[發(fā)明專利]葉片盤及制造葉片盤的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810074078.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108343475B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.H.博斯威爾;A.R.沃波爾
• 申請（專利權(quán)）人: 勞斯萊斯有限公司
• 主分類號: F01D5/02
• 分類號: F01D5/02;F01D5/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;傅永霄

公開了用于制造整體組件（24）的方法（56）。方法包括：提供（56）具有第一表面（46）的第一工件（26）和具有第二表面（50）的第二工件（28）；在第一工件（26）的第一表面（46）與第二工件（28）的第二表面（50）之間執(zhí)行第一結(jié)合工藝以形成子組件工件（48）；以及在子組件工件（48）的第三表面（52）與第三工件（30）的第四表面（54）之間執(zhí)行第二結(jié)合工藝以形成整體組件（24）。第一工件（26）的材料性能與第三工件（30）的材料性能不同。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及葉片盤及制造葉片盤的方法。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在比如飛行器和船舶等的各種應(yīng)用中被采用。燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)通過首先在壓縮單元內(nèi)壓縮進(jìn)氣空氣而從流體流產(chǎn)生推力。壓縮單元利用一系列葉片盤或葉片環(huán)來壓縮進(jìn)氣空氣。壓縮單元供給待與燃料混合物混合的壓縮空氣用于在燃燒單元中燃燒。產(chǎn)生的熱的、高壓的氣態(tài)混合物通過渦輪機(jī)部分膨脹，以汲取驅(qū)動壓縮機(jī)及推進(jìn)器（比如風(fēng)扇或螺旋槳）的能量。能量也可以以電功率的形式被汲取。

葉片盤是具有盤（或鼓）和彼此間隔開的多個葉片的整體結(jié)構(gòu)。如果盤和葉片整體形成為單個部件，則可實現(xiàn)重量減輕。因此，已經(jīng)提出了連結(jié)葉片的非機(jī)械方法，其中葉片盤由單個鍛造件機(jī)加工。然而，由于較少有效使用昂貴的材料和昂貴的鍛造機(jī)械，因此這些方法遭遇制造挑戰(zhàn)。

由于與高溫環(huán)境相關(guān)的技術(shù)挑戰(zhàn)，葉片盤需要利用不同的材料來制造。然而，連結(jié)兩種不同材料存在技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，連結(jié)不同材料（即具有不同晶體結(jié)構(gòu)的葉片與盤合金）的區(qū)別在于熱加工（即熱處理）的要求，并且困難在于利用固態(tài)或熔化工藝（比如熔融焊接）來連結(jié)。另外，由于熱影響區(qū)域以及合金的混合、增加的顆粒尺寸以及缺乏焊后均質(zhì)化熱處理，熔融焊接會產(chǎn)生不利的焊后機(jī)械性能。此外，不同的材料具有不同的特性，即焊接引起的剩余應(yīng)力或最佳材料條件（例如，老化），并且因此，在連結(jié)不同材料上總存在挑戰(zhàn)。此外，不同材料的焊接過程可需要大且昂貴的設(shè)置。因此，存在對于由不同材料制造的改進(jìn)的葉片盤的需求，且另外，提出了制造所述改進(jìn)葉片盤的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本公開涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的葉片盤。在一些示例中，葉片盤及用于制造葉片盤的方法被公開。

葉片盤（也稱為整體組件）可用在低壓渦輪機(jī)、中壓或高壓渦輪機(jī)中。在燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)部段中也可找到應(yīng)用。

高壓渦輪機(jī)暴露于最熱、最高壓的空氣，并且低壓渦輪機(jī)經(jīng)受較冷、較低壓的空氣。

根據(jù)本公開的各種但不一定是所有實施例，提供用于制造整體組件的方法，方法包括：提供具有第一表面的第一工件和具有第二表面的第二工件；在第一工件的第一表面與第二工件的第二表面之間執(zhí)行擴(kuò)散結(jié)合工藝以形成子組件工件；以及在子組件工件的第三表面與第三工件的第四表面之間執(zhí)行摩擦焊接工藝以形成整體組件，其中，第一工件的材料性能與第三工件的材料性能不同。

根據(jù)本公開的各種但不一定是所有實施例，提供制造用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的葉片盤的方法，方法包括：提供由結(jié)合至第二工件的第一工件形成的子組件工件；以及在子組件工件的第三表面與第三工件的第四表面之間執(zhí)行第二結(jié)合工藝以形成葉片盤，其中，第一工件的材料性能與第三工件的材料性能不同。

根據(jù)本公開的各種但不一定是所有實施例，提供葉片盤。葉片盤包括：第一工件；第二工件；以及第三工件，其中，第一工件利用第二工件聯(lián)接至第三工件以形成葉片盤，第二工件布置在第一工件與第三工件之間，以便有助于利用第一結(jié)合工藝和第二結(jié)合工藝中的每個來聯(lián)接第一工件與第三工件，第一工件的材料性能與第三工件的材料性能不同。

葉片盤可制造成使得第一工件的材料性能與第三工件的材料性能不同。

對于具有相對低體積的葉片，尤其由于所使用的合金具有高溫性能，因此由摩擦焊接給予的殘余應(yīng)力可能難以通過熱處理緩解。第二工件的使用將第一工件與摩擦焊接的熱隔離，并且可以是較容易處理以便去除殘余應(yīng)力的材料。