[发明专利]一种通过锻造来制造零件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过锻造来制造零件的方法。

背景技术

本发明更具体地涉及制造大尺寸的钛合金叶片，例如涡轮喷气发动机风扇叶片，并且通过研磨抛光操作将它们最终加工成通过锻造获得的半成品零件的形状符合要求。

涡轮喷气发动机风扇叶片通常是通过精密锻造制成的。精密锻造是在合适模具上连续冲压毛坯直到获得形状和尺寸特征与已完成零件的形状和尺寸特征接近的半成品零件。对于通过锻造获得的半成品风扇叶片，因其允许的尺寸公差很小，故其叶面不符合希望得到的几何特性。举例来说，叶面的几何特性包括扭曲，即叶面的连续截面沿着堆叠轴线转动；弯曲，即叶片相对于堆叠轴和参照点弯曲；波动；和形状缺陷。

因此，使叶面符合要求是很必要的。总的来说，是通过去除与理论轮廓相比，具有多余厚度的叶面位置的材料来修正其吸入侧与压力侧的轮廓。通过精密锻造，这种修正涉及去除可总计为毫米的十分之几，通常在0.4mm至0.7mm之间范围内的多余厚度。

为此目的，一些符合理论轮廓并在叶面前边缘和后边缘之间且沿叶面轴以阵列延伸分布的点被确定。半成品叶片的几何特性是通过使用三维探针在这些点测量而得到的。以申请人名义的专利文件EP1596156描述了这种探针。由此便可得知希望获得的理论形状与叶面的真实形状之间的差异。

在现有技术中，有一种操作称作“厚度分类”，其在于确定具有最小厚度的零件的区域，并通过施加涂层来对它们加以保护。该操作主要是通过人工完成。此后，在被保护区域之间，多余的材料通过化学加工去除，其在于将零件浸泡在适于侵蚀金属的酸中保持一确定的时间。然后，该零件通过局部和反复抛光具有外表缺陷和化学加工痕迹的超出公差区域而被人工地再加工。此操作包含“首次”外表抛光。必要时，该零件可进行手工再加工，以将其形状加工到所要求的公差。

最后，已知为“末次”外表抛光的自动抛光用于确保空气动力学轮廓是连续的，且表面状态适于确保气流的适当流动。自动抛光通常使用研磨带进行。例如，所使用的带具有由重结晶碳化硅构成的研磨材料。该带安装在被驱动以相对于该零件的表面切向旋转的轮子上。该轮相对于表面的运动通过考虑待抛光表面的形状的程序进行控制。例如在表面上研磨带的行进速度、轮子相对于零件的行进速度，以及施加到该表面上的压力和所述研磨材料的粒度这样的抛光参数均被确定，以去除材料的所要求的厚度并实现所希望的表面形状。一研磨带抛光机的描述记载在美国专利No.5193314中。

上述的人工操作对操作人员来说是很费力的，尤其是当他们需要加工例如涡轮喷气发动机风扇叶片这样的重零件时，，且这需要被检查。

以申请人名义的专利申请文件WO2010/149720试图用自动化操作替代那些人工操作，从而解放操作者。

在那篇专利申请文件中所描述的方法包括：

·通过锻造来制造一半成品零件；

·测量该半成品半成品零件的几何特性；

·将所测得的半成品零件的形状与该零件将获得的一理论形状对比，并由此推演出不符合该理论形状的区域，以及需要从所述区域中去除的不符合的材料厚度；和

·抛光该半成品零件的不符合的区域，以通过使用一受控的研磨带来去除材料的所希望的厚度。

所述带通过改变该零件相对于研磨带的前进速度来控制，而其他抛光参数保持不变。

在将被去除的材料厚度，也被称为“去除部”，与上述相对前进速度之间建立一种关系。这个关系是通过测量和/或计算而建立的，对于不符合和需要被加工的各区域，它使得可基于所希望的去除量，确定将应用的前进速度。该前进速度越慢，被去掉的材料量越大。

已经发现在适合的抛光后获得的零件的形状与要获得零件的理论形状之间具有相对较大的尺寸偏差。

发明内容

本发明的一具体目的是对此问题提供一种简单、有效且低成本的方案。

为此，本发明提供一种通过锻造来制造零件的方法，该方法包含以下步骤：

·通过锻造来制造一半成品零件；

·测量该半成品零件的几何特性；

·将所测得的该半成品零件的形状与该零件将获得的理论形状进行对比，由此推演出与该理论形状不符的区域以及需要从所述不符合区域去除的材料的厚度，其中的参数是从以下参数中选择出的：抛光上述区域时研磨带行进的距离；抛光上述区域时该零件相对于研磨带的平均前进速度；抛光上述区域时研磨带的平均行进速度；以及抛光上述区域的持续时间；以及

·抛光该半成品零件的不符合区域，以通过使用受控研磨带来去除材料的所希望的厚度；