[發明專利]包括多個安裝在平臺中的葉片的組件的制造方法

有效

• 申請號: 201080018236.8
• 申請日: 2010-04-16
• 公開（公告）號: CN102413969A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 吉恩-保羅·伯納德;瓦內薩·門格林;吉恩-巴普蒂斯特·莫當
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: B22F7/06
• 分類號: B22F7/06;B23P15/00;F01D5/02;B22F5/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 萬學堂

技術領域

本發明涉及渦輪機整體葉盤(帶葉片的輪盤)區段，尤其是固定整體葉盤的制造。

背景技術

在下文中，已知的固定整體葉盤在形成渦輪機的壓縮機的一部分時是區段引導葉片組件，在形成渦輪機的渦輪的一部分時是噴嘴引導葉片組件。

區段引導葉片組件或噴嘴引導葉片組件由角形區段形成，各角形區段均包括保持在兩個平臺之間的多個葉片。例如，對于軸流渦輪機，葉片保持在徑向外平臺(已知為外平臺區段)與徑向內平臺(已知為內平臺區段)之間。

在整體葉盤的一種制造方法中，定子引導葉片組件區段或噴嘴引導葉片組件區段使用已知的“脫蠟”鑄造方法來形成，其中：

首先，制造定子引導葉片組件區段的蠟(或某種等同材料)模型；

通過將模型浸入漿料中形成與其表面接觸的材料層而在該模型周圍形成模具；

用砂涂覆該材料層的表面并將其干燥；

然后重復浸入可能由不同組分組成的漿料中的操作，以形成由多個層構成的殼體；

然后從殼體模具移除蠟，該操作使得原始模型被移除；

將熔融金屬注入模具中并固化；

打破殼體并完成定子引導葉片組件區段的制造。

在使用脫蠟鑄造方法制造定子引導葉片組件區段過程中，需要加工平臺區段和葉片，然后將兩者拋光以矯正制造缺陷，這會增加成本。通常，需要使用機械加工來矯正葉片與平臺區段之間的連接，由于葉片彼此之間緊密靠近，這個加工過程非常復雜，從而難以正確操縱機床。

除了上述缺點之外，由于脫蠟鑄造方法包括多個階段且需要設備來實施，這種方法的執行成本高昂。

根據另一種制造方法，平臺區段和葉片彼此獨立地形成然后釬焊在一起。該種被本領域的技術人員稱為“機械釬焊”組裝的方法是費時復雜的工藝。

一個可行的解決方案是使用金屬粉末注射成型方法(Metal?powder?Injection?Molding，MIM)，就與鍛造方法所獲得的機械性能可比擬的機械性能方面而言，這種方法提供了多種優點。此外，與脫蠟鑄造方法相比，使用MIM方法批量制造金屬部件的成本較低。

使用MIM制造金屬部件的方法通常包括：

制備金屬顆粒和熱塑粘合劑的混合物；

在模具中將混合物成型以獲得要形成的部件的“未加工的(green)”坯，坯體的尺寸大于金屬部件的最終尺寸；

從坯體上移除粘合劑以形成“半成品(brown)”坯，從而該坯體是多孔的；以及

將“半成品(brown)”坯燒結以使其致密，這使得坯體收縮，然后使由此形成的部件具有最終尺寸。

MIM制造方法通常用于制造尺寸相對較小的部件。在已公開的美國專利申請2007/0102572?A1中，還提出將該方法用于制造葉片以及獨立于彼此的平臺。該制造方法必須通過組裝步驟來實施，優選使用釬焊法，這增加了制造時間。

一個解決方案是使用MIM方法在單步操作中制造整體葉盤區段，但MIM方法不適用于制造大尺寸金屬部件。

發明內容

為了至少消除一部分不利因素，本發明涉及一種制造包括多個安裝在平臺中的葉片的組件的方法，其中：

獨立于平臺來制造葉片，這些葉片在制造后為成品葉片；

制備至少由金屬粉末制成的平臺坯體；

將金屬粉末燒結，以使成品葉片與平臺坯體結合起來。

根據本發明的制造方法在具有MIM制造技術的優點的同時矯正了該技術的缺陷。具體地說，在用MIM制造平臺的方法過程中，即使在該平臺仍然是坯體時—尚未利用燒結法進行致密化—將成品葉片以嵌件的方式安裝到平臺中，這意味著可以使葉片相對于平臺精確地定位在最終工作位置。該定位步驟更簡單，這是因為平臺坯體尚未具有最終尺寸并且可以毫不費力地進行加工。

根據本發明的第一實施例，制備金屬粉末和熱塑粘合劑的混合物，制備用于接納金屬粉末和熱塑粘合劑混合物的模具，并且將成品葉片安裝到模具中，葉片的一端定位在模具中。將混合物注射到模具中以獲得平臺坯體，混合物在模具中將成品葉片的所述端部包覆成型以將組件組裝起來。在執行粘合劑移除操作之后，燒結包括平臺坯體和成品葉片的組件以將組件成一體。

平臺和葉片共用的燒結操作使組件中的元件固定在最終位置，平臺坯體的收縮促使其連接至葉片。

在該實施例中，在將混合物注射到模具中之前組裝成品葉片，這可以確保葉片相對于平臺精確地定位。