[發明專利]用于燃氣渦輪發動機風扇葉片中的鳩尾榫的表面處理方法

在審

• 申請號: 201380005752.0
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN104039507A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: V.K.斯塔拉曼
• 申請（專利權）人: 聯合工藝公司
• 主分類號: B24B39/00
• 分類號: B24B39/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周春梅;胡斌

技術領域

本申請涉及一種用于處理葉片中的鳩尾榫的表面處理方法。

背景技術

燃氣渦輪發動機是公知的，并且典型地具有將空氣傳輸到壓縮機的風扇。來自壓縮機的空氣向下游進入到燃燒部段，空氣在此處與燃料混合并被燃燒。該燃燒的產物向下游從渦輪機轉子上經過，該渦輪機轉子轉而驅動風扇旋轉。

風扇可以包括安裝到轉子的多個分離葉片。葉片具有移動空氣的翼面以及被稱為鳩尾榫的徑向內部部分，該徑向內部部分被接納在轉子中的槽之內。

鳩尾榫在燃氣渦輪發動機操作期間經受高應力。因此，其對于風扇葉片的設計者提出了挑戰。

已經提出的解決施加到鳩尾榫內的應力的一種方法是在鳩尾榫上利用拋光操作。拋光操作將誘發該部件之內的應力。這些被誘發應力是能夠在該部件之內被誘發到期望深度的殘余壓應力。被誘發應力抵銷操作期間施加的應力，以使得整個應力水平更低。

拋光操作在被誘發應力的水平和到材料內的深度上提供了良好控制。然而，拋光典型地要求稍微平坦的表面，因而復雜表面不可能是用于拋光的候選對象。

一旦拋光操作已經應用到部件，則尚未拋光的表面可以具有升高的應力或者可能不期望的其他改變。

發明內容

一種對葉片中的鳩尾榫進行表面處理的方法，包括如下步驟：沿著所述鳩尾榫的周向側提供拋光操作。接下來，在所述鳩尾榫的軸向端部處提供噴丸處理（shot?peening）。由所述方法制成的葉片也被要求保護。

本申請的這些以及其他特征將通過隨后的說明書和附圖得到更好地理解，下面是這些附圖的簡要說明。

附圖說明

圖1A顯示了風扇葉片。

圖1B顯示了安裝到轉子內的風扇葉片。

圖2顯示了根據本發明的第一方法步驟。

圖3顯示了后續步驟。

具體實施方式

圖1A顯示了具有從鳩尾榫24徑向向外延伸的翼面18的風扇葉片20。翼面能夠被稱為具有前緣21和后緣22。鳩尾榫24具有周向側表面100以及軸向端部102和104。如能夠從圖1A意識到的，軸向端部102和104并非規則表面，而是具有復雜的彎曲形狀。周向側100沿著軸向長度具有大致規則形狀。

圖1B顯示了安裝在轉子16中的槽17之內的風扇葉片20。如能夠意識到的，側100在轉子16正在旋轉時接收大量應力,因為旋轉力傳輸經過側100。端部102和104并不接收相同的力。如圖所示，周向側100具有比端部102和104更為規則的表面。

為了對風扇葉片鳩尾榫進行表面處理以承受這些力，第一表面處理步驟，拋光，被示于圖2中。術語拋光能夠大致描述為使工具接觸以物理處理工件上的表面。

在50處極為示意性地示出的利用拋光工具的拋光操作已經使表面104與側表面100接觸。拋光工具50可以提供低塑性拋光。一種公知的低塑性技術公開于美國專利6,415,486中。然而，其他拋光操作能夠被使用。

如圖2所示，在一般拋光操作中，工具50利用計算機數控（CNC）定位控制器56和壓力控制器58控制。寬泛而言，鳩尾榫的選定區域100一經識別，來自工具表面52的壓縮的期望幅度和殘余期望應力分布就被確定。壓力被控制靠著表面，以形成具有壓應力深度層的變形區域。壓力能夠變化以在鳩尾榫24之內實現期望殘余應力分布以及壓縮幅度。

盡管拋光在周向側表面100上工作極好，但是其對于端部102和104并不同樣有效。由于端部102和104具有復雜表面，因此其并不容易利用拋光技術處理。此外，側100的拋光在端部102和104處導致不期望的應力分布。

因而，圖3顯示了圖2步驟的后續步驟。在圖3中，噴丸處理罩62被安裝以包圍端部102和104。噴丸處理工具60對著端部102和104輸送顆粒64。噴丸處理工藝有點示意性地示于圖3中，然而，本領域普通技術人員將會認識到如何將噴丸處理提供到表面102和104。

在兩步驟方法完成之后，風扇葉片20已經在其端部102/104兩者以及鳩尾榫的側100處被表面處理，從而其將在燃氣渦輪發動機的富有挑戰的環境中提供有效操作。

此外，作為圖2步驟之前的初始可選步驟，整個鳩尾榫可以在拋光之前被初始地噴丸處理。