本申請涉及渦輪發(fā)動機、模塊化部件和等靜壓制工藝，并且更具體而言，涉及利用熱等靜壓來組裝可用于渦輪發(fā)動機中的模塊化部件。

背景技術：

熱等靜壓是公知的技術，其通常用于粉末冶金領域中的粉末顆粒的固結以及用于鑄造后的部件的致密化。此外，熱等靜壓已被用于擴散結合的過程中。值得注意的是，熱等靜壓組裝處理提供最小的附加制造步驟，這是因為各件部件的接合可與熱等靜壓致密化過程同時發(fā)生，該熱等靜壓致密化過程通常被用作用于結構鑄造部分的后鑄（post-cast）操作。因此，需要一種利用熱等靜壓的特性的用于組裝模塊化部件的更穩(wěn)健的方法。

技術實現(xiàn)要素：

公開了一種使用熱等靜壓來接合形成例如用于燃氣渦輪發(fā)動機中的部件的金屬構件的方法。該方法可以包括對第一金屬構件和第二金屬構件的外表面施用表面處理。所使用的表面處理的類型可取決于對部件而言是需要機械接合還是冶金接合。此外，該方法還可以包括對準第一金屬構件和第二金屬構件的外表面，以在第一金屬構件和第二金屬構件之間產(chǎn)生包圍期望的接合部的密封的腔。一旦第一金屬構件和第二金屬構件的外表面被對準，該方法就可以包括例如通過熱等靜壓來使第一金屬構件和第二金屬構件經(jīng)受熱和壓力條件，使得來自第一金屬構件的材料流動到第二金屬構件內(nèi)的凹部中，以便接合第一金屬構件和第二金屬構件，以形成期望的固結部件。然后，該固結部件可以被加工并精整以便用于渦輪發(fā)動機中。

在至少一個實施例中，接合形成燃氣渦輪機中的部件的金屬構件的方法可以包括對第一金屬構件的外表面施用第一表面處理，以及對第二金屬構件的外表面施用第二表面處理。如果對部件而言需要機械接合，則可以利用表面處理來抑制第一和第二金屬構件的外表面的結合或冶金接合。在某些實施例中，表面處理可以包括將表面氧化膜或其他類似的膜施加于第一和第二金屬構件的外表面，以抑制該外表面的結合或冶金接合。然而，如果對部件而言需要冶金接合，則該方法可以包括清潔第一和第二金屬構件的外表面，以去除可抑制結合的任何污染物。然后，用于增強和促進結合的表面處理可以被施用于第一和第二金屬構件的外表面。

該方法隨后可以包括將第一和第二金屬構件定位在一起，使得第一金屬構件的外表面與第二金屬構件的外表面對準。當?shù)谝缓偷诙饘贅嫾耐獗砻鎸蕰r，第二金屬構件可以包括處于第二金屬構件的外表面中的凹部，當?shù)谝缓偷诙饘贅嫾耐獗砻鎸蕰r，該凹部未被第一金屬構件的一部分填充。然后，該方法可以包括將第一和第二金屬構件密封在一起，使得對準在一起的第一和第二金屬構件的外表面被包含在密封的環(huán)境內(nèi)。在某些實施例中，可以通過將局部金屬涂層施加于第一和第二金屬構件來執(zhí)行密封。一旦第一和第二金屬構件被密封，該方法就可以包括對第一和第二金屬構件施加熱等靜壓條件，使得第一金屬構件的一部分改變形狀以填充第二金屬構件中的凹部。當被填充時，該凹部可用作將第一和第二金屬構件鎖定在一起以形成所期望的部件的鎖定特征。

在下面的詳細描述、附圖和所附權利要求中描述了使用熱等靜壓來接合形成燃氣渦輪發(fā)動機中的部件的金屬構件的方法的這些和其他特征。

附圖說明

圖1是根據(jù)本公開的一個實施例的在經(jīng)受熱等靜壓之前對準的一對金屬構件的頂視示意圖。

圖2是在金屬構件已經(jīng)受熱等靜壓之后的圖1的該一對金屬構件的頂視示意圖。

圖3是根據(jù)本公開的一個實施例的接合形成燃氣渦輪發(fā)動機中的部件的金屬構件的方法的流程圖。

具體實施方式

如圖1-3中所示，公開了使用例如用于燃氣渦輪發(fā)動機中的涉及熱等靜壓的方法來組裝的部件10。該方法可以包括對第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面施用表面處理。所使用的表面處理的類型可取決于對部件10而言是需要機械接合還是冶金接合。此外，該方法還可以包括對準第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面14、15、16、20、22、24，以在第一金屬構件12和第二金屬構件18之間產(chǎn)生包圍期望的接合部的密封的腔32。一旦第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面14、15、16、20、22、24對準，該方法就可以包括例如通過熱等靜壓使第一金屬構件12和第二金屬構件18經(jīng)受熱和壓力條件，使得來自第一金屬構件12的部分34流動到密封的凹部26中，以便接合第一金屬構件12和第二金屬構件18，以形成期望的固結部件10。然后，固結部件10可以被加工并精整以便用于渦輪發(fā)動機中。

如圖1-2中所示，第一金屬構件12可以被構造成大致U形，然而，在其他實施例中，第一金屬構件12可具有可在形成部件10的接合部中利用的任何其他期望的形狀。第一金屬構件12的形狀可使得一旦定位成緊靠第二金屬構件18并經(jīng)受等靜壓，第一金屬構件12就被附接到第二金屬構件18，并且不能分離。第一金屬構件12可由經(jīng)由延伸體54耦接在一起的第一臂50和第二臂52形成。在至少一個實施例中，第一臂50和第二臂52可大致正交于延伸體54。在另一實施例中，第一臂50或第二臂52中的一者或兩者可與延伸體54非正交并且不平行。第一臂50和第二臂52可以具有相等的長度或者可以具有不相等的長度。

在至少一個實施例中，第一金屬構件12可包括一個或多個第一內(nèi)表面14、一個或多個端表面15以及將第一內(nèi)表面40和第二內(nèi)表面42耦接在一起的一個或多個內(nèi)連接表面16。第一內(nèi)表面40和第二內(nèi)表面42可以彼此正交或彼此形成銳角，使得一旦第一金屬構件12和第二金屬構件18被耦接在一起，第一內(nèi)表面40和第二內(nèi)表面42就防止沿箭頭44的方向的側向運動。

在至少一個實施例中，第一金屬構件12可包括一對第一內(nèi)表面14、一對端表面15以及內(nèi)連接表面16。在某些實施例中，端表面15和內(nèi)連接表面16可以正交于第一內(nèi)表面14。第二金屬構件18可以被構造成大致T形，然而，在其他實施例中，第二金屬構件18可具有可在形成部件10的接合部中利用的任何其他期望的形狀。如圖1和圖3中所示，第二金屬構件18可以包括構造成接收第一臂50和第二臂52的第一凹部56和第二凹部58。第一凹部56和第二凹部58可由第一側60、62和第二側64、66形成。在至少一個實施例中，第二側64、66可以彼此對準。第一臂50的第一側60可大致正交于第二側64。第二臂52的第一側62可大致正交于第二側66。在其他實施例中，第一側60、62可相對于第二側64、66以其他關系來定位。第二側64、66應被構造成對準并緊靠第一金屬構件12的表面。此外，第二金屬構件18可成形為使得當與第一金屬構件12對準時，可發(fā)生第一金屬構件12和第二金屬構件18之間的適度緊密貼合。在至少一個實施例中，第二金屬構件18可包括一個或多個端表面20、內(nèi)連接表面22以及一個或多個第一內(nèi)表面24。在至少一個實施例中，第二金屬構件18可具有一對端表面20、內(nèi)連接表面22以及一對第一內(nèi)表面24。在某些實施例中，上部水平外表面20和內(nèi)連接表面22可正交于第一內(nèi)表面24。第二金屬構件18還可包括一對凹部26，其可以被用作部件10的接合區(qū)域中的鎖定特征。凹部26在圖1中被示出為具有半圓形形狀，然而，也可以利用任何其他期望的形狀。

根據(jù)對部件10而言是需要機械接合還是冶金接合，可以對第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面14、15、16、20、22、24施用各種表面處理。如果需要機械接合，則外表面14、15、16、20、22、24可以利用表面抑制劑處理來處理，例如但不限于表面氧化膜28，或者利用其他處理來處理，例如但不限于在氧化環(huán)境（例如，空氣）中加熱部件以形成氧化膜，以便抑制第一金屬構件12的外表面14、15、16與第二金屬構件18的外表面20、22、24的冶金接合。然而，如果需要冶金接合，則可以清潔外表面14、15、16、20、22、24以去除污染物，并利用一種或多種表面增強處理來進行處理，所述表面增強處理增強或以其他方式促進第一金屬構件12的外表面14、15、16與第二金屬構件18的外表面20、22、24之間的結合。用于促進結合的表面處理可以包括但不限于焊劑，例如常用于釬焊操作中并作為還原劑的硼砂。在某些實施例中，為了對準第一金屬構件12和第二金屬構件18，第一金屬構件12的外表面14、15、16和第二金屬構件18的外表面20、22、24可以被焊接在一起。在其他實施例中，第一和第二金屬構件可以用局部金屬涂層30進行處理，例如但不限于可允許封閉第一金屬構件12的外表面14、15、16和第二金屬構件18的外表面20、22、24之間的任何表面間隙的NiCoCrAIY或CoNiCrAIY。

盡管圖1-2圖示了在制造部件10中使用的第一金屬構件12和第二金屬構件18的特定的示例性構造，但部件10可以包括任何構造，這可以包括使用更多或更少數(shù)量的部件來制造部件10。例如，部件10被說明性地示出為包括第一金屬構件12、第二金屬構件18、一對凹部26以及外表面14、15、16、20、22、24。然而，部件10可以包括更多或更少數(shù)量的第一金屬構件12、第二金屬構件18、凹部26、外表面14、15、16、20、22、24或者系統(tǒng)200中的任何數(shù)量的任何其他部件。

如圖3中所示，提供了一種接合形成燃氣渦輪發(fā)動機中的部件10的第一金屬構件12和第二金屬構件18的方法300。方法300可以包括在步驟302處制造第一金屬構件12。在步驟304處，該方法可以包括制造第二金屬構件18。第二金屬構件18可以包括一個或多個凹部26，其可以用作用于將第一金屬構件12和第二金屬構件18鎖定在一起的鎖定特征。如果對部件10而言需要機械接合，則方法300可以包括在步驟306處對第一金屬構件12的外表面14、15、16和第二金屬構件18的外表面20、22、24施用表面抑制劑處理。該表面處理可以包括施用表面氧化膜或其他處理，以抑制第一金屬構件12的外表面14、15、16與第二金屬構件18的外表面20、22、24之間的結合。然而，如果需要冶金接合，則方法300可以包括清潔外表面14、15、16、20、22、24以去除污染物，并且施用促進第一金屬構件12的外表面14、15、16與第二金屬構件18的外表面20、22、24之間的結合的表面增強處理。

在步驟310處，方法300可以包括將第一金屬構件12的外表面14、15、16與第二金屬構件18的外表面20、22、24松散地對準在一起，以便形成第一金屬構件12和第二金屬構件18之間的接合部。然后，在步驟312處，方法300可以包括將第一金屬構件12和第二金屬構件18密封在一起，使得對準在一起的第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面14、15、16、20、22、24被包含在密封的環(huán)境或腔32內(nèi)。第一金屬構件12和第二金屬構件18的外表面14、15、16、20、22、24可以通過施加如上所述的局部金屬涂層30而被密封在一起，該局部金屬涂層30可允許封閉第一金屬構件12的外表面14、15、16和第二金屬構件18的外表面20、22、24之間的任何表面間隙。

方法300可以包括，在步驟314處，使第一金屬構件12和第二金屬構件18經(jīng)受熱等靜壓過程或其他類似過程，以將第一金屬構件12和第二金屬構件18接合在一起。在熱等靜壓處理期間可以施加壓力和熱，該熱具有足以使第一金屬構件12的部分34熔化并流動到腔32和第二金屬構件18的凹部26中的溫度。對第一金屬構件12和第二金屬構件18施加熱使得第一金屬構件12的一部分改變形狀以填充第二金屬構件18中的凹部26的步驟314包括施加具有低于第一金屬構件12的該部分的熔點的溫度的熱。一旦部分34流動到通過部件10的互鎖特征限定的凹部26中，這就可導致第一金屬構件12和第二金屬構件18的接合，以形成固結部件10。在步驟316處，可以利用各種加工和精整操作來加工和精整部件10，例如，可以采用任何常規(guī)（例如，銑削或研磨）或非常規(guī)（例如，電火花加工（EDM）、電化學加工（ECM）、磨料水射流）的加工操作。重要的是要注意，部件10和方法300不意在限于本文所提供的描述或示例。

提供前述內(nèi)容是為了說明、解釋和描述本發(fā)明的實施例的目的。對這些實施例的修改和調(diào)整對于本領域技術人員而言將是顯而易見的，并且可以在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下做出。