[發明專利]一種航空發動機陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片近凈成型用夾具

有效

• 申請號: 201710457867.3
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107266099B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 張鈾;張良成;賴智;盧才軍;郭雙全;劉俊伶;葉勇松;彭中亞;黃璇璇;姚改成;何勇;徐春
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍第五七一九工廠
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種航空發動機陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片近凈成型用夾具，緣板模塊（4）的頂部設置有與葉片預制體大緣板（3）相配合的腔體A（8），小緣板模塊（5）的底部設置有與小緣板（2）相配合的腔體B（11），葉背翼型模塊（6）的后側設置有與葉背翼型（21）相配合的曲面（12），葉盆翼型模塊（7）的前側設置有與葉盆翼型（22）相配合的凸起（14）。本發明的有益效果是：保證成品葉片工作面無或少余量加工、快速拆裝和組裝、有效實現陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片的近凈成型、制造成本低。

技術領域

本發明涉及屬于航空發動機零部件制造技術領域，特別是一種航空發動機陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片近凈成型用夾具。

背景技術

陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片作為航空發動機最關鍵的零件之一，由于渦輪導向器葉片工作環境非常惡劣，承溫最高、承受強烈的熱腐蝕、承受熱沖擊最嚴重，而陶瓷基復合材料因密度小、比強度高、比剛度高、耐高溫性好等優良性能，最有可能取代鎳基高溫合金在更高溫度下使用的渦輪導向器葉片高溫材料為陶瓷基復合材料。陶瓷基復合材料一般指碳纖維增強碳基（C/C）復合材料、碳纖維增強碳化硅陶瓷基（C/SiC）復合材料、碳化硅纖維增強碳化硅陶瓷基（SiC/SiC）復合材料，是一種超高溫復合材料，工作溫度高達1650℃。

目前，陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片一般制備過程為葉片預制體編織→化學氣相滲積（chemical?vapor?infiltration，CVI）界面層→基體致密化（采用CVI和PIP技術）→機械加工→涂層制備→檢查驗收。具有三維翼型葉身的高性能陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片，必須采用三維編織（如2.5D、三維四向、三維五向、正交三向等）方法編織導向葉片預制體，葉片特別其工作面的制備要求近凈成型（即制備過程中葉片不允許或少量允許機械加工）。但由纖維編織的葉片預制體較松軟，且依靠編織的葉片不可能達到葉身三維翼型等設計尺寸。在葉片預制體CVI沉積界面層、基體致密化初期階段等制備過程中，因為沒有將葉片預制體進行工裝，陶瓷基復合材料葉片的形狀尺寸難保證，會出現翹曲、扭曲、凸起等缺陷，造成陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片制備失敗。其中，葉片預制體的結構如圖1和2所示，葉片預制體包括本體（1）、小緣板（2）和大緣板（3）組成，小緣板（2）固連于本體（1）頂部，小緣板（2）固連于本體（1）底部，本體（1）的前部為葉背翼型（21），后部位葉盆翼型（22）。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種保證成品葉片工作面無或少余量加工、快速拆裝和組裝、有效實現陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片的近凈成型、制造成本低的航空發動機陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片近凈成型用夾具。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種航空發動機陶瓷基復合材料渦輪導向器葉片近凈成型用夾具，它包括大緣板模塊、小緣板模塊、葉背翼型模塊和葉盆翼型模塊，所述的大緣板模塊的頂部設置有與葉片預制體大緣板相配合的腔體A，大緣板模塊上還設置有分別位于腔體A左右側的葉背定位塊和葉盆定位塊，葉背定位塊位于葉盆定位塊的前側，所述的小緣板模塊的底部設置有與小緣板相配合的腔體B；所述的葉背翼型模塊的后側設置有與葉背翼型相配合的曲面，葉背翼型模塊的底部開設有第一定位孔，葉背翼型模塊放置于大緣板模塊上且第一定位孔與葉背定位塊相配合；所述的葉盆翼型模塊的前側設置有與葉盆翼型相配合的凸起，葉盆翼型模塊的底部開設有第二定位孔，葉盆翼型模塊放置于大緣板模塊上且第二定位孔與葉盆定位塊相配合；所述的葉盆翼型模塊和葉背翼型模塊的左右側均還固設有安裝板，葉盆翼型模塊和葉背翼型模塊均設置于大緣板模塊和小緣板模塊之間，葉盆翼型模塊的安裝板與葉背翼型模塊的安裝板之間設置有鎖緊短螺釘，葉盆翼型模塊、大緣板模塊和小緣板模塊之間設置有鎖緊長螺釘，且葉背翼型模塊、大緣板模塊和小緣板模塊之間設置有鎖緊長螺釘；所述的大緣板模塊的外表上均分布有多個連通腔體A的小孔，小緣板模塊的外表面上均分布有多個連通腔體B的小孔，葉背翼型模塊的正面分布有多個貫穿曲面的小孔，葉盆翼型模塊的后面設置有多個貫穿凸起的小孔。

所述的翼型模塊上的兩個安裝板結構相同。

所述的鎖緊短螺釘和鎖緊長螺釘上均螺紋連接有鎖緊螺母。