[发明专利]空心叶片的成形方法及成形装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心叶片的成形方法及成形装置，属于金属机械加工工艺技术领域。

背景技术

两层结构的宽弦空心风扇叶片的应用是航空发动机为增加推重比及提高航空发动机性能（增加压气机湍振裕度、提高效率、增强抗外物损伤能力、提高发动机推力、减少叶片数和减轻重量）的有效手段。两层结构的空心叶片由叶盆、叶背两部分组成，目前国内外研究中，其成形方法一般为，通过超塑性成形、激光焊接等技术逐步成形出成品叶片。

在上述空心叶片成形过程会存在多种成形缺陷，其中，面板凹陷是两层结构的空心叶片成形中的主要缺陷形式。面板凹陷的成因很多，如扩散连接时上层面板由于无背部承托在自身重力作用下发生蠕变塌陷，再如成形时面板受弯扭组合作用在两向压应力作用下发生压缩失稳等，都会引起面板凹陷，进而导致所述成品叶片的表面不够理想，影响叶片的性能。

针对上述具有凹陷缺陷的成品叶片，还要采用激光熔覆填充法或机械加工切削法进行后期修复。

激光熔覆填充法是对凹陷位置进行填充，利用激光加热钛合金粉末使其熔覆在叶片表面的凹陷位置处，以此获得需要的叶片表面曲面。此方法会造成叶片壁厚不均匀，使叶片在高速旋转时产生颤振，致使叶片气动性能下降；而且，在激光加热时叶片局部温度急剧升高，热应力会对叶片的外形产生影响，甚至产生热裂纹，导致叶片报废。

机械加工切削法是配合叶片表面凹陷位置，对叶片表面凸起的部分进行切削，以此获得需要的叶片表面曲面。此方法同样会造成叶片壁厚不均匀，使叶片在高速旋转时产生颤振，致使叶片气动性能下降。

除上述缺点之外，现有技术的空心叶片成形方法，要先后经过成形、后期修复等多道工序，过程繁琐，效率低下，且需多种机械加工工具，增加加工成本。

发明内容

为至少解决上述技术问题之一，本发明的目的在于提供一种空心叶片的成形方法及成形装置，以解决现有技术中空心叶片面板凹陷导致的叶片性能不佳、工艺流程复杂的问题。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种空心叶片的成形方法，其特征在于，包括步骤：

加热所述空心叶片至第一温度；

将所述空心叶片配合至完全闭合的模具的型腔内；

向所述空心叶片的叶片空腔中充入气体，至所述空心叶片的外表面与所述型腔的内侧壁完全接触；

停止对所述空心叶片进行加热，并对所述叶片空腔进行卸压；

取出成形完成的所述空心叶片。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“加热所述空心叶片至第一温度”之前还包括，

排出所述空心叶片的叶片空腔中的氧气。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“排出所述空心叶片的叶片空腔中的氧气”具体包括，

对所述叶片空腔进行抽真空；

向所述叶片空腔内充入惰性气体；

循环上述步骤多次。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“加热所述空心叶片至第一温度”还包括，

加热所述空心叶片至第一温度；

控制所述空心叶片的温度维持所述第一温度至第一时间段。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“加热所述空心叶片至第一温度”还包括，

加热模具至所述模具的温度达到并维持第二温度，所述第二温度与所述第一温度相同。

作为本发明的进一步改进，所述型腔包括上型腔和下型腔，所述步骤“将所述空心叶片配合至完全闭合的模具的型腔内”具体包括，

将所述空心叶片预设于所述下型腔处；

控制所述上型腔以第一速度向所述下型腔移动，直至所述上型腔与所述下型腔完全闭合。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“向所述空心叶片的叶片空腔中充入气体，至所述空心叶片的外表面与所述型腔的内侧壁完全接触”包括，

向所述叶片空腔内充入气体，使所述叶片空腔内的气压按照压力加载曲线变化；其中，

所述压力加载曲线包括升压阶段和位于所述升压阶段之后的恒压阶段，所述升压阶段包括至少一个上升阶段。

作为本发明的进一步改进，所述步骤“向所述空心叶片的叶片空腔中充入气体，至所述空心叶片的外表面与所述型腔的内侧壁完全接触”还包括，

检测所述内侧壁的多个被测位置处的压力值；

判断每个所述被测位置处的压力值是否均达到第一压力值；

若是，则判定所述空心叶片的外表面与所述型腔的内侧壁完全接触。