в заготовках наполнителя и обшивок. Кроме того, на заготовках обшивок имеются выступы с плоскими в поперечном сечении поверхностями. И по крайней мере, часть поверхности пазов, участвующая с создании физического контакта между заготовками обшивки и наполнителя при диффузионной сварке, выполнена в поперечном сечении плоской. Однако в трехмерном пространстве и выступы, и пазы повторяют аэродинамический профиль заготовок обшивок. В связи с последним обстоятельством в способе-прототипе отсутствуют условия, позволяющие провести аналогию между процессом образования физического контакта между заготовками обшивок и наполнителя и вдавливанием плоского штампа в пластическую среду, ограниченную плоскостью, и, следовательно, применить к ней классическое решение Прандтля для определения характера распределения напряжений.
Процесс образования физического контакта при диффузионной сварке в способе-прототипе сопровождается проскальзыванием свариваемых поверхностей друг относительно друга из-за их криволинейного профиля, что делает невозможным создание в зоне соединения условий всестороннего сжатия и, следовательно, делает невозможным получение соединения без пор. Образованию пор ещё более способствует отсутствие полной идентичности профиля свариваемых поверхностей, поскольку, как уже отмечалось при критике прототипа, профиль заготовки наполнителя и заготовок обшивок формируется посредством горячей штамповки в разных штампах.
Однако, несмотря на отмеченные проскальзывание свариваемых поверхностей друг относительно друга и их неплотный контакт между собой, все же имеет место вдавливание выступа заготовки обшивки в заготовку наполнителя, что способствует уменьшению глубины и протяженности подрезов. Поэтому здесь результат, достигнутый в заявляемом способе, сопоставим с результатом, достигаемым в способе-прототипе.
Что касается упрощения технологического процесса, то в заявляемом способе указанный результат достигается, прежде всего, за счет упрощения операций механической обработки заготовок обшивок и нанесения покрытия, препятствующего соединению, чему способствует плоская форма их поверхности со стороны, подлежащей соединению с заготовкой наполнителя. Нанесению покрытия также способствует наличие пазов на поверхности обшивок. Покрытие наносят, в частности, напылением на поверхность пазов, защищая при этом поверхность выступов трафаретом. В качестве трафарета целесообразно использовать металлическую плиту или пластину, способную уже за счет собственного веса обеспечить плотное прилегание к выступам обшивки. Для предотвращения смещения плиты её соединяют с заготовкой посредством штифтов, располагаемых в специальных установочных отверстиях заготовок обшивок и плиты-трафарета.
Еще более упростить процесс и снизить трудоемкость изготовления лопатки можно за счет приема, заключающегося в том, что давление при сварке к свариваемым заготовкам прикладывают со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки. В общем случае к заготовкам можно прикладывать изостатическое давление, как это делается в способе [7]. Причем для способа [7] это наиболее приемлемый вариант, так как соединению повергаются заготовки, имеющие достаточно сложный аэродинамический профиль. При этом, как уже отмечалось при критике прототипа, на внешней поверхности обшивок образуются складки, глубина которых зависит от высоты выступов на внутренней поверхности обшивок. В процессе сверхпластической формовки складки на поверхности обшивки, образующей спинку лопатки, разглаживаются, а складки на поверхности обшивки, образующей корыто лопатки, сохраняются, и их можно удалить только механической обработкой. Сделать это достаточно сложно, особенно в способе [7], из-за наличия отмеченного профиля заготовок. Необходимость дополнительной механической обработки усложняет технологический процесс изготовления лопатки. Наличие плоского пакета в заявляемом способе позволяет прикладывать к нему давление только с одной стороны, а именно, со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки, и тем самым устранить необходимость механической обработки пера лопатки со стороны корыта.
Возвращаясь к вопросу о пластичности наполнителя, необходимо ещё раз отметить всегда существующую разницу в структурном состоянии заготовок наполнителя и обшивок перед операцией диффузионной сварки. В создаваемых в заявляемом способе условиях всестороннего сжатия пластичный материал наполнителя будет эффективно заполнять микронеровности на поверхности обшивок. При этом при использовании наполнителя с размером зерен порядка 3 мкм его деформация будет происходить со скоростью ~lχlθ'3 сек"1. При использовании наполнителя с размером зерен менее 1 мкм его деформация при установлении физического контакта будет происходить на порядок с более высокой скоростью. Таким образом, при фиксированном времени операции диффузионной сварки с учетом сокращения времени на установление физического контакта увеличивается время протекания диффузионных процессов, что также благоприятно сказывается на качестве соединения наполнителя с обшивками.
Поставленные задачи изобретения решаются всей совокупностью признаков, приведенных в основном и дополнительном пунктах формулы изобретения.
Что касается высоты выступов и глубины пазов и радиуса сопряжения между ними, критерии их выбора сохраняются такими же, как в прототипе. При этом отмеченное положительное влияние выступов на качество соединения заготовок обшивок и наполнителя не зависит от высоты выступов.
Также необходимо отметить, что не вся поверхность пазов может быть плоской, В частности, в пазах так же, как в способе-прототипе, могут быть выполнены канавки, предотвращающие возможность нарушения покрытия, препятствующего соединению.
На основании обзора существующего уровня техники, выбранных аналогов [1, 2, 6, 7], а также технического решения [8], в котором продемонстрирована необходимость учета при осуществлении процесса диффузионной сварки положений теории пластичности [4, 5] можно сделать вывод о том, что заявляемое решение удовлетворяет требованиям новизны и изобретательского уровня.
Что касается промышленной применимости заявляемого способа, необходимо отметить, что способ отображает технологию изготовления полой широкохордной лопатки вентилятора двигателя нового поколения, в настоящее время разрабатываемую ОАО «Aвиaдвигaтeль» (г. Пермь), с привлечением достижений науки в Учреждении Российской академии наук ИПСМ РАН (г. Уфа). Приведенный ниже пример конкретного выполнения имитатора полой широкохордной лопатки вентилятора авиационного двигателя подтверждает такую возможность. Имитатор представляет собой уменьшенную копию реальной лопатки, поэтому при описании примера далее используется термин «лoпaткa». Краткое описание чертежей
Фиг. 1. Сечение полой вентиляторной лопатки по перу; Фиг. 2. Схема, поясняющая операцию обработки заготовок обшивок; Фиг. 3. Схема, поясняющая операцию нанесения покрытия, препятствующего соединению заготовок; Фиг. 4. Схема, поясняющая операцию сборки пакета;
Фиг. 5. Фрагмент пакета заготовок, в момент времени установления физического контакта между заготовками наполнителя и обшивок;
Фиг. 6. Фрагмент пакета заготовок после диффузионной сварки; Фиг. 7. Пакет заготовок, имеющий аэродинамический профиль; Фиг. 8. Фото лопатки перед окончательной механической обработкой;
Фиг. 9. Фото лопатки после окончательной механической обработки; Фиг. 10. Микроструктура зоны соединения обшивок с наполнителем.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показано сечение полой вентиляторной лопатки по перу. Перо лопатки имеет аэродинамический профиль. Обшивка 1 образует спинку лопатки, обшивка 2 - корыто лопатки. Между обшивками 1, 2 расположен наполнитель 3, образующий ребра жесткости 4 в полости 5.
Способ изготовления полой вентиляторной лопатки осуществляется следующим образом: Для изготовления лопатки используются три плоские заготовки, две для изготовления обшивок и одна для изготовления наполнителя.
На первой операции (фиг. 2) осуществляют обработку заготовки обшивки 6, образующей корыто лопатки, с выполнением на одной ее поверхности выступов 7 и соответственно пазов 8. Выступы 7 и пазы 8 имеют плоские поверхности и сопряжены между собой по радиусу 9. На этой операции могут механически обработать и другую внешнюю поверхность заготовки 6 с оформлением технологических зон с обоих концов заготовки и замковой части, (на фиг. не показаны). Предварительно технологические зоны и замковая часть могут быть сформированы горячей объемной штамповкой. На этой операции также в заготовке обшивки выполняют установочные отверстия (на фиг. не показаны). Кроме того, в технологической зоне со стороны замковой части на поверхности заготовки обшивки со стороны выступов и пазов выполняют каналы для прохода газа при сверхпластической формовке (на фиг. не показаны).
Аналогичным образом обрабатывают заготовку обшивки, образующей спинку лопатки.
Установочные отверстия выполняют и в заготовке наполнителя. На второй операции (фиг. 3) на поверхность пазов 8 наносят покрытие 10, препятствующее соединению заготовок при диффузионной сварке. Плоская поверхность заготовок, включая выступы 7, позволяет наносить покрытие с использованием простейших приспособлений, например, металлического трафарета 1, имеющего прорези 12 в форме раструба, размер которых по прилегающей к заготовке обшивки 6 поверхности соответствует размеру пазов 8. Указанная форма прорезей трафарета облегчает нанесение покрытия.
Сборку трафарета с заготовкой обшивки производят по установочным отверстиям (на фиг. не показаны). Трафарет имеет плоскую полированную поверхность. При сборке обеспечивают плотный прижим трафарета к поверхности заготовки, например, за счет его собственного веса.
Покрытие наносят напылением послойно до заданной толщины, высушивая каждый слой перед нанесением последующего слоя. Для удаления летучих компонентов из материала покрытия проводят термообработку заготовок обшивок. При сборке пакета (фиг. 4) между заготовками обшивок 6 и 13 располагают плоскую заготовку наполнителя 14, совмещая их по установочным отверстиям, с помощью штифтов (на фиг. не показаны). В собранном пакете плоские поверхности выступов 7 находятся в контакте с заготовкой наполнителя 14. Такой контакт защищает участки соединения от попадания на них частиц материала покрытия 10 в случае нарушения его целостности. Собранный пакет по контуру герметизируется посредством сварного шва, который выполняют аргонодуговой сваркой в среде инертного газа. На торец пакета приваривают штуцер для соединения с трубопроводом (на фиг. не показаны). Внутри пакета создают вакуум путем соединения трубопровода с вакуумным насосом.
Собранный пакет помещают в изостатическую камеру и осуществляют диффузионную сварку заготовок обшивок и наполнителя. Заготовки обшивок 6, 13 прогибаются под действием приложенного давления навстречу друг другу и изгибают заготовку наполнителя 14. В результате заготовка наполнителя 14 прижимается выступами 7 к плоской поверхности пазов 8 с нанесенным покрытием 10. Между заготовками обшивок и наполнителя наступает физический контакт. На фиг. 5 показан фрагмент пакета заготовок, иллюстрирующий процесс образования физического контакта. Прогиб заготовок обшивок 6, 13 на фрагменте не показан из-за его малой величины.
Далее после установления физического контакта общий прогиб заготовок обшивок устраняется, но с течением времени диффузионной сварки материал заготовок обшивок 6, 13 за счет ползучести заполняет пазы 8. В результате на внешней поверхности заготовок обшивок 6, 13 образуются складки 15, величина которых зависит от высоты выступов, глубины пазов. Полного заполнения пазов материалом заготовок обшивок за время диффузионной сварки не происходит и в зоне, прилегающей к выступам, остаются зазоры 16. На фиг. 6 показан фрагмент пакета заготовок после диффузионной сварки. Складки на наружной поверхности заготовки обшивки, образующей спинку лопатки, устраняются при последующей сверхпластической формовке за счет увеличения длины дуги спинки. Складки на наружной поверхности заготовки обшивки, образующей корыто лопатки, как правило, устраняются механической обработкой, поскольку при сверхпластической формовке длина дуги корыта не изменяется.
Для исключения складок на заготовке обшивки, образующей корыто лопатки, давление, необходимое для диффузионной сварки, рекомендуется прикладывать со стороны заготовки обшивки, образующей спинку, например, с помощью мембраны (на фиг. не показана). После диффузионной сварки в технологических зонах заготовок производят обточку цапф (на фиг. не показаны). Далее заготовкам обшивок и наполнителя придают аэродинамический профиль. Данную операцию осуществляют за два перехода. На первом переходе пакет заготовок, включая замковую часть, подвергают гибке для образования спинки и корыта. На втором переходе осуществляют закрутку пера. При использовании специального приспособления типа [3] эти переходы могут быть совмещены. Пакет заготовок, имеющий аэродинамический профиль, показан на фиг.7.
Для формирования внутренней полости 5 и ребер жесткости 4 (фиг. 1) осуществляют сверхпластическую формовку. С этой целью, пакет помещают в пресс-форму, устанавливая его с помощью цапф между матрицами. Производят нагрев сборки и создают в полости пакета давление газа по режиму, обеспечивающему деформацию заготовки наполнителя в скоростном интервале сверхпластичности ( 10"4...10"2 с"1). При этом из-за разницы в размере зерен скорость деформации заготовки обшивки, образующей спинку лопатки, может лежать вне указанного интервала.
До начала собственно формовки в полость пакета при комнатной температуре подают давление газа для отделения заготовок обшивок и наполнителя на участках с покрытием. В заявляемом способе, также как в способе [7], наличии зазоров 16 облегчает проход газа при отделения заготовок.
Фото лопатки, изготовленной по заявляемому способу, до окончательной механической обработки представлено на фиг. 8. На фото видны технологические зоны, включая упомянутые выше цапфы, и совмещенные каналы, выполненные в каждой из обшивок для прохода газа при сверхпластической формовке.
Для получения готовой лопатки после перечисленных операций осуществляют операции окончательной механической обработки замка и кромок пера, а также полировки поверхности пера лопатки. Фото готовой лопатки представлено на фиг. 9.
На фиг.10 представлена микроструктура зоны соединения обшивок с наполнителем.
Пример конкретного выполнения
В качестве материала для изготовления вентиляторной лопатки использовался титановый сплав BT6 (Ti-6A1-4V). Пример не исключает возможности использования других титановых сплавов для изготовления лопатки.
Из промышленной плиты толщиной 20 мм с размером зерен 8 мкм вырезали две заготовки обшивок 290x150 мм. Из промышленного листа толщиной 0,8 мм с размером зерен 2 мкм вырезали заготовку наполнителя
Заготовки обшивок механически обрабатывали с предварительным формированием пера и замковой части лопатки. На плоской стороне заготовок обшивок выполняли фрезерованием пазы глубиной 0,3 мм, представляющие участки, не подвергаемых соединению. Поверхность образовавшихся при этом выступов, представляющих участки, подвергаемые соединению, полировали. Заготовку наполнителя полировали с обеих сторон. Перед нанесением покрытия, препятствующего соединению, поверхности заготовок обшивок обезжиривали.
Для нанесения покрытия использовали трафарет. Толщину покрытия задавали 40-60 мкм. Для удаления летучих компонентов покрытия заготовки обшивок помещали в вакуумную печь и нагревали до температуры 150°C и выдерживали в течение 30 мин.
Далее производили очистку поверхностей заготовки наполнителя и дополнительно - поверхностей заготовок обшивок.
Заготовки собирали в пакет, который герметизировали аргонодуговой сваркой по контуру. Затем пакет помещали в штамповую оснастку. В полости между заготовками создавали вакуум глубиной 1,33 Па. Штамповую оснастку помещали в электрическую печь. После нагрева до температуры 9000C к пакету заготовок прикладывали давление 3 МПа с помощью гибкой мембраны и выдерживали пакет под давлением в течении 2 часов для осуществления диффузионной сварки. После диффузионной сварки в технологических зонах заготовок производили обточку цапф.
Придание заготовкам обшивок и наполнителя аэродинамического профиля осуществляли с помощью приспособления, сконструированного по типу [3]. Эту операцию осуществляли при температуре 8000C. После придания пакету профиля его устанавливали в прессформу с помощью цапф. Матрицы прессформы фиксировали с помощью клиновых соединений. Штуцер пакета соединяли с трубопроводом подачи рабочей среды (аргона). Перед нагревом в полость пакета подавали газ под давлением 0,2 МПа для отделения заготовок на участках с покрытием. Прессформу нагревали в электрической печи. Формовку осуществляли при температуре 9000C, создавая в полости пакета давление газа по режиму, обеспечивающему деформацию листовой заготовки наполнителя в интервале скоростей деформации 10"3...10"2 с"1. Максимальное давление газа составило 3 МПа. После формовки прессформу охлаждали, извлекали лопатку (фиг.8) и производили окончательную механическую обработку (фиг.9).
Из готового изделия вырезали образцы для металлографических исследований. На фиг. 10 показана микроструктура зоны соединения, подтверждающая отсутствие пор в зоне соединения обшивки с наполнителем.
Источники информации
1. Патент Великобритании JVe 2095137, B21D 53/78, 1973.
2. Европейский Патент Jfe 0568201, B21D 53/78, 1993.
3. Патент Великобритании Xs 2073631, B2 ID 11/14, 1980. 4. Ишлинский A.Ю., Ивлев Д.Д. Математическая теория пластичности. M.:
ФИЗМАТЛИТ, 2001, 704 с.
5. Качанов Л. M. Основы теории пластичности. M.: Наука, 1969, 420с.
6. Патент РФ M> 2291019 B21D 53/78, 2007.
7. Патент США Jfe 5826332, B23P 15/00, 1998. 8. Григорьевский В. И., Акинин В. К., Некоторые особенности пластической деформации материала в зоне контакта при диффузионной сварке тонкостенных конструкций // Сварочное производство. 1988. N°l 1. С. 31-33.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава, состоящей из обшивок и образующего ребра жесткости наполнителя, включающий операцию обработки заготовок обшивок с предварительно сформированной замковой частью, при которой на поверхности заготовок обшивок участки, подлежащие соединению с заготовкой наполнителя, оформляют в виде выступов с плоской в поперечном сечении поверхностью, и соответственно участки, не подлежащие соединению с заготовкой наполнителя, оформляют в виде пазов, при этом, по крайней мере, часть поверхности пазов, противолежащую в собранном для диффузионной сварки пакете выступам, выполняют в поперечном сечении плоской, а также операции нанесения на поверхность участков заготовок, не подлежащих соединению, покрытия, препятствующего соединению, сборки заготовок обшивок и наполнителя в пакет, диффузионной сварки заготовок обшивок и наполнителя, формирования рёбер жесткости сверхпластической формовкой, кроме того, способ включает операцию придания заготовкам обшивок и наполнителя аэродинамического профиля путем приложения к ним деформирующей нагрузки, включая формирование корыта и спинки лопатки и закрутки пера лопатки, отличающийся тем, что упомянутые выступы и пазы выполняют на поверхности заготовок обшивок до придания им аэродинамического профиля, а придание аэродинамического профиля заготовкам осуществляют после диффузионной сварки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при диффузионной сварке давление к свариваемым заготовкам прикладывают со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку наполнителя берут с размером зерен менее 1 мкм.
PCT/RU2009/000534 2008-12-24 2009-10-12 Способ изготовления полой вентиляторной лопатки WO2010074598A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09756124A EP2368651A1 (en) 2008-12-24 2009-10-12 Method for producing a hollow fan blade

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008151433/02A RU2412017C2 (ru) 2008-12-24 2008-12-24 Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
RU2008151433 2008-12-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010074598A1 true WO2010074598A1 (ru) 2010-07-01

Family

ID=42287979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2009/000534 WO2010074598A1 (ru) 2008-12-24 2009-10-12 Способ изготовления полой вентиляторной лопатки

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2368651A1 (ru)
RU (1) RU2412017C2 (ru)
WO (1) WO2010074598A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101937048B1 (ko) 2017-09-12 2019-01-11 부산대학교 산학협력단 블레이드용 대곡면 후판 지지 구조

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5205499B2 (ja) * 2011-08-11 2013-06-05 橋田技研工業株式会社 蒸気タービン用静翼の製造法
CN103089317B (zh) * 2011-10-31 2015-06-10 中航商用航空发动机有限责任公司 一种空心风扇叶片及其制造方法
RU2525010C1 (ru) * 2012-12-20 2014-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Заготовка для изготовления полой лопатки турбомашины способом сверхпластической формовки
RU2548834C1 (ru) * 2013-10-03 2015-04-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) Способ изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки
RU2555274C1 (ru) * 2013-12-12 2015-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
RU2553759C1 (ru) * 2014-03-12 2015-06-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН) Способ изготовления металлической защитной накладки
CN105904161B (zh) * 2016-05-24 2017-11-24 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种双锥菱形钛合金整体舱段制造方法
CN106002088B (zh) * 2016-05-24 2018-07-06 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种翼身融合整体舱段制造方法
CN109210001B (zh) * 2017-07-13 2019-07-09 中国航空制造技术研究院 一种超塑成形空心扭转叶片的设计方法
GB2565790B (en) * 2017-08-22 2022-08-10 Bae Systems Plc Superplastic forming and diffusion bonding process
CA3072031A1 (en) 2017-08-22 2019-02-28 Bae Systems Plc Superplastic forming and diffusion bonding process
EP3446804A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-27 BAE SYSTEMS plc Superplastic forming and diffusion bonding process
WO2019038516A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Bae Systems Plc METHOD FOR SUPERPLASTIC FORMATION AND DIFFUSION BINDING
CN109514200B (zh) * 2018-12-06 2020-07-31 上海无线电设备研究所 非线性弧形尾翼的制造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU487707A1 (ru) * 1971-03-12 1975-10-15 Способ изготовлени пустотелой лопасти воздушного винта
US5636440A (en) * 1994-09-07 1997-06-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process for manufacturing a hollow blade for a turbo-machine
US5826332A (en) * 1995-09-27 1998-10-27 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Method and manufacturing a hollow turbomachine blade
RU2268130C2 (ru) * 2001-08-29 2006-01-20 Вольво Аэро Корпорейшн Способ изготовления полой лопатки компонента статора или ротора
RU2291019C2 (ru) * 2005-03-23 2007-01-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки
RU2366530C1 (ru) * 2008-03-19 2009-09-10 Онищенко Анатолий Кондратьевич Способ изготовления полой лопатки

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU487707A1 (ru) * 1971-03-12 1975-10-15 Способ изготовлени пустотелой лопасти воздушного винта
US5636440A (en) * 1994-09-07 1997-06-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process for manufacturing a hollow blade for a turbo-machine
US5826332A (en) * 1995-09-27 1998-10-27 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation Method and manufacturing a hollow turbomachine blade
RU2268130C2 (ru) * 2001-08-29 2006-01-20 Вольво Аэро Корпорейшн Способ изготовления полой лопатки компонента статора или ротора
RU2291019C2 (ru) * 2005-03-23 2007-01-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки
RU2366530C1 (ru) * 2008-03-19 2009-09-10 Онищенко Анатолий Кондратьевич Способ изготовления полой лопатки

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101937048B1 (ko) 2017-09-12 2019-01-11 부산대학교 산학협력단 블레이드용 대곡면 후판 지지 구조

Also Published As

Publication number Publication date
RU2412017C2 (ru) 2011-02-20
EP2368651A1 (en) 2011-09-28
RU2008151433A (ru) 2010-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2412017C2 (ru) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
RU2291019C2 (ru) Способ изготовления изделия путем сверхпластической формовки и диффузионной сварки
JP2918722B2 (ja) 中空金属製品の製造方法
CN102834220B (zh) 制作金属嵌入件以保护复合材料制成的前缘的方法
US4882823A (en) Superplastic forming diffusion bonding process
CN111570795B (zh) 一种制备Ti2ALNb/Ti60双合金盘的方法
US20180216626A1 (en) Aluminum brazing of hollow titanium fan blades
JP5838091B2 (ja) 構造部品の加工方法
JP2978579B2 (ja) 中空ブレードの形成方法
EP2226133B1 (en) Method of manufacturing an aerofoil
GB2445226A (en) Multistage superplastic sheet forming with two sided die contact during first step
SE469927B (sv) Sätt för framställning av superplastiskt formade och diffusionsbundna alster samt de därvid framställda alstren
WO2012173512A1 (ru) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
CN103328150A (zh) 制造金属增强件的方法
JP6554263B2 (ja) 超塑性成形され超音波溶接された金属構造体
RU2555274C1 (ru) Способ изготовления полой вентиляторной лопатки
JP2001500793A (ja) 金属の拡散接合
EP3210710B1 (en) Diffusion-bonded metallic materials
JP4776866B2 (ja) アルミニウム合金からなる構造の成形方法
WO2017086822A1 (ru) Способ изготовления полой металлической лопатки турбомашины
EP0502620A1 (en) Improvements relating to superplastically formed components
JP4032304B2 (ja) 金属材料の部分強化方法およびその装置
EP2226134A2 (en) Method of manufacturing an aerofoil
RU2569614C1 (ru) Способ изготовления полой металлической лопатки турбомашины
RU2170636C2 (ru) Способ изготовления многослойной ячеистой конструкции

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009756124

Country of ref document: EP

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09756124

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE