金屬包覆層、復(fù)合材料葉片以及金屬包覆層和葉片制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)使用網(wǎng)狀包覆層對(duì)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片進(jìn)行包覆增強(qiáng)的制備技術(shù)。本發(fā)明可以使復(fù)合材料葉片在遭受外物損傷時(shí)的能量得到快速消散，最大限度地保護(hù)葉片的完整性，提升樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的抗沖擊、抗分層能力，有效保證復(fù)合材料風(fēng)扇葉片工作的可靠性和安全性。本發(fā)明還公開(kāi)了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片，其包括：由樹(shù)脂基復(fù)合材料形成的葉片本體，以及形成在葉片本體的至少一部分的表面上以包覆葉片本體的至少一部分的金屬包覆層。其中，金屬包覆層與復(fù)合材料風(fēng)扇葉片可以采用模壓工藝復(fù)合成型。對(duì)于局部增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，可以采用模壓工藝一次復(fù)合成型，對(duì)于整體增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，可以采用模壓工藝二次復(fù)合成型。
【專利說(shuō)明】金屬包覆層、復(fù)合材料葉片以及金屬包覆層和葉片制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的制備與增強(qiáng)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)扇葉片是航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能與風(fēng)扇葉片的性能密切相關(guān)。隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高，其涵道比也在不斷增加，采用更大尺寸的風(fēng)扇葉片已經(jīng)成為大涵道比發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著風(fēng)扇葉片尺寸的不斷增大，風(fēng)扇重量在發(fā)動(dòng)機(jī)總重量中的比重也不斷提高，因此，降低風(fēng)扇重量是發(fā)動(dòng)機(jī)減重和提高效率的一個(gè)重要手段。樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片可以有效降低葉片重量，但風(fēng)扇葉片邊緣處的厚度薄、強(qiáng)度低，在外物撞擊下，樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片邊緣更加容易產(chǎn)生損傷，甚至斷裂，危害發(fā)動(dòng)機(jī)安全。如果在樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片上采用合適的網(wǎng)狀包覆層對(duì)其進(jìn)行局部包邊或者對(duì)葉片進(jìn)行全覆蓋包覆，則可以在保證不增加復(fù)合材料風(fēng)扇葉片重量的前提下，有效地提高復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的可靠性和安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為此，本發(fā)明使用網(wǎng)狀包覆層對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片進(jìn)行包覆增強(qiáng)。
[0004]航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片在工作時(shí)，受離心載荷和氣動(dòng)載荷的共同作用，會(huì)發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，葉尖處復(fù)合材料易產(chǎn)生剝離和脫層；當(dāng)風(fēng)扇葉片受到外物撞擊時(shí)，會(huì)導(dǎo)致葉片損傷甚至斷裂失效。通過(guò)使用網(wǎng)狀包覆層對(duì)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片進(jìn)行局部包覆增強(qiáng)(對(duì)風(fēng)扇葉片的前緣、葉尖和后緣等部位局部包邊)或整體包覆增強(qiáng)(對(duì)風(fēng)扇葉片整體包覆)，可以有效提高復(fù)合材料風(fēng)扇葉片葉尖、葉緣等處的強(qiáng)度，可以使復(fù)合材料葉片在遭受外物損傷時(shí)的能量得到快速消散，最大限度地保護(hù)葉片的完整性，提升樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的抗沖擊、抗分層能力，起到葉片增強(qiáng)的效果，有效保證復(fù)合材料風(fēng)扇葉片工作的可靠性和安全性。同時(shí)，采用本發(fā)明涉及的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片成型工藝具有明顯的低成本效益。
[0005]本發(fā)明提供了一種用于包覆葉片的金屬包覆層的制造方法，包括:
[0006]多根柔性的經(jīng)向金屬絲沿經(jīng)線方向送絲；
[0007]多根柔性的緯向金屬絲沿緯線方向送絲；
[0008]編織所述多根經(jīng)向金屬絲和所述多根緯向金屬絲，以形成金屬絲網(wǎng)；
[0009]焊接所述金屬絲網(wǎng)以形成金屬包覆層。
[0010]本發(fā)明還提供了一種局部包覆有金屬包覆層的葉片的制造方法，包括:
[0011]根據(jù)葉片外形，確定主預(yù)浸料鋪層、內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層、金屬包覆層、外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外形；
[0012]將主預(yù)浸料鋪層鋪放到模具內(nèi)以得到葉片的基體；
[0013]在主預(yù)浸料鋪層的外表面鋪覆內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層；[0014]在內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外表面的預(yù)定部位鋪覆金屬包覆層；
[0015]在金屬包覆層的外表面鋪覆外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成鋪層組合體；
[0016]加熱并加壓所述鋪層組合體，以固化成型并形成葉片。
[0017]本發(fā)明還提供了一種整體包覆有金屬包覆層的葉片的制造方法，包括:
[0018]根據(jù)葉片外形，確定主預(yù)浸料鋪層、內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層、金屬包覆層、外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外形；
[0019]將主預(yù)浸料鋪層鋪放到模具內(nèi)以得到葉片的基體；
[0020]在主預(yù)浸料鋪層的外表面鋪覆內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成第一鋪層組合體；
[0021]加熱并加壓第一鋪層組合體以使其固化成型；
[0022]在內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外表面整體地鋪覆金屬包覆層；
[0023]在金屬包覆層的外表面鋪覆外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成第二鋪層組合體；
[0024]加熱并加壓所述第二鋪層組合體，以形成葉片。
[0025]本發(fā)明還提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片，其包括:
[0026]葉片本體，其由樹(shù)脂基復(fù)合材料形成；
[0027]金屬包覆層，其形成在所述葉片本體的至少一部分的表面上以包覆所述葉片本體的至少一部分。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]為了解釋本發(fā)明，將在下文中參考附圖描述其示例性實(shí)施方式，附圖中:
[0029]圖1示意性地示出了金屬絲網(wǎng)的制備工藝；
[0030]圖2示意性地示出了金屬絲網(wǎng)的編織結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0031]圖3示意性地示出了局部包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的鋪層的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4示意性地示出了局部包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5a示意性地示出了整體包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片在鋪覆金屬包覆層前鋪層的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖5b示意性地示出了根據(jù)圖5所示的整體包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片在鋪覆金屬包覆層后鋪層的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖6示意性地示出了整體包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]樹(shù)脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片外形為掠形寬弦結(jié)構(gòu)，其外形經(jīng)氣動(dòng)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)風(fēng)扇葉片的性能要求。
[0037]根據(jù)風(fēng)扇葉片主體復(fù)合材料的強(qiáng)度、剛度設(shè)計(jì)要求，通過(guò)精確控制起包覆增強(qiáng)作用的金屬絲網(wǎng)的形狀與剛度，提升葉片前緣、后緣、葉尖等關(guān)鍵部位抗變形和沖擊能力。
[0038]如圖1和圖2所示，圖1示出了金屬絲網(wǎng)的制備工藝，圖2示出起包覆作用的金屬絲網(wǎng)的編織結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0039]為更好控制金屬絲網(wǎng)的整體剛度與焊接質(zhì)量，金屬絲網(wǎng)設(shè)計(jì)為被編織并被激光焊接的混合結(jié)構(gòu)，選用導(dǎo)熱快、韌性好的金屬絲交錯(cuò)焊接而成。例如，可以采用不銹鋼或者鈦合金材料的金屬絲。金屬絲直徑控制在0.5?1.2mm范圍內(nèi)，金屬絲網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)如圖2所
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[0040]參照?qǐng)D1，每個(gè)卷軸I上沿其圓周繞有經(jīng)向金屬絲2，多個(gè)卷軸I設(shè)置在卷軸模塊上，每個(gè)卷軸I上的金屬絲2沿經(jīng)線方向運(yùn)動(dòng)，它相當(dāng)于紡織領(lǐng)域的經(jīng)紗運(yùn)動(dòng)。經(jīng)向金屬絲2經(jīng)過(guò)一系列的桿或者輥?zhàn)?0以使金屬絲2之間的相對(duì)距離保持穩(wěn)定，并維持一定的張緊力，隨后徑向金屬絲2進(jìn)入緯向金屬絲送入機(jī)構(gòu)3，緯向金屬絲送入機(jī)構(gòu)3可以有選擇地控制緯向金屬絲4，這樣緯向金屬絲4就可以以一定的角度穿過(guò)經(jīng)向金屬絲2，通過(guò)控制緯向金屬絲送入機(jī)構(gòu)3的動(dòng)作次序控制經(jīng)向金屬絲2和緯向金屬絲4的交叉方式，從而決定金屬絲網(wǎng)的交織結(jié)構(gòu)與角度，形成具有編織結(jié)構(gòu)的金屬絲網(wǎng)5。具體地，上述編織可以為平紋編織，其中，該徑向金屬絲與緯向金屬絲的角度Θ可以為45° ±5°，形成金屬絲網(wǎng)5的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)I可以為l-8mm?？蛇x擇地，上述編織也可以為緞紋編織，其中，該徑向金屬絲與緯向金屬絲的角度Θ可以為60° ±5°，形成金屬絲網(wǎng)5的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的邊長(zhǎng)I可以為I?8mm。圖2示意性地示出了金屬絲網(wǎng)5的基本結(jié)構(gòu)形式，這類似于紡織工業(yè)的織布工藝。
[0041]接下來(lái)，已經(jīng)形成編織結(jié)構(gòu)的金屬絲網(wǎng)5繼續(xù)沿著經(jīng)線方向進(jìn)入焊接模塊6，該焊接模塊6包括一個(gè)支撐平臺(tái)7和YAG脈沖激光焊接裝置8，通過(guò)卷軸9的拖拽作用，具備編織結(jié)構(gòu)的金屬絲網(wǎng)5被拖拽著通過(guò)YAG激光焊接裝置8。由于金屬絲的直徑較細(xì)，且比較致密，為保證金屬絲網(wǎng)5的焊接質(zhì)量和整體柔韌度，采用激光交替焊接的方法排布焊點(diǎn)，如圖2所示，單位面積內(nèi)焊點(diǎn)的數(shù)目和分布通過(guò)對(duì)YAG脈沖激光焊接裝置8的動(dòng)作順序進(jìn)行控制得以實(shí)現(xiàn)。金屬絲網(wǎng)比較細(xì)且焊壁薄，為了保證焊接質(zhì)量，脈沖激光焊接的脈沖寬度不宜超過(guò)IOms,功率不大于20J,焦點(diǎn)位于金屬網(wǎng)表面以下0.2mm。如果卷軸9的拖拽速度足夠慢，就能夠?qū)崿F(xiàn)圖2所示的編織和焊接混合的金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
[0042]最后，經(jīng)過(guò)焊接處理的金屬絲網(wǎng)通過(guò)卷軸9的拖拽，在一定張緊力的作用下緩慢地纏繞在卷軸9上，至此，就完成了用于局部地或整體地包覆葉片的金屬包覆層的制備。
[0043]復(fù)合材料風(fēng)扇葉片包覆增強(qiáng)工藝通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):
[0044]1.復(fù)合材料風(fēng)扇葉片局部包覆增強(qiáng)工藝
[0045]局部包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片(RSGL-FB)的制備可以采用一次模壓成型工藝。
[0046]如上所述，起包覆增強(qiáng)作用金屬絲網(wǎng)的金屬絲一般選擇不銹鋼材料，為保持金屬絲網(wǎng)的整體剛度并使其具備一定的柔性，金屬絲的直徑控制在0.5?1.2mm范圍內(nèi)。
[0047]首先，將碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料用沖模法按照風(fēng)扇葉片幾何外形截取各個(gè)鋪層，利用計(jì)算機(jī)放樣確定各個(gè)鋪層的尺寸與外形，采用手工鋪放方式按照設(shè)計(jì)的鋪層順序鋪放，得到復(fù)合材料葉片基體的碳纖維預(yù)浸料鋪層11，并將其定置于模具內(nèi)。
[0048]然后在其外另外鋪覆3?5層玻璃纖維預(yù)浸料12，玻璃纖維預(yù)浸料12采用與碳纖維預(yù)浸料11 一樣的環(huán)氧樹(shù)脂，接下來(lái)在玻璃纖維預(yù)浸料12的外面包覆金屬絲網(wǎng)13，最后再在金屬絲網(wǎng)13外鋪放2?4層玻璃纖維預(yù)浸料14，風(fēng)扇葉片鋪層的橫截面結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0049]關(guān)于起增強(qiáng)作用金屬絲網(wǎng)13的幾何外形，應(yīng)根據(jù)葉尖、葉緣等不同包覆部位的幾何外形，裁剪與其幾何外形相對(duì)應(yīng)的包覆層15，局部包覆增強(qiáng)風(fēng)扇葉片結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。
[0050]金屬絲網(wǎng)的經(jīng)線和緯線交錯(cuò)成平紋結(jié)構(gòu)，金屬絲網(wǎng)Θ角的范圍設(shè)定在45° ±5° ,每個(gè)金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I的范圍控制在I?8mm。
[0051]通過(guò)控制Θ角、調(diào)整焊接點(diǎn)18的數(shù)目與分布來(lái)調(diào)節(jié)金屬絲網(wǎng)的剛度與柔性，使其達(dá)到與復(fù)合材料風(fēng)扇葉片剛度較為接近，有利于包覆層與復(fù)合材料葉片的結(jié)合，保證成型性能，且重量較輕。
[0052]根據(jù)風(fēng)扇葉片不同包覆部位的受載情況，對(duì)起增強(qiáng)作用金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)格密度要求也不同，對(duì)葉尖部位19，金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)I控制在I?3_，對(duì)葉片前緣20和后緣21，金屬網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)I控制在3?6mm。
[0053]最后，在溫度160?180°C范圍，1.2Mpa壓力下對(duì)其進(jìn)行加熱、加壓固化成型。
[0054]固化成型后再對(duì)葉片表面進(jìn)行吹砂處理，打底漆，并涂上耐沖刷涂層。
[0055]2.復(fù)合材料風(fēng)扇葉片整體包覆增強(qiáng)工藝
[0056]整體包覆增強(qiáng)復(fù)合材料風(fēng)扇葉片(RSGL-FB)的制備可以采用二次模壓成型工藝。
[0057]如上所述，起包覆增強(qiáng)作用金屬網(wǎng)的金屬絲選用不銹鋼材料，為保持金屬絲網(wǎng)的整體剛度并使其具備一定的柔性，金屬絲的直徑范圍可控制在0.5?1.2_之間。
[0058]首先，將碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料用模板法截取各個(gè)鋪層，利用計(jì)算機(jī)放樣，根據(jù)風(fēng)扇葉片的幾何外形，確定各個(gè)鋪層的尺寸與外形，采用手工方法鋪覆得到復(fù)合材料葉片基體的碳纖維預(yù)浸料鋪層11’，并將其定置于模具內(nèi)，然后在其外表面再鋪覆4?5層玻璃纖維預(yù)浸料12’，玻璃纖維預(yù)浸料采用與碳纖維預(yù)浸料一樣的環(huán)氧樹(shù)脂，其截面圖如圖5a所示。
[0059]然后在160?180°C范圍，1.2Mpa下對(duì)其加熱、加壓固化成型得到不帶增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的
復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，開(kāi)模后冷卻至室溫，并檢查其表面質(zhì)量。
[0060]根據(jù)風(fēng)扇葉片外形，裁剪得到可將風(fēng)扇葉片整體包覆的金屬絲網(wǎng)包覆層22，將不帶增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片整體包裹，并用凱夫拉纖維將包覆層在葉尖23、葉片前緣24和葉片后緣25等部位縫合，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇葉片的整體包覆增強(qiáng)。
[0061]然后再在金屬絲網(wǎng)22外表面鋪放3?6層玻璃纖維預(yù)浸料14’，復(fù)合材料風(fēng)扇葉片鋪層的橫截面結(jié)構(gòu)如圖5b所示。
[0062]金屬絲網(wǎng)的經(jīng)線和緯線交錯(cuò)成平紋結(jié)構(gòu)，Θ角的范圍設(shè)定在45° ±5°之間，每個(gè)金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I的范圍控制在I?8mm。
[0063]如圖6所示，根據(jù)風(fēng)扇葉片不同部位的受載情況不同，對(duì)起增強(qiáng)作用金屬絲網(wǎng)的網(wǎng)格密度要求也不相同，對(duì)于葉尖部位23，金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I的范圍控制在I?3mm，前緣24和后緣25，金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I的范圍控制在3?6_，其他部位金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I的范圍控制在5 ?8mm ο
[0064]最后，在160?180°C溫度范圍、I?1.2Mpa條件下對(duì)已經(jīng)整體包覆好的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片進(jìn)行加熱、加壓固化成型。
[0065]固化結(jié)束后再對(duì)葉片表面進(jìn)行吹砂處理，打底漆，并涂上耐沖刷涂層。
[0066]為了更好達(dá)到風(fēng)扇葉片二次增強(qiáng)，還可以通過(guò)更改金屬絲網(wǎng)選材與結(jié)構(gòu)的方式實(shí)現(xiàn)
[0067]包覆層金屬網(wǎng)的金屬絲材料還可以采用鈦合金，為保持包覆層網(wǎng)的整體剛度并使其具備一定的柔性，鈦合金金屬絲的直徑范圍控制在0.5?1.2mm之間。
[0068]金屬絲網(wǎng)的經(jīng)線和緯線交錯(cuò)成緞紋結(jié)構(gòu)，Θ角范圍取60° ±5°，每個(gè)金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I范圍為I?8mm。
[0069]通過(guò)控制Θ角、調(diào)整焊接點(diǎn)的數(shù)目與焊點(diǎn)分布調(diào)節(jié)金屬絲網(wǎng)的剛度與柔性，使其達(dá)到與復(fù)合材料風(fēng)扇葉片剛度較為接近，有利于包覆層與復(fù)合材料葉片的結(jié)合，保證成型性能，且重量較輕。
[0070]根據(jù)風(fēng)扇葉片不同包覆部位的受載情況，對(duì)于葉尖部位金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I范圍控制在I?3mm,葉緣等部位,金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I范圍控制在3?6mm,其他部位的金屬網(wǎng)格邊長(zhǎng)I范圍控制在5?8mm。
[0071]根據(jù)上述工藝可以得到的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片。該風(fēng)扇葉片包括葉片本體和金屬包覆層，其中，該葉片本體由樹(shù)脂基復(fù)合材料形成，該金屬包覆層形成在葉片本體的至少一部分的表面上以包覆葉片本體的至少一部分。
[0072]如上文所述，該金屬包覆層可以為金屬絲網(wǎng)。
[0073]具體地，該金屬包覆網(wǎng)的材料可以為不銹鋼或鈦合金。
[0074]優(yōu)選地，形成金屬絲網(wǎng)的金屬絲的直徑在0.5-1.2mm之間。
[0075]可選擇地，該金屬絲網(wǎng)為經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該經(jīng)向金屬絲和所述緯向金屬絲的夾角為45° ±5°，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)可以為1-8_。選擇性地，該平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)可以為1-3_。選擇性地，平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)可以為3-6_。選擇性地，該平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)可以為5-8_。
[0076]可選擇地，該金屬絲網(wǎng)為經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，該經(jīng)向金屬絲和該緯向金屬絲的夾角為60° ±5°，該緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-8mm。選擇性地，該緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l_3mm。選擇性地，該緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3-6_。選擇性地，該緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為5-8_。
[0077]本發(fā)明不以任何方式限制于在說(shuō)明書和附圖中呈現(xiàn)的示例性實(shí)施方式。示出以及描述的實(shí)施方式(的部分)的所有組合明確地理解為并入該說(shuō)明書之內(nèi)并且明確地理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。而且，在如權(quán)利要求書概括的本發(fā)明的范圍內(nèi)，很多變形是可能的。此外，不應(yīng)該將權(quán)利要求書中的任何參考標(biāo)記構(gòu)造為限制本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于包覆葉片的金屬包覆層的制造方法，包括: 多根柔性的經(jīng)向金屬絲沿經(jīng)線方向送絲； 多根柔性的緯向金屬絲沿緯線方向送絲； 編織所述多根經(jīng)向金屬絲和所述多根緯向金屬絲，以形成金屬絲網(wǎng)； 焊接所述金屬絲網(wǎng)以形成金屬包覆層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在焊接步驟中，采用脈沖激光焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在脈沖激光焊接中，脈沖寬度不大于IOms,功率不大于20J,焦點(diǎn)位于所述金屬絲網(wǎng)表面以下0.2mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和/或所述緯向金屬絲的材料為不銹鋼或鈦合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和/或所述緯向金屬絲的直徑為 0.5-1.2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述編織步驟中，所述編織為平紋編織。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲與所述緯向金屬絲的角度為45° ±5°，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-8mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述編織步驟中，所述編織為緞紋編織。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲與所述緯向金屬絲的角度為60° ±5°，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-8mm。
10.一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇葉片，其包括: 葉片本體，其由樹(shù)脂基復(fù)合材料形成； 金屬包覆層，其形成在所述葉片本體的至少一部分的表面上以包覆所述葉片本體的至少一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述金屬包覆層為金屬絲網(wǎng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述金屬包覆網(wǎng)的材料為不銹鋼或鈦合金。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，形成所述金屬絲網(wǎng)的金屬絲的直徑在0.5-1.2mm之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)為經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和所述緯向金屬絲的夾角為45° ±5°，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l_8mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-3mm。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3-6mm。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為5-8mm。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)為經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和所述緯向金屬絲的夾角為60° ±5°，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-8mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-3mm。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3-6mm。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)扇葉片，其特征在于，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為5-8mm。
24.一種局部包覆有金屬包覆層的葉片的制造方法，包括: 根據(jù)葉片外形，確定主預(yù)浸料鋪層、內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層、金屬包覆層、外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外形； 將主預(yù)浸料鋪層鋪放到模具內(nèi)以得到葉片的基體； 在主預(yù)浸料鋪層的外表面鋪覆內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層； 在內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外表面的預(yù)定部位鋪覆金屬包覆層； 在金屬包覆層的外表面鋪覆外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成鋪層組合體； 加熱并加壓所述鋪層組合體，以固化成型并形成葉片。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述主預(yù)浸料鋪層的材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層和/或所述外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的材料為玻璃纖維或玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在加熱加壓步驟中，溫度為160-180°C，壓強(qiáng)為1-1.2MPa。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬包覆層為金屬絲網(wǎng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)的材料為不銹鋼或鈦合金。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)由經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，所述經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲之間的角度為45° ±5°，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為1_8_。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲的直徑為 0.5-1.2mm。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-3mm。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3-6mm。
34.一種整體包覆有金屬包覆層的葉片的制造方法，包括: 根據(jù)葉片外形，確定主預(yù)浸料鋪層、內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層、金屬包覆層、外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外形；將主預(yù)浸料鋪層鋪放到模具內(nèi)以得到葉片的基體； 在主預(yù)浸料鋪層的外表面鋪覆內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成第一鋪層組合體； 加熱并加壓所述第一鋪層組合體以使其固化成型； 在內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的外表面整體地鋪覆金屬包覆層； 在金屬包覆層的外表面鋪覆外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層，以形成第二鋪層組合體； 加熱并加壓所述第二鋪層組合體，以形成葉片。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述主預(yù)浸料鋪層的材料為碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述內(nèi)增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層和/或所述外增強(qiáng)預(yù)浸料鋪層的材料為玻璃纖維或玻璃纖維/環(huán)氧樹(shù)脂。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，在加熱加壓第一鋪層組合體的步驟中，溫度為 160-180°C，壓強(qiáng)為 1-1.2MPa。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，在加熱加壓第二鋪層組合體的步驟中，溫度為 160-180°C，壓強(qiáng)為 1-1.2MPa。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，所述金屬包覆層為金屬絲網(wǎng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)的材料為不銹鋼或鈦合金。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)由經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，所述經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲之間的角度為45° ±5°，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為1_8_。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲的直徑為 0.5-1.2mm。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為I_3mmο
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3_6mm0
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為5_8mm0
46.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)由經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲形成的緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，其中，所述經(jīng)向金屬絲和緯向金屬絲之間的角度為60° ±5°，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為1_8_。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為l-3mm。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述緞紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為3-6mm。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述平紋網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格邊長(zhǎng)為5-8mm。
【文檔編號(hào)】F01D5/12GK103628923SQ201210306227
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月24日
【發(fā)明者】石隨林, 陳巍, 趙憲濤 申請(qǐng)人:中航商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司