[发明专利]一种用复合材料制成的涡轮机叶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料涡轮机叶片的制造，该涡轮机叶片具有一个与其相结合的底部和/或顶部平台。

本发明属于用于航空发动机或用于工业涡轮机的燃气涡轮机叶片的领域。

背景技术

参考已经做出的用于涡轮发动机的复合材料叶片。例如，参考欧洲专利1526285(EP 1526285)，该专利描述了一种由三维编制制作一个纤维型坯并通过一个模具致密该型坯的制造风扇叶片的方法。

此外，为了使涡轮机的部分结构能暴露在高温下运转，现有技术中已经使用了热结构的复合材料，特别是陶瓷基复合(ceramic matrix composite，CMC)材料。与金属合金相比，这种材料可以提供经过改善的高温性能和较低的重量，同时还具有形成构件的机械特性。特别用在航空发动机的燃气涡轮机中，随着温度的升高，需要减少重量和减少污染排放。

欧洲专利EP1801354描述了分别成型的一个用于叶片翼面和翼根的型坯和一个用于通过覆盖层形成的平台的型坯，该覆盖层由树脂和部分聚合树脂进行了预浸渍。该平台型坯具有颊边，该颊边设置在叶片翼面和翼根型坯在其根部的相对面。经过持续地聚合，通过贴合剂(硅)的浸渍，将平台的颊边和叶片根部朝向面结合在一起。

这种预聚合的固有模式限制了获得复杂的机翼外形形状的可能性。

发明内容

本法明的目的在于提供一种涡轮发动机叶片，该叶片由复合材料构成，特别是用于涡轮机械中的涡轮机或压缩机上的基体结构复合材料，例如陶瓷基(CMC)复合材料，在其形状相对复杂时，可以提供所需的机械特性。

为了解决此问题，本发明提供一种用复合材料制成的涡轮机叶片的制造方法，该涡轮机叶片具有与之合并的一个底部平台和/或一个顶部平台，该方法包括：分别制作一个叶片平台零件，该叶片平台零件通过纤维固化材料进行固化并且具有与叶片平台的外形相似的形状，该叶片平台零件具有至少一个通孔，该通孔的形状根据翼面叶片外形制造；利用该叶片平台零件的通孔将其安装在经过纤维固化的叶片翼面-根部型坯上；将该叶片平台零件与叶片翼面-根部型坯组合；该方法进一步包括：

a)通过三维编织制成一个易于弯曲的纤维毛坯，作为一个单件，该纤维毛

坯包括叶片翼面-根部型坯部位；

b)在纤维毛坯的变形阶段，将所述叶片平台零件经由其通孔安装在所述纤维毛坯上，从而使所述叶片平台零件与纤维毛坯相组合；

c)将组合了叶片平台零件的纤维毛坯成型，得到一个叶片型坯，其形状与制造的叶片形状相近；

d)成型之后，在成型机中固化所述叶片型坯；

e)最后对固化的叶片型坯进行致密，用以获得一个具有合并平台的复合材料叶片。

优选地，所述纤维毛坯还具有可展开的连接部，用于当放置所述叶片平台零件之后，叠加并贴接所述叶片平台零件。在编织所述纤维毛坯时，预留出非连通区域，便于所述连接部的展开。

所述平台零件与所述纤维毛坯通过缝合、销接或者合作致密的方式连接。

所述叶片型坯通过化学气象渗透进行固化。或者在一种包含有树脂的固化组合物中浸渍；成型之后固化该树脂。所述浸渍在纤维毛坯成型之前进行。

优选地，所述多个纤维毛坯在一个连续的带状部件中编织出，在该带状部件上切割下单独的纤维毛坯。

优选地，多个所述叶片平台零件从一个截面部件上切割下，该截面部件通过多个贴合在一起的纤维层并通过固化获得。

该叶片平台零件在中间制造步骤中被固化。所述叶片平台零件通过化学气象渗透进行固化。或者所述叶片平台零件通过在包含有树脂的固化组合物中浸渍，随后固化该树脂的方式来进行固化。

所述叶片平台零件通过在包含有树脂的固化组合物中浸渍，随后固化该树脂的方式来进行固化；将纤维毛坯用的固化树脂和叶片平台零件用固化树脂同时进行热解。

该方法还适用于制造多翼面叶片，为此，该方法包括如下步骤：

a)通过三维编织制成多个纤维毛坯，作为一个单件，每个纤维毛坯包括各自的叶片翼面-根部型坯部位；

b)分别制造底部叶片平台零件或顶部叶片平台零件，该叶片平台零件具有多个翼面外形形状的通孔；

c)同时将该平台零件经由其通孔安装在纤维毛坯上。

附图说明

参考附图和如下所述的说明书，可以更好地理解本专利。

图1为合并有底部平台和顶部平台的涡轮机叶片透视图；

图2为包含有翼面型坯和叶片根部型坯部分的示意图；