[發明專利]制造中空結構的方法

有效

• 申請號: 201310567183.0
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103551444A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王志強
• 申請（專利權）人: 深圳智慧能源技術有限公司
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;F01D5/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制造中空結構的方法，特別是一種制造金屬或合金中空結構的方法。

背景技術

中空結構在很多場合能提供比實心結構更好的性能。例如，對于渦輪發動機的葉片，其在高溫環境下高速運轉，中空結構能夠降低重量、增加結構強度且能夠提供優秀的葉片冷卻性能，因此業界一直希望采用這種中空結構的葉片。但是，制造一些具有不規則橫截面的中空結構非常困難，導致成本高昂。例如，渦輪發動機的葉片就是一種這樣具有不規則橫截面的結構，因此現有的制造中空結構的方法幾乎不能用于制造中空結構的葉片。

發明內容

有鑒于此，本文提出一種可降低成本的制造中空結構的方法。

本文提出一種制造中空結構的方法，該方法包括：提供多層板材結構，其中所述多層板材結構的各層板材具有結合部和非結合部，各相鄰層板材之間于其結合部固定結合在一起；加熱所述多層板材結構至至少部分層板材的軟化溫度；以及在所述軟化溫度下，對相鄰層板材之間用流體進行加壓，使得所述多層板材結構發生形變以形成各相鄰層板材于其結合部固定結合在一起而于其非結合部形成空腔的中空結構。

在一實施例中，所述板材可以為金屬或合金材料。

在一實施例中，所述多層板材結構是被放置在模具中的，對相鄰層板材之間用所述流體進行加壓使得所述多層板材結構變形至所述模具的邊界面。

在一實施例中，當所述多層板材結構變形至所述模具的邊界面后，保持上述軟化溫度和用所述流體進行加壓的狀態一預定時間。

在一實施例中，所述多層板材結構的各層板材包括頂層板材、底層板材以及位于所述頂層板材和底層板材之間的至少一中間層板材，所述至少一中間層板材具有相反的兩個板材表面，所述兩個板材表面分別與相鄰的其它兩層板材之間于其結合部固定結合在一起，在所述流體的加壓作用下，所述兩個板材表面分別與所述相鄰的兩層板材之間于其非結合部形成所述空腔。

在一實施例中，所述多層板材結構于其外圍區域設有供所述流體進入相鄰層板材之間的至少一流體入口，所述各層板材的結合部包括位于板材外圍區域的外圍結合區，使得所述多層板材結構的各層板材在其外圍區域除所述至少一流體入口的位置之外，其余位置都密封結合在一起，所述各層板材的結合部還包括位于板材中央區域的內部結合區。

在一實施例中，所述至少一中間層板材于其非結合部設有至少一通孔，讓所述流體能夠從所述兩個板材表面的其中一個板材表面流通至另一個板材表面。

在一實施例中，對于所述至少一中間層板材而言，所述內部結合區離散地分布在其相反的兩個板材表面的多個位置上，所述至少一中間層板材的內部結合區與相鄰的其它兩層板材的對應位置的內部結合區固定結合。

在一實施例中，對于所述至少一中間層板材的兩個板材表面而言，所述內部結合區在其中一個板材表面上的多個位置與在另一個板材表面上的多個位置相互錯開。

在一實施例中，所述內部結合區在所述板材表面上的位置為多個點位置。

在一實施例中，對于所述至少一中間層板材而言，所述內部結合區分布在其相反的兩個板材表面的多個線位置。

在一實施例中，所述至少一中間層板材于其非結合部設有促進變形的多個缺口。

在一實施例中，所述中空結構為渦輪葉片，所述多層板材結構的各層板材包括頂層板材、底層板材以及位于所述頂層板材和底層板材之間的至少一中間層板材，在所述流體的加壓作用下，所述至少一中間層板材變形成褶皺結構從而與相鄰的兩層板材之間形成所述空腔，所述頂層板材和底層板材的軟化溫度高于所述至少一中間層板材的軟化溫度。

在一實施例中，所述中空結構為渦輪葉片，所述多層板結構的各層板材包括至少三層第一板材以及位于每兩層相鄰第一板材之間的第二板材，在所述流體的加壓作用下，所述第二板材變形成褶皺結構從而與相鄰的兩層第一板材之間形成所述空腔，所述第一板材變形成曲面結構，所述第一板材的軟化溫度高于所述第二板材的軟化溫度。

根據初始多層板材結構的不同，本文介紹的方法可以制造出多種中空結構。這種方法步驟簡單，顯著降低了中空結構的制造成本，尤其是對于復雜的中空結構，例如蜂窩狀結構。這種方法對于渦輪發動機的葉片的制造尤其有用。而且，利用本發明制造的中空結構提高了結構強度，降低了重量，節省了材料。對于使用在高溫場合的中空結構（例如渦輪發動機的葉片），內部的中空結構有利于中空結構的冷卻。

附圖說明

圖1是制造中空結構的方法的大致流程圖。

圖2是多層板材結構的一個實施例的示意圖。