[发明专利]用于制造具有陶瓷纤维内增强部的金属部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造金属部件，其具有由陶瓷纤维形成的并通过将纤维插件并入金属基体中而获得的内增强部。

背景技术

为了减轻金属部件的重量并同时给予金属部件更大的强度，特别是拉伸强度或压缩强度，已知将陶瓷纤维并入其中。例如，这些纤维是碳化硅纤维(SiC)，其具有显著大于例如钛这样的金属的拉伸强度和压缩强度。

制造这些部件涉及预先通过金属涂覆陶瓷细丝形成插件。这些细丝也被称为CMM纤维或涂覆细丝。金属尤其给予其进行处理所必需的弹性和柔性。

已知的制造这种增强部件的方法包括围绕一心轴的涂覆丝线的缠绕。然后，绕线被引入一主金属体或容器中，在主金属主体或容器中预先加工出缝以形成用于插件的凹腔。缝的深度大于绕线的高度。盖设置在容器上并焊接到其周边。盖具有形状与缝互补的凸榫，且其高度适应于被置于缝中以填充缝的绕线的高度。下一步，执行热等静压步骤，在此过程中，盖变形且绕线被凸榫压紧。沿缝边缘的容器表面倾斜，以形成角面，用于确保盖在压缩阶段中盖逐渐变形。

热等静压技术包括：将部件置于一封闭体中承受1000巴量级的高压以及1000℃量级的高温持续几个小时。

在此处理过程中，涂覆细丝的金属套通过扩散焊接被焊接在一起并焊接到缝壁上，以形成由金属合金(陶瓷纤维在其中延伸)构成的致密组件。然后，所获得的部件被加工至所希望的形状。

所述方法用于制造轴对称航空部件，例如转子盘或叶片盘(整体叶片盘)，不过也可用于制造非轴对称部件，例如连接杆、轴、致动器主体、和壳体。

难以在主体中加工出缝，特别是因为在缝的底表面与侧壁之间的底部的接合半径较小。这种小的接合半径对于以尽可能小的间隙装容插件而言是必要的，插件具有方形截面并通过小半径细丝形成。对盖中的对应凸榫进行加工也不容易，因为存在非开放端的角部且有必要具有完美匹配于缝的形状。

申请人已经开发出一种制造细长形状部件的方法，所述部件包括插件，插件具有对传递单向拉伸力和/或压缩力有益的平直部分。此方法在2007年7月26日提交的专利申请FR 07/05453中进行了描述。申请人还开发出一种制造平直插件的方法。此方法包括：制作绕线形式的插件坯体，如果热等静压将所述坯体压实在容器中，然后加工处于压实容器中的平直插件。这种方法在2007年7月26日提交的专利申请FR 07/05454中进行了描述。

然而，当将被制作的部件是非轴对称的但具有长形形状、椭圆形形状或具有平直部分的其他形状时，对较长长度的精确调节难以实现。对于通过极硬的涂覆纤维形成的插件而言，甚至更加困难，因为陶瓷纤维需要形成与其完美相配的凹腔。盖必须在缝中完美组装以不使纤维散出。

针对单独地制造插件并之后将其传送到主体的缝处，可替代地，在SNECMA名下的专利FR 2 886 290根据一个实施例提出直接在主体上制作绕线。在主体中提供两个台肩，而非缝。第一台肩具有支承表面，用于涂覆细丝的直接绕线。此表面平行于绕线方向。当绕线完成时，缝通过以下方式重构：将一部件置于主体上，该部件的形状与第二台肩的形状互补，从而相对于第一台肩形成台阶。然后，具有凸榫的盖定位在刚经过绕线的插件上，所述组件经历一压实操作。制造问题通过这种解决方案仅被部分地解决，这是因为组装操作仍然复杂。

在申请人名下的专利申请FR 07/09171提出，金属主体中的用于插件的凹腔具有L形截面凹口的形式，盖具有内凹口，内凹口具有L形截面且其形状与具有所述插件的金属主体的形状互补。而且，盖在外侧成形，从而使压缩力垂直于凹口的面施加。

这样，现有的制造技术可形成的金属部件包括通过涂覆纤维绕线的金属基体复合物制成的一个或多个增强物和容器-主体和盖。这些结构很有效，但制造成本较高。特别是加工带盖容器主体占部件总成本的较大部分。

发明内容

申请人所设定的目标在于，改进用于制造细长形状部件的方法，以实现简化生产操作步骤和降低成本的目的。

这一目标通过根据本发明的方法实现，所述方法用于制造陶瓷纤维增强金属部件，其中：

-在具有上面的金属主体中加工出用于插件的至少一个凹腔；

-将由金属涂覆陶瓷纤维形成的至少一个插件置于所述凹腔中；

-用一盖覆盖所述插件；

-在所述插件周围的间隙空间中形成真空，所述空间在真空下紧密密封；

-该组件，即具有所述盖的所述金属主体，通过热等静压进行处理；和

-加工经过处理的所述组件，以获得所述部件。