[發明專利]一種三層空心葉片結構及其制造方法

有效

• 申請號: 201810593281.4
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108890219B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 杜立華;李志強;韓曉寧;邵杰;韓秀全;黃京東
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;F01D5/14;F01D5/18;B23P15/04
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本發明涉及一種三層空心葉片結構及其制造方法。該方法包括：通過機械或化學加工方法，在兩側的蒙皮內表面加工出多個凸臺；在蒙皮內表面上凸臺以外的部位涂覆擴散連接隔離劑；通過機械或化學加工方法，加工出變截面厚度的芯板；在芯板的厚度變窄端加工進氣槽；將芯板裝夾于有凸臺的兩側蒙皮之間，在形成的三層疊層結構四周焊接封邊；將組合封邊后的三層疊層結構經真空封裝后放置于熱等壓爐中進行擴散連接，使芯板和兩側的蒙皮在凸臺部位實現連接；通過芯板上的進氣槽向擴散連接后的三層疊層結構內部充入惰性氣體進行超塑成形，使芯板與蒙皮在凸臺部位以外的非擴散連接區域脹形并與超塑成形模具的型面貼合。

技術領域

本發明涉及航空發動機葉片制造技術領域，特別是涉及一種三層空心葉片結構及其制造方法。

背景技術

超塑成形/擴散連接（super plastic forming/diffusion bonding, SPF/DB）技術被稱作為現代航空工業的開創性技術，它在很大程度上增加了航空材料的利用率并改善了結構的可靠性和維護性。SPF/DB組合工藝作為一種先進制造技術，突破了傳統鈑金成形方法，既可節約成本、減輕重量，又可實現近無余量成形，在制造復雜外形和多層結構時優勢明顯。

航空發動機葉片屬于薄壁易變形零件，葉片型面的制造工藝對發動機性能有直接的影響。現有技術中，采用SPF/DB組合工藝成形的三層空心葉片結構，成形時，內部芯板與面板接觸后相互牽拉，導致面板上筋條交匯處易出現皺褶凹陷的問題，即面板“溝槽”缺陷問題，通常采用減薄芯板厚度來避免“溝槽”缺陷，當芯板厚度遠小于面板厚度時，會大大降低芯板的支撐強度，三層空心葉片結構的整體性能將有所降低。

因此，發明人提供了一種采用SPF/DB組合工藝制造的三層空心葉片結構及其制造方法，以解決現有技術存在的缺陷。

發明內容

本發明實施例提供了一種三層空心葉片結構及其制造方法，通過在蒙皮內表面局部加厚以及采用變截面厚底的芯板，避免了溝槽缺陷，同時解決了因減薄芯板時，整體性能降低的問題。

第一方面，本發明的實施例提出了三層空心葉片結構的制造方法，該制造方法包括：

加工蒙皮凸臺，通過機械或化學加工方法，在兩側的蒙皮內表面加工出多個凸臺，所述凸臺部位用于與所述芯板相連接；

涂覆隔離劑，在所述蒙皮內表面上凸臺以外的部位涂覆擴散連接隔離劑；

加工芯板，通過機械或化學加工方法，加工出變截面厚度的芯板；

加工進氣槽，在所述芯板的厚度變窄端加工進氣槽；

組合封邊，將芯板裝夾于加工有凸臺的兩側蒙皮之間，在形成的三層疊層結構四周焊接封邊；

擴散連接，將所述組合封邊后的三層疊層結構經真空封裝后放置于熱等壓爐中進行擴散連接，使所述芯板和兩側的蒙皮在所述凸臺部位實現連接；

超塑成形，通過所述芯板上的進氣槽向擴散連接后的三層疊層結構內部充入惰性氣體，放置于超塑成形模具中進行超塑成形，使所述芯板與蒙皮在凸臺部位以外的非擴散連接區域脹形并與超塑成形模具的型面貼合。

進一步地，所述蒙皮厚度與所述芯板厚度的比值不小于2。

進一步地，所述加工蒙皮凸臺的方法包括采用切削的機械加工方法。

進一步地，所述加工蒙皮凸臺的方法包括采用在酸液中進行化學加工的方法，即在凸臺部位以外的蒙皮內表面涂覆酸液隔離劑，再用酸液對所述蒙皮進行化學銑切，使涂覆有酸液隔離劑的凸臺部位以外的部位減薄，使蒙皮內表面加工出多個凸臺。

進一步地，在所述凸臺部位與所述蒙皮內表面的過渡部位加工出過渡圓角，所述過渡圓角不小于所述凸臺的高度，其中所述凸臺的高度為凸臺部位以外的蒙皮經酸液化學銑切減薄的厚度。