制造用于葉片的增強邊緣的方法和通過該方法獲得的增強邊緣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造部件的方法，并且涉及通過該方法獲得的部件。
[0002]更具體地，所述部件可以是用于渦輪發(fā)動機葉片的增強邊緣。這樣的增強邊緣可以配裝到任何類型的陸地或航空渦輪發(fā)動機，并且尤其配合到直升機渦輪軸發(fā)動機或配合到飛機渦輪噴氣發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0003]渦輪發(fā)動機葉片經(jīng)受與尤其與其旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的高水平的機械應(yīng)力，同時還需要滿足關(guān)于重量和尺寸的嚴格條件。設(shè)想用于減輕葉片的一種選擇是使用復(fù)合材料用于制造它們。然后，渦輪發(fā)動機葉片還必須滿足嚴苛的使用標準，并且尤其是它們必須抵抗磨損和異物的影響。例如，渦輪噴氣飛機的前風扇葉片必須在飛行時抵抗磨損，并且還必須在飛行時抵抗鳥類撞擊的影響。不幸地，當葉片的前邊緣由與葉片的主體相同的復(fù)合材料制作時，前邊緣冒著對磨損或影響存在不足抵抗的風險。
[0004]為了解決該問題，已經(jīng)提議通過將單獨的部件配合在葉片的主體上來強化葉片的前邊緣，該部件合并在葉片的空氣動力學(xué)輪廓中。這樣的單獨的部件稱為增強邊緣。
[0005]增強邊緣一般為沿著相對于發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)軸線的基本上徑向方向縱向延伸的實心部件，并且在橫截面方面它呈現(xiàn)為相當大厚度的中心部分在漸縮的分支之間的大致Y形的輪廓。增強邊緣因此呈現(xiàn)相當大厚度的縱向中心部分、稱為"鼻部"位于薄的縱向側(cè)腹之間。
[0006]這樣的增強邊緣的厚度因此發(fā)生改變，通常從在中心部分中幾毫米到在漸縮分支的末端處零點幾毫米(大約0.2mm)。
[0007]增強邊緣可以用來增強葉片額前邊緣或后邊緣。它因此必須呈現(xiàn)匹配其位置的形狀，例如為扭曲且彎曲的形狀，與增強邊緣緊固在其上的葉片主體的邊緣的形狀互補。
[0008]最后，在外側(cè)面上，增強邊緣需要呈現(xiàn)光滑的表面狀態(tài)，以便避免損害葉片的空氣動力學(xué)特性，而在其內(nèi)側(cè)面上，它需要呈現(xiàn)良好質(zhì)量的曲率半徑，以便緊密配合在增強邊緣緊固在其上的葉片主體的邊緣上。
[0009]例如根據(jù)專利申請FR2961866，已知的是通過熱成形并且加工由鈦合金制作的部件來制造增強邊緣。增強邊緣然后一般通過粘合劑組裝到葉片主體，以便形成葉片。然而，以此方式獲得的葉片可能存在不足的粘合。在這種情況下，葉片經(jīng)受的經(jīng)歷會導(dǎo)致增強邊緣與葉片主體分開。
[0010]因此存在對適合于制造用于渦輪發(fā)動機葉片的具有增加的與葉片主體粘合的能力的增強邊緣的制造方法的實際需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本公開提供了一種制造渦輪發(fā)動機葉片的增強邊緣的制造方法，該方法包括以下步驟:
[0012].提供用于增強邊緣的坯料；
[0013].在所述坯料中壓印凹痕以便形成粗糙表面。
[0014]增強邊緣的坯料可以在壓印凹痕的步驟之前或之后鍛造或加工。鍛造或加工可以包括彎曲、沖壓、擠壓、或這三種操作的任意組合的步驟。坯料一般為由鈦合金制成的部件。
[0015]在本公開中，術(shù)語"粗糙表面"用來指代具體通過壓印凹痕的步驟來更改的表面。因此，粗糙表面專門指代壓印的表面，即使坯料可以存在非壓印而且呈現(xiàn)一定程度的粗糙度的其它表面。當坯料在多個位置進行壓印時，術(shù)語"粗糙表面"還可以覆蓋所有壓印的表面，不管它們是否是連續(xù)的。
[0016]粗糙表面是用于一旦坯料已經(jīng)完全成形以便獲得增強邊緣例如就通過粘合劑組裝到葉片主體的表面。該方法因此用于優(yōu)化坯料的其要接收粘合劑的部分、即其粗糙表面上的表面狀態(tài)，以便改善其與葉片主體的粘合。葉片抵抗增強邊緣中的應(yīng)力的能力因此通過該方法來增加。
[0017]此外，由于其少數(shù)量的步驟，該方法可以容易地合并在生產(chǎn)線中。該方法因此不難以在工業(yè)上實施。
[0018]在一些實施例中，該方法包括由至少使所述坯料的所述粗糙表面變形以便所述增強邊緣的最終形狀組成的額外步驟。
[0019]在此類實施例中，粗糙表面在壓印凹痕的步驟之后變形。該方法因此尤其有利于用于如果已經(jīng)處于其最終形狀將不能在其上壓印粗糙表面的增強邊緣。
[0020]在一些實施例中，坯料具有為大致Y形的輪廓。
[0021]坯料因此沿縱向方向延伸，并且看見其輪廓橫向于該方向。坯料的輪廓可以包括兩個大致漸縮分支從其延伸的厚中心基部。中心基部可以存在相對于縱向方向的一個或更多個彎曲。
[0022]在一些實施例中，粗糙表面位于坯料的內(nèi)側(cè)。
[0023]術(shù)語〃坯料的內(nèi)側(cè)〃指代要與葉片主體接觸的表面，該主體一般接收在增強邊緣中提供的凹陷中。當坯料具有為大致Y形的輪廓時，坯料的內(nèi)側(cè)指代位于Y形的頂部分支之間的表面，即由Y形的分支的對面?zhèn)认薅ǖ谋砻妗?br>[0024]在一些實施例中，粗糙表面在Y形坯料內(nèi)側(cè)進行壓印，并且坯料的分支然后朝向彼此變形和/或移動。通過這樣的方法，當分支充分間隔開時并且當經(jīng)過壓印工具相對容易時執(zhí)行壓印凹痕的步驟。在某些情況下，在分支已經(jīng)朝向彼此移動之后，包括粗糙表面的區(qū)域會難以接近加工工具，并且壓印凹痕然后是不可能的。
[0025]在某些實施例中，壓印步驟通過模具沖壓在第一模具與第二模具之間執(zhí)行，兩個模具中的至少一個包括配置為壓印所述凹痕的沖頭。
[0026]在某些實施例中，沖頭提供在坯料的在其中具有壓印的凹痕的表面的一側(cè)上。沖頭因此具有與期望用于粗糙表面的凹痕互補的凹痕。特別地，沖頭可以存在使獲得用于粗糙表面的期望的粗糙度成為可能的一定程度的粗糙度。沖頭的粗糙度可以基本上等于期望用于粗糙表面的粗糙度。
[0027]粗糙表面的粗糙度通過坯料的初始粗糙度、通過從沖頭轉(zhuǎn)移粗糙度以及通過模具沖壓偶然性(壓印時粗糙度的損失、材料特性等)來產(chǎn)生。
[0028]壓印的其它方法、諸如化學(xué)加工覆蓋狹窄的粗糙度范圍，并且需要為坯料作準備以便保護不壓印的那些表面。相比之下，模具沖壓使以選擇性且局部化而無需保護坯料的其它表面的方式壓印凹痕成為可能。
[0029]可以通過模具沖壓實現(xiàn)的粗糙度覆蓋寬的范圍。此外，一旦沖頭已經(jīng)制作，模具沖壓就處于比化學(xué)加工更快、更有重復(fù)性且更不昂貴的操作中。
[0030]在一些實施例中，粗糙表面的粗糙度在范圍1至20內(nèi)，并且優(yōu)選地在范圍3至10內(nèi)。
[0031]在本公開中，術(shù)語〃粗糙度〃指代滿足以下定義的量值。粗糙表面的輪廓通過在平面上剖開所述表面來獲得，并且粗糙表面的粗糙度定義為所述表面的輪廓的粗糙度的平均值。輪廓的粗糙度通常由從平均線的算術(shù)平均偏差來定義，并且通常寫為Ra。在定義的輪廓連續(xù)的評估長度內(nèi)計算的值Ra等于在考慮下的評估長度內(nèi)連續(xù)輪廓的每個點與所述輪廓的平均線之間的距離的絕對算數(shù)平均值。通常，粗糙度值Ra以微米(μπι)來表示，并且并不表述該單位。
[0032]上面提到的值的范圍確保粗糙表面具有用于與葉片主體組裝在一起的最佳表面狀態(tài)。
[0033 ]本公開還涉及一種用于制造渦輪發(fā)動機葉片的制造方法，該方法包括以下步驟:
[0034].提供利用上面提到的制造方法制作的增強邊緣；
[0035].提供葉片主體；以及
[0036]?將所述增強邊緣的所述粗糙表面的全部或一部分粘附地結(jié)合到所述葉片主體。
[0037]通過該方法制造的渦輪發(fā)動機葉片可以自然地具有一個或更多個增強邊緣。例如，它可以具有兩個增強邊緣，一個充當前邊緣而另一個充當后邊緣。
[0038]通過該方法制造的渦輪發(fā)動機葉片對于抵抗所有類型的應(yīng)力并且尤其是機械應(yīng)力特別牢固。它具有其增強邊緣與其葉片主體之間的增加的粘合。
[0039]在一些實施例中，葉片主體由有機質(zhì)復(fù)合材料制作。例如，它可以是通過覆蓋(draping)編織材料或通過三維編織獲得的復(fù)合葉片主體。又例如，使用的復(fù)合材料可以通過將碳/塑料纖維與樹脂基質(zhì)(例如由環(huán)氧、雙馬來酰亞胺或氰酸酯樹脂制成的基質(zhì))組裝在一起來制作，該組裝可以借助于樹脂轉(zhuǎn)移模塑(RTM)類型的樹脂注射的真空方法來形成。
[0040]本公開還提供了具有在范圍1至20內(nèi)、并且優(yōu)選地在范圍3至10內(nèi)的粗糙度的表面、并且尤其是內(nèi)側(cè)表面的渦輪發(fā)動機葉片增強邊緣。
[0041]這樣的增強