[發明專利]一種渦輪葉輪分體式結構

有效

• 申請號: 201410300359.0
• 申請日: 2014-06-19
• 公開（公告）號: CN104074551A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 王正;王增全;王阿娜;王晉偉
• 申請（專利權）人: 中國北方發動機研究所(天津)
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;B23P15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種渦輪葉輪分體式結構，其特征在于：渦輪葉輪由輪盤(1)和輪轂(2)組成，所述輪盤(1)心部有錐形盲孔，所述輪轂(2)有與輪盤(1)錐形盲孔進行配合的錐形結構，所述輪轂(2)錐形結構的高度L₂大于輪盤(1)錐形盲孔深度L₁，所述輪盤(1)和輪轂(2)采用摩擦焊接方式連接。

2.根據權利要求1所述的渦輪葉輪分體式結構，其特征在于：所述輪轂(2)錐形結構的高度L₂比輪盤(1)錐形盲孔深度L₁大2-12mm。

3.根據權利要求1所述的渦輪葉輪分體式結構，其特征在于：所述輪盤(1)錐形盲孔的錐度角θ₁為80-160°，錐形盲孔深度L₁為葉輪厚度的20％-60％，錐形盲孔底部直徑ΦD₁為5-25mm，錐形盲孔底部與錐面有過渡圓角R₁；輪轂(2)錐面C的錐度角θ₂與輪盤(1)錐形盲孔錐度角θ₁相同，輪轂(2)錐面C小端直徑ΦD₂與輪盤(1)錐形盲孔底部直徑ΦD₁相同，輪轂(2)的錐面C與底面D之間有過渡圓角R₂，R₂大小與R₁相同，輪轂(2)的錐面大端與轉軸之間有過渡圓角R₃。

4.根據權利要求1所述的渦輪葉輪分體式結構，其特征在于：所述輪盤(1)在合金鑄造成型的基礎上加工而成；所述輪轂(2)由合金棒材加工而成。

5.根據權利要求1所述的渦輪葉輪分體式結構，其特征在于：所述輪盤(1)中不包含渦輪葉輪輪轂部位的最大應力位置，輪轂(2)中包含渦輪葉輪輪轂部位的最大應力位置。

6.一種渦輪葉輪分體式加工方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、確定渦輪葉輪的應力空間分布特征：采用有限元仿真計算方法確定渦輪葉輪的應力空間分布特征；

b、確定輪盤錐形盲孔與輪轂錐形結構的尺寸參數：根據渦輪葉輪的結構參數與應力空間分布特征，確定輪盤錐形盲孔與輪轂錐形結構的尺寸參數，渦輪葉輪輪轂部位的最大應力位于輪轂錐形結構中，輪盤的錐形盲孔錐度角θ₁為80-160°，深度L₁為葉輪厚度的20％-60％，底部直徑ΦD₁為5-25mm，錐形盲孔底部B與錐面A有過渡圓角R₁；輪轂錐面C的錐度角θ₂與輪盤錐形盲孔錐度θ₁相同，高度L₂比錐形盲孔深度L₁大2-12mm，錐面小端直徑ΦD₂與輪盤錐形盲孔底部直徑ΦD₁相同，錐面C與底面D之間有過渡圓角R₂，R₂大小與R₁相同，錐面大端與轉軸之間有過渡圓角R₃；

c、輪盤的加工：按照步驟b中確定的輪盤尺寸參數進行輪盤的鑄造與機械加工，輪盤在合金鑄造成型的基礎上經過機械加工而成；

d、輪轂的加工：采用合金棒材，按照步驟b中確定的輪轂尺寸參數，將合金棒材加工成輪轂；

e、確定輪盤與輪轂的摩擦焊接工藝參數：根據渦輪葉輪的材料性能以及輪盤錐形盲孔與輪轂錐形結構的尺寸參數，確定輪盤與輪轂的摩擦焊接工藝參數，包括輪盤與輪轂之間的相對旋轉角速度、軸向力與進給量；

f、輪盤與輪轂的摩擦焊接：采用摩擦焊接方式，在摩擦焊機上通過夾具將輪盤與輪轂分別固定在兩端，按照步驟e確定的工藝參數，將輪轂與輪盤焊接在一起，形成完整的渦輪葉輪。