[发明专利]为叶片前缘制作保护加强件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及为叶片前缘制作保护加强件的方法，且还涉及由这样的加强件保护的叶片。举例来说，叶片可以是涡轮机引擎的叶片，直升机的叶片，或者是螺旋桨的叶片。

背景技术

在航空领域，且更特别地在航空器涡轮喷气发动机领域，持续关注的是减小涡轮喷气发动机的组成元件的重量。此关注已经导致研发的风机叶片或导向叶片是有机基复合材料制成的叶片，这样的复合叶片比金属叶片轻。

然而，这样的复合叶片的前缘太易于被侵蚀且易于受到潜在的撞击（鸟、砂砾、冰、沙子等等）以致于在没有保护的情况下不适合使用。这就是为什么知道要在下面各项的帮助下来保护这样的前缘：

粘于该边缘上的金属加强带；

应用于该边缘的抗侵蚀涂料；

粘于该边缘上的由金属或塑料材料制成的抗侵蚀膜；或者

上面提及的保护件的组合。

无论使用什么保护件，其在前缘上的接合是主要的方面：有必要把保护件足够充分地接合到前缘，使它在不被分开的情况下且不相对于前缘移动的情况下适应撞击，以及满足在正常操作情况下的使用期限要求。

尽管是令人满意的，但是发现那些已知保护件太复杂和/或太贵以致于不能在实践中使用。此外，它们不能够：修复叶片（即，确保在使用中被磨损或损坏然后修复的叶片遵照要求），或者恢复叶片（在制造过程中发现有缺陷的叶片且使它达到要求）。

因此存在对至少部分地没有上面提及的缺点的保护加强件的需求。

发明内容

本发明提供了一种制作用于保护叶片前缘的加强件的方法，其中，该加强件是通过热喷涂沉积在前缘上的金属涂层。该加强件因而由沉积的金属涂层形成。

术语“金属涂层”用来指示可以由纯金属、金属合金或陶瓷制成的涂层。有利地，对于该涂层而言金属或合金可足够延展以呈现良好撞击阻尼属性，以便在保护前缘方面是有效的。

有利地，金属涂层通过受压热喷涂来沉积。受压热喷涂技术是已知的技术，其包括使用高速热喷涂方法（例如，“冷喷涂”方法，高速氧燃料（HVOF）方法，高速空气燃料（HVAF）方法，混合方法，等等）在设定喷涂参数时，特别是金属颗粒的喷涂速度时，以适合于确保沉积的涂层处于“受压”。处于受压且已经沉积在平面上的涂层和可变形测试件在该测试件上施加力因此该测试件倾向于在该涂层的旁边变成凸起。

借助于受压热喷涂，首先能够在叶片上沉积相当可观厚度的金属涂层（即加强件），典型地具有若干毫米的厚度，并且更特别地具有处于范围0.5毫米（mm）至20mm中的厚度。此外，既然该沉积的涂层是受压的，所以它夹到叶片的前缘上面，由此进一步改善了该边缘上加强件的接合。

在某些实施例中，在热喷涂步骤之前，在前缘任一侧上在叶片中形成至少一个纵向凹槽（即，给定总共至少两个凹槽），该金属涂层沉积在这些凹槽中。由于所述凹槽在叶片的长度方向上延伸，像前缘一样，所以把它们称为是“纵向的”。当叶片不是笔直的，而是卷曲的时，所述凹槽遵循叶片的曲线的前缘，因此它们本身是曲线的。

这样的凹槽使得加强件能够嵌入在叶片中。此嵌入特别是还通过提供剪应力的机械保持力改善了加强件在前缘上的保持力。换句话说，凹槽防止了加强件和叶片之间的相对滑动。

在其它实施例中，在制造了叶片之后，凹槽通过机加工来制造。此机加工操作呈现了执行简单的优点，但是它可能导致叶片机器强度的减小。

在某些实施例中，在制造叶片期间通过模制来制造凹槽。与机加工相比，此解决方案呈现出导致叶片机械强度减小得更少的优点。

在某些实施例中，凹槽具有向外张开的轮廓以便更容易在凹槽的底部中沉积金属涂层。

在某些实施例中，所述金属涂层由Ni、Al或Ti制成，或者由基于Ni、Co、Al或Ti的合金制成，或者由陶瓷制成。例如，它可能包括：

NiAl,NiCrAl,NiCrAlY类型的Ni基合金，以及特别是具有Al的重量为5%至20%的Ni基合金，例如Ni5Al,NiCr-6Al；

具有Si的重量至多为12%的铝合金；

具有大含量的附加金属元素的基于Ni或Co的所谓的“强”金属合金，例如CoMoCrSi,CoNiCrAlY；

具有大含量（优选大于按重量计12%）的Co,Ni,Cu,Al类型的金属元素或者这些元素的合金的陶瓷，例如WC12Co,WC17Co；或者

Ti轻熔合的合金，诸如TA6V。

这样的金属或合金呈现出机械属性，特别是对于该期望应用有利的延性。