專利名稱：用于制造整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子的方法以及轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子尤其是燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子的方法以 及轉(zhuǎn)子本身。
背景技術(shù)：
根據(jù)是否存在一個橫截面為盤形的或橫截面為環(huán)形的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子支架(下面稱 為轉(zhuǎn)子基體)，將具有整體安裝葉片的燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子稱為葉盤(Blisk)或葉環(huán)(Bling)。 葉盤是裝有葉片的盤的簡稱，葉環(huán)是裝有葉片的環(huán)的簡稱。由現(xiàn)有技術(shù)已知，具有整體安裝葉片的燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子通過銑削由整體制成，這 當(dāng)然是非常費(fèi)事和昂貴的，因此這種方法只適用于相對小的燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子。一種另外的應(yīng)用在大轉(zhuǎn)子中的方法是摩擦焊接。在此分開地制造轉(zhuǎn)子基體和葉 片，并且接著相互摩擦焊接，尤其通過直線摩擦焊接。借助焊接制造的優(yōu)點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子基體和 渦輪葉片可以由不同的材料制成，它們可以匹配于轉(zhuǎn)子的這些區(qū)段的不同要求。困難的是 葉片相對于轉(zhuǎn)子基體在接合狀態(tài)尤其是在摩擦焊接時的定向，在摩擦焊接時兩個部件中的 一個部件必需相對于另一部件運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，實(shí)現(xiàn)一種用于制造整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子的方法，在該方法中，以 高的可重復(fù)性和非常低的誤差風(fēng)險可采用簡單的摩擦焊接工藝。此外要使待接合的部件尤 其是葉片在接合時盡可能小地被加載。此外要給出一種制造盡可能簡單的轉(zhuǎn)子。按照本發(fā)明的方法規(guī)定下面的步驟a)準(zhǔn)備一個具有渦輪葉片的葉柵環(huán)，b)將一個第一轉(zhuǎn)子基體摩擦焊接到葉柵環(huán)上和c)將一個第二轉(zhuǎn)子基體摩擦焊接到葉柵環(huán)上。在按照本發(fā)明的方法中，所述轉(zhuǎn)子支架由兩個部件構(gòu)成，即第一和第二轉(zhuǎn)子基體。 這意味著，這兩個部件與一個實(shí)心的轉(zhuǎn)子支架相比不大且不沉并且必需單個地傳遞更小的 轉(zhuǎn)矩和力。這還意味著，在摩擦焊接這個更輕且更小的部件時施加的力比在摩擦焊接一個 大的、單個轉(zhuǎn)子基體時更小。例如在摩擦焊接時的頂鍛力可以減小。此外也能夠減小轉(zhuǎn)子 的總重量，尤其是當(dāng)兩個轉(zhuǎn)子基體相互隔開距離的時候，由此得到一種空腔結(jié)構(gòu)。兩個轉(zhuǎn)子 基體形成一個在葉柵環(huán)與軸之間的連接。關(guān)于葉柵環(huán)要指出的是，這個葉柵環(huán)可以是一個封閉環(huán)繞的環(huán)，這是優(yōu)選的情況。 作為備選方案，也可以由各個分段組成葉柵環(huán)，這些分段只通過焊接轉(zhuǎn)子基體而相互連接。按照優(yōu)選的實(shí)施形式，所述葉柵環(huán)上已模制成形一個接橋，第一轉(zhuǎn)子基體焊接在 該接橋上。例如這個接橋可以徑向在內(nèi)側(cè)設(shè)置在葉柵環(huán)上。所述接橋在靠近第一轉(zhuǎn)子基體的一側(cè)上具有一個焊接唇，S卩，一個具有減小橫截 面的區(qū)段，通過該區(qū)段實(shí)現(xiàn)待焊接工件的第一接觸點(diǎn)。
所述第二轉(zhuǎn)子基體要焊接在接橋的與第一轉(zhuǎn)子基體相反的端側(cè)上，由此使焊縫相 互間足夠地隔開距離。一種工藝技術(shù)上特別有利的實(shí)施形式規(guī)定，所述葉柵環(huán)在摩擦焊接時保持在一個 突出于葉柵環(huán)的保持凸起上。尤其是部件的保持在摩擦焊接時是特別重要的，因為不允許 太大的力傳遞到部件的不穩(wěn)定區(qū)段上。所述保持凸起還允許最佳的保持幾何形狀的結(jié)構(gòu)。與此相關(guān)地已經(jīng)證實(shí)有利的是，所述保持凸起徑向在內(nèi)側(cè)設(shè)置在葉柵環(huán)上，而軸 向則側(cè)面突出。所述保持凸起也可以是接橋的區(qū)段或凸肩，由此使接橋承擔(dān)雙重功能。按照本發(fā)明方法的另一種變化形式規(guī)定，所述保持凸起在焊接第一轉(zhuǎn)子基體之后 被機(jī)械地去除，以便制造用于第二轉(zhuǎn)子基體的接合面。由此總體上減少了結(jié)構(gòu)體積，因為第 一和第二轉(zhuǎn)子基體可以相互更近地設(shè)置。在去除時，也可以產(chǎn)生一個具有減小的軸向橫截面的用于第二轉(zhuǎn)子基體的焊接 唇。因為相對精確制造的焊接唇對于摩擦焊接工藝是有利的，在去除時為了減小結(jié)構(gòu)體積 同時還能夠制造最佳的接合面。因為在葉柵環(huán)區(qū)域中只有非常減小的、用于保持轉(zhuǎn)子?xùn)怒h(huán)的結(jié)構(gòu)空間供使用，并 且正好靠近渦輪葉片的轉(zhuǎn)子?xùn)怒h(huán)的各區(qū)段被非常仔細(xì)地操作，所以當(dāng)由葉柵環(huán)和第一轉(zhuǎn)子 基體構(gòu)成的單元保持在第一轉(zhuǎn)子基體上時，能夠優(yōu)選地執(zhí)行第二摩擦焊接過程。為此所述第一轉(zhuǎn)子基體可以具有一個用于對單元進(jìn)行位置固定的保持凸起，在焊 接第二轉(zhuǎn)子基體之后，機(jī)械地去除該保持凸起。由此也可以以簡單的措施提供一種最佳的 保持幾何形狀。如上所述，所述第一和第二轉(zhuǎn)子基體在焊接狀態(tài)至少部分地相互軸向隔開距離， 以便在其間形成一個空腔。這個空腔也能夠構(gòu)成為一個冷卻通道的一部分，由此轉(zhuǎn)子尤其在燃?xì)鉁u輪機(jī)的渦 輪區(qū)域中可有利地使用。此外本發(fā)明當(dāng)然在制造用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮機(jī)區(qū)域的轉(zhuǎn)子時也 是有利的。所述葉柵環(huán)的環(huán)段可以整體地澆鑄或者接合到葉片上，由此可以對于環(huán)段和渦輪 葉片采用不同的材料。本發(fā)明還涉及一種轉(zhuǎn)子，尤其是燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子，它是整體安裝葉片的。該轉(zhuǎn)子具 有一個具有從其突出的并固定在其上的渦輪葉片的葉柵環(huán)以及至少兩個焊接優(yōu)選通過摩 擦焊接在葉柵環(huán)上的、盤形的轉(zhuǎn)子基體。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由所涉及的下面的說明和下面的附圖給出。附圖中圖1至4以不同的制造步驟示出按照本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的半剖面圖，通過它們給出按 照本發(fā)明的方法。
具體實(shí)施例方式在圖1中以半剖面圖示出了燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子形式的整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子包括多個區(qū)段、即一個具有渦輪葉片12的葉柵環(huán)10和一個連接渦輪葉片12的環(huán)段14以及一個轉(zhuǎn)子支架。該轉(zhuǎn)子支架包括一個第一轉(zhuǎn)子基體18以及一個第二轉(zhuǎn)子基體20。兩個轉(zhuǎn)子基體 18,20通過摩擦焊接固定在葉柵環(huán)10上。如從圖1可以看到的那樣，轉(zhuǎn)子基體18、20軸向相互隔開距離，由此在其間形成一 個空腔22，它可以是一個冷卻通道系統(tǒng)的一部分，該冷卻通道系統(tǒng)經(jīng)由一些另外的通道24 到達(dá)渦輪葉片12。下面解釋轉(zhuǎn)子的制造。葉柵環(huán)10這樣制造，即通過熔焊、釬焊或澆鑄環(huán)段將渦輪 葉片12安裝在環(huán)段16上。該環(huán)段16 —般由一種與渦輪葉片12不同的材料制成。所述葉柵環(huán)10，在下面情況下更確切地說是環(huán)段14，具有多個區(qū)段，如從圖2可以 看到的那樣。一個環(huán)形接橋16優(yōu)選精確地對準(zhǔn)渦輪葉片12的中心軸線A并且徑向向內(nèi)突 出。從接橋16再在一側(cè)上突出一個凸肩，它用作焊接唇28。在焊接唇28的區(qū)域中，環(huán)段 14具有一個比接橋16的其余部分上更小的徑向橫截面。在接橋16的與焊接唇28相反的一側(cè)上，這個接橋具有一個環(huán)形的保持凸起30，它 與接橋16那樣封閉環(huán)形地環(huán)繞并且可以說形成接橋16的一個凸肩。這個保持凸起30用 作夾緊環(huán)并且固定在一個摩擦焊接裝置中。在一個第一方法步驟中，將同樣具有一個焊接唇32的第一轉(zhuǎn)子基體18旋轉(zhuǎn)摩擦 焊接在葉柵環(huán)10上。在圖3中可以看出在摩擦焊接之后形成的單元。接著機(jī)械地去除尤其是車削掉保持凸起30，直至一個橫截面更小的在圖3中以虛 線表示的焊接唇34。在圖4可以看到的下一方法步驟中，第二轉(zhuǎn)子基體20與配備有焊接唇36的第一 轉(zhuǎn)子基體18那樣也焊接在接橋16上。兩個轉(zhuǎn)子基體18、20優(yōu)選相同或鏡像地構(gòu)成。由第一轉(zhuǎn)子基體18和葉柵環(huán)10構(gòu)成的單元在第二旋轉(zhuǎn)摩擦焊接過程期間固定在 一個保持凸起40上。該保持凸起40是一個在第一轉(zhuǎn)子基體18上背面的、夾緊環(huán)形的凸肩。 第二轉(zhuǎn)子基體20必要時同樣具有一個保持凸起42，它可以用作為用于施加轉(zhuǎn)矩的夾緊位置。在將第二轉(zhuǎn)子基體20焊接到接橋16上以后，轉(zhuǎn)子幾乎具有其最終的形狀，只是兩 個保持凸起40、42還要被機(jī)械地去除，尤其是被車削掉，因此最終得到在圖1中所示的形 狀。 所述轉(zhuǎn)子基體18、20可以由相同的或不同的材料制成，并且也可以由與葉柵環(huán)10 的材料相同的或不同的材料制成。所述冷卻通道24可以在焊上轉(zhuǎn)子基體18、20以后或也可以在事先產(chǎn)生。如從圖1可以看到的那樣，盤形或環(huán)形的轉(zhuǎn)子基體18、20沿軸向距中心軸線A具 有相同的距離。作為備選方案，當(dāng)然也可以設(shè)有兩個以上的轉(zhuǎn)子基體。
權(quán)利要求
用于制造整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子尤其是燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子的方法，其特征在于下面的步驟a)準(zhǔn)備一個具有渦輪葉片(12)的葉柵環(huán)(10)，b)將一個第一轉(zhuǎn)子基體(18)摩擦焊接到葉柵環(huán)(10)上，和c)將一個第二轉(zhuǎn)子基體(20)摩擦焊接到葉柵環(huán)(10)上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述葉柵環(huán)(10)上已模制成形一個接橋 (16)，第一轉(zhuǎn)子基體(18)焊接在該接橋上。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述接橋(16)在靠近第一轉(zhuǎn)子基體(18)的 一側(cè)上具有一個以減小的徑向橫截面區(qū)段形式存在的焊接唇(28)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)子基體(20)焊接在接橋 (16)的與第一轉(zhuǎn)子基體(18)相反的端側(cè)上。
5.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述葉柵環(huán)(10)在摩擦焊接時保持 在一個突出于葉柵環(huán)(10)的保持凸起(30)上。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述保持凸起(3)徑向在內(nèi)側(cè)設(shè)置在葉柵環(huán) (10)上，而軸向則側(cè)面突出。
7.如權(quán)利要求2至4之一所述的和附加地如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于， 所述保持凸起(30)是接橋(16)的延長體。
8.如權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征在于，所述保持凸起(30)在焊接第一轉(zhuǎn) 子基體(18)之后被機(jī)械地去除，以便制造用于第二轉(zhuǎn)子基體的接合面。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在保持凸起(30)上制造一個具有減小的徑 向橫截面的用于第二轉(zhuǎn)子基體(20)的焊接唇(34)。
10.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)子基體通過摩擦焊接固定 在焊接第一轉(zhuǎn)子基體(18)之后產(chǎn)生的單元上時，將該單元保持在第一轉(zhuǎn)子基體(18)上。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一轉(zhuǎn)子基體(18)具有一個用于對 單元進(jìn)行位置固定的保持凸起(40)，在焊接第二轉(zhuǎn)子基體之后，機(jī)械地去除該保持凸起。
12.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一和第二轉(zhuǎn)子基體(18、20) 在焊接狀態(tài)至少部分地相互軸向隔開距離并且在其間形成一個空腔(22)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述空腔(22)是一個冷卻通道的一部分。
14.如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所述葉柵環(huán)(10)具有一個環(huán)段 (14)，該環(huán)段整體地澆鑄或者接合到渦輪葉片(12)上。
15.轉(zhuǎn)子，尤其是燃?xì)鉁u輪機(jī)轉(zhuǎn)子，它是整體安裝葉片的，其特征在于，設(shè)置一個具有從 其突出的、固定在其上的渦輪葉片(12)的葉柵環(huán)(10)以及至少兩個焊接在葉柵環(huán)(10)上 的、盤形的轉(zhuǎn)子基體(18、20)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造整體安裝葉片的轉(zhuǎn)子的方法，該方法規(guī)定，轉(zhuǎn)子支架由多個盤形的轉(zhuǎn)子基體(18、20)構(gòu)成，它們焊接到葉柵環(huán)(10)上。
文檔編號B23K20/12GK101896311SQ200880120393
公開日2010年11月24日 申請日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月22日
發(fā)明者E·拜爾 申請人:Mtu飛機(jī)發(fā)動機(jī)有限公司