[发明专利]用于制造金属部件，诸如涡轮发动机叶片加强件的方法

说明书

本发明涉及用于制造金属部件，诸如用于复合或金属涡轮发动机叶片的金属加强件的方法。

更特别地，本发明涉及用于制造用于涡轮发动机叶片的前缘或后缘的金属加强件的方法。

本发明的领域是涡轮发动机的领域，更特别地是复合或金属材料制造的和其前缘包括金属结构加强件的涡轮发动机风扇叶片的领域。

然而，本发明也可以应用于金属加强件的制造，该金属加强件用于增强任何类型涡轮发动机叶片的前缘或后缘，在地面上使用或航空使用的涡轮发动机和特别地直升机涡轮轴发动机或航空器喷气涡轮发动机，也用于螺旋桨的制造，诸如双扇反转非减阻螺旋桨或开放转子螺旋桨。

本发明也可以应用于具有复杂几何形状的所有整体金属部件的制造。

应该想到前缘对应于空气动力学轮廓的前部，其遇到气流和将气流分成拱腹或下表面气流和拱背或上表面气流。后缘对应于空气动力学轮廓的后部，在这里拱腹和拱背流重聚。

涡轮发动机叶片，并且特别地风扇叶片受到高水平的机械应力，这特别地与转速有关，并且它们必须满足严格的重量和总尺寸条件。因此，使用更轻的由复合材料所制造的叶片。

安装到涡轮发动机的风扇叶片是已知的，其由复合材料制造，并且其中金属结构的加强件在它们前缘的任一侧上延伸整个高度，如文献EP1908919中所述。在外面物体，诸如，例如小鸟、冰雹甚或石头撞击风扇期间，这种加强件保护复合叶片。

特别地，金属结构的加强件通过防止由于纤维/基体接合破坏而引起的脱层、纤维破裂或损坏的可能性，保护复合风扇的前缘。

通常地，涡轮发动机叶片包括空气动力学表面，其在第一方向上在前缘和后缘之间延伸，并且在基本上垂直于第一方向的第二方向上，其在叶片的根部和顶端之间延伸。金属结构的加强件符合叶片的空气动力学表面的前缘形状，并且在叶片的空气动力学表面的前缘的任一侧上的第一方向上延伸，以符合叶片拱腹和拱背的轮廓，并且在叶片根部和顶端之间的第二方向上延伸。

在已知的方式中，金属结构的加强件是由钛制造的金属部件，后者完全通过由一块材料的铣削来制造的。

然而，叶片前缘的金属加强件是制造复杂的部件，需要大量再加工操作和复杂刀具加工，这涉及高的制造成本。

在本发明的上下文中目的是通过提出用于制造用于涡轮发动机叶片的前缘或后缘的金属加强件的方法，解决上述问题，这显著地减少用于这种部件的制造成本以及简化制造过程。

为此，本发明提出了用于制造金属部件的方法，诸如涡轮发动机叶片金属加强件的方法，其连续地包括：

-用于制造由插件和多个金属丝所组成的三维金属结构的步骤，该插件具有允许进行超塑性成形和扩散焊接的特性，该多个金属丝围绕所述插件的周围，其中所述金属结构形成所述金属部件的预制件；

-其中所述金属结构定位在成形工具中的步骤；

-所述三维金属结构的热压步骤，这引起所述金属结构的聚集，以获得所述致密金属部件。

由于本发明，通过制造金属构造，简单和快速地制造金属部件诸如，例如，包括沿着两个不同平面的两条曲线（或扭曲绕着轴线）的金属结构加强件，其中通过插件和金属丝成形以产生绕着插件的金属缠绕，由此产生绕着插件的金属骨架，以及允许获得致密部件的热压和/或压制成型方法的组合，事先形成该金属结构。有利地，热压方法是等压压制或压制成型方法（HIP或热等压压制），这允许通过塑性变形、蠕变和扩散焊接的组合来获得致密非多孔的部件。

使用模具生产金属丝，该模具的截面可以恰好地等于圆形、方形或六边形等。

有利地，制造插件以符合待要制造部件的中轴线的形式，这样所制造的金属结构形成待要制造部件的预制件，其容易地能够定位在成形工具中。

所制造的金属结构因此是容易运输和容易定位在成形工具中的结构，与待要制造的部件，诸如叶片加强件，显示渐开非可展开形状的部件，甚或具有包覆形状的部件诸如，例如，部分地重叠叶片端部的部件的复杂形状无关。

有利地，用于制造金属结构的金属丝的长度和直径是变化的，并且取决于待要制造部件的形状，诸如，例如叶片加强件的形状。

因此，这种制造方法克服了使用对平台的铣削或拉削类型的块机械加工，对叶片加强件的复杂制造的要求，所述机械加工需要使用大体积材料，以及由此高原料供应成本。该方法也允许容易地制造金属加强件，后者满足严格的质量和/或几何要求。

有利地，金属部件是涡轮发动机的风扇叶片前缘或后缘的金属加强件。

单独地考虑或根据所有技术可能的组合，根据本发明用于制造金属部件的方法也显示了下面一个或多个特征。