[发明专利]一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具有效

专利信息
申请号: 201710457867.3 申请日: 2017-06-16
公开(公告)号: CN107266099B 公开(公告)日: 2023-07-18
发明(设计)人: 张铀;张良成;赖智;卢才军;郭双全;刘俊伶;叶勇松;彭中亚;黄璇璇;姚改成;何勇;徐春 申请(专利权)人: 中国人民解放军第五七一九工厂
主分类号: C04B35/80 分类号: C04B35/80
代理公司: 成都金英专利代理事务所(普通合伙) 51218 代理人: 袁英
地址: 610000 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 航空发动机 陶瓷 复合材料 涡轮 导向 叶片 成型 夹具
【说明书】:

发明公开了一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具,缘板模块(4)的顶部设置有与叶片预制体大缘板(3)相配合的腔体A(8),小缘板模块(5)的底部设置有与小缘板(2)相配合的腔体B(11),叶背翼型模块(6)的后侧设置有与叶背翼型(21)相配合的曲面(12),叶盆翼型模块(7)的前侧设置有与叶盆翼型(22)相配合的凸起(14)。本发明的有益效果是:保证成品叶片工作面无或少余量加工、快速拆装和组装、有效实现陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片的近净成型、制造成本低。

技术领域

本发明涉及属于航空发动机零部件制造技术领域,特别是一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具。

背景技术

陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片作为航空发动机最关键的零件之一,由于涡轮导向器叶片工作环境非常恶劣,承温最高、承受强烈的热腐蚀、承受热冲击最严重,而陶瓷基复合材料因密度小、比强度高、比刚度高、耐高温性好等优良性能,最有可能取代镍基高温合金在更高温度下使用的涡轮导向器叶片高温材料为陶瓷基复合材料。陶瓷基复合材料一般指碳纤维增强碳基(C/C)复合材料、碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基(SiC/SiC)复合材料,是一种超高温复合材料,工作温度高达1650℃。

目前,陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片一般制备过程为叶片预制体编织→化学气相渗积(chemical vapor infiltration,CVI)界面层→基体致密化(采用CVI和PIP技术)→机械加工→涂层制备→检查验收。具有三维翼型叶身的高性能陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片,必须采用三维编织(如2.5D、三维四向、三维五向、正交三向等)方法编织导向叶片预制体,叶片特别其工作面的制备要求近净成型(即制备过程中叶片不允许或少量允许机械加工)。但由纤维编织的叶片预制体较松软,且依靠编织的叶片不可能达到叶身三维翼型等设计尺寸。在叶片预制体CVI沉积界面层、基体致密化初期阶段等制备过程中,因为没有将叶片预制体进行工装,陶瓷基复合材料叶片的形状尺寸难保证,会出现翘曲、扭曲、凸起等缺陷,造成陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片制备失败。其中,叶片预制体的结构如图1和2所示,叶片预制体包括本体(1)、小缘板(2)和大缘板(3)组成,小缘板(2)固连于本体(1)顶部,小缘板(2)固连于本体(1)底部,本体(1)的前部为叶背翼型(21),后部位叶盆翼型(22)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种保证成品叶片工作面无或少余量加工、快速拆装和组装、有效实现陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片的近净成型、制造成本低的航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具。

本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种航空发动机陶瓷基复合材料涡轮导向器叶片近净成型用夹具,它包括大缘板模块、小缘板模块、叶背翼型模块和叶盆翼型模块,所述的大缘板模块的顶部设置有与叶片预制体大缘板相配合的腔体A,大缘板模块上还设置有分别位于腔体A左右侧的叶背定位块和叶盆定位块,叶背定位块位于叶盆定位块的前侧,所述的小缘板模块的底部设置有与小缘板相配合的腔体B;所述的叶背翼型模块的后侧设置有与叶背翼型相配合的曲面,叶背翼型模块的底部开设有第一定位孔,叶背翼型模块放置于大缘板模块上且第一定位孔与叶背定位块相配合;所述的叶盆翼型模块的前侧设置有与叶盆翼型相配合的凸起,叶盆翼型模块的底部开设有第二定位孔,叶盆翼型模块放置于大缘板模块上且第二定位孔与叶盆定位块相配合;所述的叶盆翼型模块和叶背翼型模块的左右侧均还固设有安装板,叶盆翼型模块和叶背翼型模块均设置于大缘板模块和小缘板模块之间,叶盆翼型模块的安装板与叶背翼型模块的安装板之间设置有锁紧短螺钉,叶盆翼型模块、大缘板模块和小缘板模块之间设置有锁紧长螺钉,且叶背翼型模块、大缘板模块和小缘板模块之间设置有锁紧长螺钉;所述的大缘板模块的外表上均分布有多个连通腔体A的小孔,小缘板模块的外表面上均分布有多个连通腔体B的小孔,叶背翼型模块的正面分布有多个贯穿曲面的小孔,叶盆翼型模块的后面设置有多个贯穿凸起的小孔。

所述的翼型模块上的两个安装板结构相同。

所述的锁紧短螺钉和锁紧长螺钉上均螺纹连接有锁紧螺母。

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