[发明专利]制造复杂形状金属合金部件的方法

说明书

本发明涉及一种用于获得涡轮机的包括叶身、叶冠和叶根的实心叶片的方法，该方法包括：利用至少两个部件(50、51)制造粗坯的步骤，其中至少一个部件是实心部件，所述至少两个部件通过扩散连接技术组装而无熔融；以及机加工粗坯以制成具有确定型廓的叶片的步骤。

技术领域

本发明涉及一种用于制造涡轮机实心叶片的方法。

它有利地用难以加工成复杂形状部件的金属材料例如钛铝合金制成。

它也可以用陶瓷基材料制成。

它特别重要但非排他性地应用在航空领域或能源领域中使用的实心叶片或实心桨片领域中，而无论这些叶片或桨片是固定的还是活动的。

举例来说，涡轮机包括至少一个固定分配叶栅或定子、和至少一个活动叶栅或转子。

定子由保持在内圈和外圈之间或两个半壳之间的固定导向叶片构成。在涡轮机的情况下，定子可以引导和分配转子叶片上的流体流动，这些叶片因此被驱动旋转。

背景技术

传统上，航空叶片或源自铸造坯料或源自锻造坯料，部分或全部经过再机加工。

已经提出了将整流器固定叶片分多个部分制成，以在组装不同部分之前方便进行尤其是钻孔或机加工的操作(EP 3 103 580)。

存在于活动叶片中的应力分布与固定叶片中观察到的应力分布完全不同。

特别地，对于所有包括叶身、叶冠和叶根的叶片，(对于固定叶片和活动叶片嵌入的)叶根处的应力直至大约叶身一半处的应力之间的比值可以为1(固定叶片)至100(活动叶片)。实际上，即便在两种情况下推力基本相同，但活动叶片还受到离心加速。

这就是为什么该解决方案限于固定叶片的原因。这通过机械嵌合实现不同部件组装这一事实得到证实。

还可以引用涉及空心叶片的文献EP 2 772 614和EP 1 481 755。

与实心叶片所经受的应力相比，在空心叶片中，与离心力相关的应力较低。

这是由叶片重心的各自位置和叶片各自质量所导致的。

这是这些文献的教导限于空心叶片的原因。

当坯料的机加工仅为局部的，特别是当无机械再加工完成叶片型廓时，矫直、成形和/或校准操作对于确保功能尺寸则必不可少。

对于小尺寸型涡轮机叶片而言，在制作开发原型的情况下，或者对于实施，又或者对于由易于加工且价格低廉的材料制成的系列叶片，使用所谓的从块件切割的范围(gamme)。

这种解决方案在想要使用钛铝合金(γ-TiAl)的情况下具有缺点，这种材料有良好的耐温性，但在室温下具有显著脆性。

更具体地，这些已知的解决方案尤其引起以下问题。

在利用锻造坯料棒获得一范围的情况下，可以在机加工中使用整个表面，但是这需要复杂机加工范围以便能够适应与应力释放相关的变形，甚至使用自适应范围。此外，使用锻造坯料需要至少三类操作：材料制造、锻造和机加工，并且制造周期相对较长。

在使用铸造坯料获得一范围的情况下，无疑可以在机加工中使用整个表面，但是这时仍然需要复杂机加工范围以便能够适应与应力释放相关的变形，所述方法无论如何都会产生与机加工后出现的铸造缺陷相关的很高废品率。

使用铸造坯料最终需要三到五类操作：材料制造、铸造、可能的热等静压、可能矫直以及最后的机加工，这样制造周期仍然相对较长。

在机加工中所谓的从块件切割的一范围的情况下，这里涉及从(铸造或挤挤压成的)一个坯件开始，通过机加工去除材料多余部分来将简单的几何形状加工为部件的几何形状。