制作固體部件的方法技術

本發明專利技術涉及制作固體部件的方法，依次包括：編織三維纖維結構(300)的步驟，所述編織是用金屬絲股(301，302)來進行的，所述金屬絲股包括多個圍繞該股縱軸相互交織的金屬端部；以及在所示纖維結構(300)上進行熱等靜壓的步驟，使得所述纖維結構(300)的金屬絲股聚積，從而制成固體部件。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及，諸如渦輪發動機葉片金屬加強件。特別是，本專利技術涉及到制作渦輪發動機葉片前緣金屬加強件的方法。本專利
為渦輪發動機領域，特別是渦輪發動機復合材料或金屬材料制成的風扇葉片領域，而且其前緣包括了金屬結構加強件。然而，本專利技術還適用于制作可加強任何種類渦輪發動機前緣或后緣的金屬加強件，所述發動機不論是陸用還是航空用，特別是直升機渦輪發動機或飛機渦輪發動機，而且螺旋槳是諸如開放式螺旋槳(open- propellers)。本專利技術還涉及到制作具有復雜幾何形狀的固體部件。
技術介紹
人們都知道，前緣對應于空氣動力外形的前部，該外形面向空氣流并將空氣流分成了下表面氣流和上表面氣流。后緣對應于空氣動力外形的后部分，此處，下表面和上表面氣流匯總到一起。渦輪發動機葉片，特別是風扇葉片，會經歷相當大的機械應力，特別是與轉速相關，且不得不滿足涉及重量和空間要求的嚴格條件。結果，利用較輕的復合材料制成葉片，而且這種葉片具有較好的耐熱性。人們已知道提供一種采用復合材料制成的渦輪發動機風扇葉片，該葉片使用了金屬結構加強件，這種加強件沿葉片的整個高度延伸且延伸過葉片前緣，正如文件EP1908919中所述。這種加強件可允許復合材料葉片在異物撞擊風扇時得到防護，諸如鳥、冰雹或石子。特別是，金屬結構加強件可保護復合材料葉片前緣，防止出現脫層、纖維斷裂或纖維/基底分離而出現的損壞。通常，渦輪發動機葉片包括空氣動力面，該面沿第一方向在前緣和后緣之間延伸，且沿主要垂直于第一方向的第二方向在葉片底部和頂部之間延伸。金屬結構加強件具有葉片空氣動力面前緣形狀且沿第一方向延伸過葉片空氣動力面前緣，具有葉片底面和上面的外形，并沿第二方向葉片在底部和頂部之間延伸。按照已知方式，金屬結構加強件是采用鈦制成的金屬部件，完全是從一塊材料中銑削而成。然而，葉片前緣用的金屬加強件的制造非常復雜，必須進行多次復雜的重復作業，并涉及復雜的工裝，生產成本很大。人們已知，從三維金屬纖維結構中制成渦輪發動機葉片用的固體部件，特別是金屬加強件，所述金屬纖維結構是通過編織金屬絲并在工具上進行熱等靜壓工藝，使得金屬纖維結構的金屬絲得以聚積，從而獲得固體部件；專利申請FR0858098介紹了這種工藝。通常，編織多個金屬緯絲和經絲可進行纖維結構的編織工作，其中，纖維絲的直徑大約為幾十毫米，尤其是在0.05_到0.3_之間。纖維結構的編織是復雜的，很難的，實際上是很難生產的，因為其需要制造較厚的金屬纖維結構，即，采用較大直徑的金屬絲，特別是大于0.4mm的直徑。這是因為獲得緯絲和經絲的足夠變形是特別困難的，目的是用直徑大于0.4mm的金屬絲進行編織，特別是鈦金屬絲。降低纖維絲剛性的解決方案是對纖維絲進行熱處理，從而降低其剛性。然而，這種在氧下進行的熱處理不能應用到鈦制成的金屬絲上，因為這會導致鈦絲的氧化，損傷熱等靜壓制成的部件的質量。為了克服這種缺陷，一種解決方案是在真空下進行熱處理，即無氧環境下。這種解決方案可以消除鈦的氧化問題，但另一方面，帶來的困難是生產和操作很難，因為所有的操作都不得不在真空下進行。最后，使用小直徑金屬絲(即小于0.4mm)要求通過編制來制成許多(小厚度的)纖維結構，然后，在一種工具上將其彼此上下疊加，通過熱壓制而獲得部件生產所需的足夠厚度。部件越是堅固，部件生產所要求的纖維結構的數量則要更多，這從而增加了操作數量，進而影響到這種部件的生產成本。
技術實現思路
在這種情況下，本專利技術的目的是提出一種生產方法從而解決上述問題，這種生產方法可以制造厚度為幾個毫米的復雜形狀的固體部件，簡單，快捷，與此同時，簡化了生產范圍，降低了這種部件的生產成本。為此，本專利技術提出了一種生產固體部件的方法，所述方法依次包括:-編織三維纖維結構的步驟，所述編織是用金屬絲股來進行，而金屬絲股是通過多個金屬端圍繞所述股的縱軸相互交織而成；-在所述纖維結構上進行熱等靜壓步驟，可使所述纖維結構的金屬絲股聚積，從而生產成固體部件。金屬絲股可理解為是指相互交織金屬端的組合，從而形成金屬索。固體部件可以理解為是指不包括空心部分且無附加部件的整體部件。根據本專利技術，可以生產出復雜形狀的固體部件，諸如渦輪發動機葉片的加強件，該部件為交織而弧形部件，簡單，快捷，通過編織纖維結構，形成了金屬加強件的預制件，并通過熱等靜壓工藝或壓制工藝(HIP為英語的熱等靜壓的縮寫)，通過塑性變形、塑性流和擴散焊接的結合而獲得壓制的無孔隙的部件。根據本專利技術所述方法，纖維結構是一種撓性結構，很容易手動變形。另外，纖維結構可以相互塑性變形，例如，通過彎曲變形，從而在置于工具上時，可以在冷態(即，環境溫度)下手動將纖維結構成形。纖維結構的手動冷態變形可以避免熱變形，后者是在有氧環境下鈦端部氧化的根源，以及可避免在真空下熱變形期間操作和操縱鈦部件的所有復雜性。通過撓性金屬絲股來編織纖維結構還可以避免相當程度的彈性恢復的問題，這種恢復與直徑大于0.4mm的鈦基絲的剛性有關。為此，撓性纖維結構的變形可無需使用折彎壓機，無需使用工具來進行冷態和/熱態鍛造，從而使得纖維結構具有特定角度。這種生產方法可以通過生產金屬絲股的編織預制件來制造復雜部件，降低成本，特別是降低了這種部件生產所需的許多操作。根據本專利技術生產的固體部件的方法還包括一個或多個如下所述特性，不論是單獨考慮還是從技術上可能的所有結合形式考慮:-所述編織步驟是采用金屬絲股來實施，所述金屬絲股由多個金屬端部形成，其中，每個端部的直徑小于0.1mm ；-所述編織步驟采用直徑等于或大于0.5mm金屬絲股來實施；-所述編織步驟采用直徑等于或大于Imm金屬絲股來實施；-所述編織步驟采用金屬絲股來實施，所述金屬絲股由多個鈦金屬端部或多個不同材料金屬端部形成；-所述編織步驟采用金屬絲股來實施，所述金屬絲股由多個不同直徑的金屬端部形成；-在所述熱等靜壓步驟實施之前，所述方法包括對所述纖維結構進行成形的步驟，所述成形手動進行；-所述纖維結構的所述成形是在所述纖維結構置于工具內進行的；-在所述熱等靜壓步驟實施之前，所述方法包括對所述纖維結構進行清潔的步驟；-所述固體部件為渦輪發動機風扇葉片前緣或后緣的金屬加強件。另外，本專利技術的主題是通過編織金屬絲股而形成纖維結構，所述金屬絲股由多個金屬端圍繞該股縱軸相互交織而成。本專利技術的主題還是制作空心固體部件的方法，所述方法依次包括:-通過編織金屬絲和/或股而編織三維纖維結構的步驟；-將至少一個臨時嵌入件置入所述纖維結構內的步驟；-在由所述纖維結構和所述至少一個內置臨時嵌入件形成的裝配件上進行熱等靜壓步驟，以便使得所述纖維結構金屬絲圍繞所述至少一個臨時嵌入件，從而制成固體部件;-所述至少一個臨時嵌入件的化學反應腐蝕步驟，從而溶解所述嵌入件并在所述固體部件內形成內腔室，這樣，可制作出帶有空心的固體部件。“臨時嵌入件”可理解為是指不打算永久存放的嵌入件，而只是在制作前緣空心金屬加強件時需要。因此，臨時嵌入件不會在其最后狀態時出現在金屬加強件中，且在任何情況下，都不會分擔金屬加強件的機械特性。根據本專利技術，空心的固體部件生產簡單，方便快捷，通過編織構成金屬加強件預制件的纖維結構和通過熱等靜壓或壓制工藝制成，從而通過塑性變形、塑性流和擴散焊接的結合而獲得壓制的無孔本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.07.12 FR 1055685;2010.07.12 FR 10556861.一種固體部件(430)的生產方法(200)，所述方法依次包括: 編織三維纖維結構(300)步驟(210)，所述編織采用金屬絲股(301，302)進行，所述金屬絲股由多個金屬端部構成，圍繞所述股的縱軸相互交織； 在所述纖維結構(300)上進行熱等靜壓的步驟(230)，可使所述纖維結構(300)金屬絲股聚集，以制成固體部件(430)。2.根據權利要求1所述的生產方法(200)，其特征在于，所述編織步驟(210)是用多個金屬端部構成的金屬絲股進行的，其中，每個端部的直徑小于0.1_。3.根據權利要求1到2任一項所述的生產方法(200)，其特征在于，所述編織步驟(210)是用直徑等于或大于0.5mm的金屬絲股(301，302)進行的。4.根據權利要求1到2任一項所述的生產方法(200)，其特征在于，所述編織步驟(210)是用直徑等于或大于Imm的金屬絲股(301，302)進行的。5.根據權利要求1到4任一項所述的生產方法(200)，其特征在于，所述編織步驟(210)是由...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蒂里·戈登，布魯諾·杰克斯·杰拉德·達姆布瑞恩，艾倫·羅伯特·伊夫斯·佩羅克斯，
申請(專利權)人：斯奈克瑪，
類型：
國別省市：