專利名稱：制造包括mmc環(huán)形部件和具mmc翼型的翼型部件的轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的整體式葉片轉(zhuǎn)子，更 具體地涉及一種用于制備葉環(huán)(BLING)轉(zhuǎn)子的方法，該葉環(huán)轉(zhuǎn)子將至 少一種金屬基復(fù)合材料結(jié)合到轉(zhuǎn)子的環(huán)形部件內(nèi)或者轉(zhuǎn)子的翼型部 件(airfoil component)內(nèi)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子，例如那些在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中所使用的通常包括基本轉(zhuǎn) 子主體和裝接在其上的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片可緊固在轉(zhuǎn)子體內(nèi) 形成的特定凹部?jī)?nèi)或者轉(zhuǎn)子葉片可與轉(zhuǎn)子主體本身整體形成。整體 式葉片轉(zhuǎn)子如果采用了盤形基本轉(zhuǎn)子主體則稱作葉盤(BLISKS)或者 如果采用了環(huán)形基本轉(zhuǎn)子主體則稱作葉環(huán)(BLING)。葉環(huán)轉(zhuǎn)子較葉盤 轉(zhuǎn)子提供了獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)槿~環(huán)設(shè)計(jì)同葉盤設(shè)計(jì)相比產(chǎn)生了 通常較其可能產(chǎn)生的更大的內(nèi)部空腔。該空腔在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)提供了可 用于諸如嵌入式發(fā)電機(jī)和/或熱交換器的其它設(shè)備的空間。葉環(huán)設(shè)計(jì) 還可以提供改進(jìn)的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)阻尼，以及提供與傳統(tǒng)的金屬盤相比、 甚至是同整體式葉盤轉(zhuǎn)子相比較高的E/p(達(dá)到70%)。葉環(huán)設(shè)計(jì)還使 得金屬基復(fù)合材料(MMC)能夠用于基本轉(zhuǎn)子主體。聯(lián)系到燃?xì)鉁u輪 發(fā)動(dòng)機(jī)，高強(qiáng)度、低密度的MMC可提供與整塊式金屬合金相比更加 重要的優(yōu)點(diǎn)，包括大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)部件的重量。
用于制造MMC增強(qiáng)的葉環(huán)轉(zhuǎn)子的公知方法通常是利用熱等靜壓 (HIP)，其包括各種部件的擴(kuò)散粘結(jié)。HIP工藝將金屬基復(fù)合材料強(qiáng) 化成具有較高密度、均勻和細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。然而，將MMC環(huán)結(jié)合到多 載荷路徑結(jié)構(gòu)中即從轉(zhuǎn)子到葉片，技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性并要求大量的
工藝控制以便確保在生成該結(jié)構(gòu)后不會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部缺陷。MMC環(huán)和用 于葉片的整塊式材料之間的熱膨脹系數(shù)的不匹配可沿著粘結(jié)表面產(chǎn) 生殘余壓應(yīng)力。隨之產(chǎn)生的內(nèi)部缺陷通過(guò)使用非破壞性檢查技術(shù)是 檢測(cè)不到的；因此，必須執(zhí)行嚴(yán)格的工藝控制。因而，通過(guò)使用MMC 和HIP擴(kuò)散粘結(jié)而生成適當(dāng)質(zhì)量的葉環(huán)轉(zhuǎn)子的相關(guān)費(fèi)用與傳統(tǒng)的鍛 造加工葉盤轉(zhuǎn)子的成本相比是相當(dāng)?shù)拇蟆?br> 因此，具有對(duì)可靠的、經(jīng)濟(jì)合理的用于制造結(jié)合了 MMC的葉環(huán) 轉(zhuǎn)子的方法的需求，其中，已完成的轉(zhuǎn)子可進(jìn)行處理以便消除殘余 壓應(yīng)力，而且可通過(guò)使用傳統(tǒng)的、非破壞性的用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷的 方法對(duì)粘結(jié)表面的整體性進(jìn)行檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
下文提供了對(duì)示范性實(shí)施例的概述。該概述并不是廣泛的綜述 也不是試圖識(shí)別本發(fā)明關(guān)鍵或重要的方面或元件或者試圖描繪其范 圍。
根據(jù) 一 個(gè)示范性實(shí)施例，提供了 一種用于制造整體式葉片轉(zhuǎn)子 的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)環(huán)形部件，其中，該至少一個(gè)環(huán)形 部件還包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合材料和多個(gè)徑向向外面對(duì)的葉片錐 形表面；至少一個(gè)翼型部件，該至少一個(gè)翼型部件還包括多個(gè)單獨(dú) 的翼型葉片；每個(gè)單獨(dú)的翼型葉片中的至少一部分通過(guò)至少一種金 屬基復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)；該多個(gè)翼型葉片中的每一個(gè)還包括徑向向 內(nèi)面對(duì)的葉片錐形表面；以及慣性焊接裝置，其用于在軸向施加焊 接載荷下摩擦接合該至少一個(gè)環(huán)形部件和該至少一個(gè)翼型部件以便 沿著該錐形表面在其之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
根據(jù)另一個(gè)示范性實(shí)施例，提供了一種整體式葉片轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn) 子包括至少一個(gè)環(huán)形部件，其中，該至少一個(gè)環(huán)形部件還包括 至少一個(gè)金屬基復(fù)合材料和多個(gè)徑向向外面對(duì)的葉片錐形表面；至 少一個(gè)翼型部件，其中，該至少一個(gè)翼型部件還包括多個(gè)單獨(dú)的翼
型葉片；每個(gè)單獨(dú)的翼型葉片中的至少一部分還包括徑向向內(nèi)面對(duì)
的葉片錐形表面；并且該至少 一個(gè)環(huán)形部件和該至少一個(gè)翼型部件
通過(guò)慣性焊接裝置沿著該錐形表面相互摩擦接合在一起。
在又一示范性實(shí)施例中，提供了一種用于制造整體式葉片轉(zhuǎn)子
的方法。該方法包括提供至少一個(gè)環(huán)形部件，其中，該環(huán)形部件 還包括至少 一種金屬基復(fù)合材料和多個(gè)徑向向外面對(duì)的葉片圓錐表 面；提供至少一個(gè)翼型部件，該至少一個(gè)翼型部件還包括多個(gè)單獨(dú) 的翼型葉片；每個(gè)單獨(dú)的翼型葉片中的至少一部分通過(guò)至少一種金 屬基復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)；并且該多個(gè)翼型葉片中的每一個(gè)還包括徑 向向內(nèi)面對(duì)的葉片錐形表面；以及使用慣性焊接裝置以便在軸向施 加焊接載荷下摩擦接合該至少一個(gè)環(huán)形部件和該至少一個(gè)翼型部件 從而沿該錐形表面在其之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。該方法還包括使得已裝 配的整體式葉片轉(zhuǎn)子經(jīng)受足夠熱處理的步驟以便消除通過(guò)慣性焊接 所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中使用葉環(huán)轉(zhuǎn)子可提供與其它設(shè)計(jì)相比更加 重要的優(yōu)點(diǎn)。例如，將翼型部件和轉(zhuǎn)子環(huán)結(jié)合成單一結(jié)構(gòu)通常改進(jìn) 了強(qiáng)度-重量比和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人
發(fā)明的其它特征和方面。如應(yīng)當(dāng)理解的那樣，本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施 例可能仍未脫離本發(fā)明的范圍和精神。因此，附圖和關(guān)聯(lián)說(shuō)明應(yīng)視 作說(shuō)明性的而不是進(jìn)行實(shí)質(zhì)上的限定。


結(jié)合到說(shuō)明書中并形成說(shuō)明書一部分的附圖，示意性地說(shuō)明了 本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例，并結(jié)合上文給出的總體說(shuō)明和 下文給出的詳細(xì)說(shuō)明用來(lái)解釋本發(fā)明的原理，在附圖中
圖1至圖5提供了示范性翼型葉片的俯視圖、側(cè)視圖和正視圖， 其示出了本發(fā)明的翼型葉片的角形預(yù)焊接即錐形表面、翼型葉片的
通常形狀以及翼型葉片的纖維增強(qiáng)的芯部。
圖6為示范性翼型部件的正視圖，其示出了設(shè)置成圓形形式的 多個(gè)翼型葉片。
圖7為本發(fā)明在慣性焊接翼型部件和環(huán)形部件之前的示范性翼 型葉片的截面和MMC增強(qiáng)的轉(zhuǎn)子環(huán)的截面。
圖8為本發(fā)明在慣性焊接翼型部件和環(huán)形部件之后的示范性翼 型葉片的截面和MMC增強(qiáng)的轉(zhuǎn)子環(huán)的截面。
圖9為根據(jù)本發(fā)明的已裝配葉片轉(zhuǎn)子的正視圖，其示出了慣性 焊接后被除去的每一翼型轉(zhuǎn)子區(qū)。
元件符號(hào)說(shuō)明
10 翼型部件
12 翼型葉片(MMC增強(qiáng))
14 翼型葉片錐形表面
16 翼型才艮部
18 MMC增強(qiáng)的葉片芯部
20 環(huán)形部件
22 MMC增強(qiáng)的環(huán)芯部
24 環(huán)形葉片錐形表面
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。詳細(xì)說(shuō)明中 所使用的標(biāo)號(hào)用于標(biāo)識(shí)各個(gè)元件和結(jié)構(gòu)。在其它實(shí)例中，為簡(jiǎn)化說(shuō) 明以簡(jiǎn)圖的形式表示眾所周知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。盡管下列詳細(xì)說(shuō)明包 括了為舉例說(shuō)明目的的多個(gè)細(xì)節(jié)，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會(huì)清
楚對(duì)于下列細(xì)節(jié)的改動(dòng)和變更仍將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，本 發(fā)明下列實(shí)施例的列出不會(huì)損傷所要求發(fā)明的 一般性并且也不會(huì)對(duì) 所要求發(fā)明產(chǎn)生制約。
該/^開的系統(tǒng)包^":至少一個(gè)環(huán)形部件，其中，該至少一個(gè)環(huán) 形部件還包括至少一種金屬基復(fù)合材料和一個(gè)連續(xù)的、徑向向外面 對(duì)的葉片錐形表面；至少一個(gè)翼型部件，該至少一個(gè)翼型部件還包 括多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片；每個(gè)單獨(dú)的翼型葉片的至少一部分例如 芯部，通過(guò)至少一種金屬基復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)，并且多個(gè)翼型葉片 中的每 一 個(gè)還包括徑向向內(nèi)面對(duì)的葉片錐形表面；以及慣性焊接裝
置，其用于在軸向施加焊接載荷下摩擦接合該至少一個(gè)環(huán)形部件和 該至少一個(gè)翼型部件以便沿著該錐形表面在其之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
金屬基復(fù)合材料(MMC)為一種包括了至少兩種成分的復(fù)合材 料，其中的一種成分為金屬。另一種成分可以是不同的金屬或其它 材料，例如陶資、有機(jī)體或其它的非金屬化合物。當(dāng)出現(xiàn)至少三種 材料時(shí)，該復(fù)合材料稱作混合復(fù)合材料。該材料的每一部分作為基 體或者是增強(qiáng)體。基體實(shí)質(zhì)上是一種增強(qiáng)體嵌入到其中的"框架" 并且可包括諸如鋁、鎂、鈦、鎳、鈷以及鐵的金屬以便對(duì)增強(qiáng)體提 供適應(yīng)的支承。增強(qiáng)材料被嵌入到基體中。增強(qiáng)體并不總是用作純 粹的結(jié)構(gòu)目的(增強(qiáng)化合物)，而且也可用來(lái)影響復(fù)合材料的特性，例 如耐磨性、摩擦系數(shù)、材料阻尼或者導(dǎo)熱性。增強(qiáng)可以是連續(xù)的或 者非連續(xù)的。連續(xù)的增強(qiáng)使用單絲絲線(monofilament wires)或纖維例 如碳纖維或碳化硅。沿一定方向?qū)⒗w維嵌入到基體中產(chǎn)生了各向同 性結(jié)構(gòu)，在該各向同性結(jié)構(gòu)中，材料的對(duì)齊影響其強(qiáng)度。非連續(xù)的 增強(qiáng)使用"金屬須(whiskers)"、短纖維或顆粒。該范疇內(nèi)最常用的 增強(qiáng)材料為氧化鋁和碳化硅。
與整體金屬相比，MMC具有較高的強(qiáng)度-密度比、較高的剛 度-密度比、較好的抗疲勞性、較好的高溫性能(較高的強(qiáng)度、較低 的蠕變速率)、較低的熱膨脹系數(shù)、較好的耐磨性以及動(dòng)態(tài)阻尼。MMC 增強(qiáng)體可分成五個(gè)主要范疇連續(xù)纖維、短纖維、金屬須、顆粒以 及絲線。除開作為金屬的絲線之外，增強(qiáng)體通常包括陶瓷體或非金 屬化合物。連續(xù)纖維可包括硼、石墨(碳)、氧化鋁和碳化硅。大量的
金屬絲線包括已被用于增強(qiáng)金屬基體的鴒、鈹、鈦和鉬。大量的金
屬已被用作基體，包括鋁、鈦、鎂、鎳、鈷、鐵和銅合金以及超 級(jí)合金。MMC的優(yōu)越的才幾械特性促進(jìn)了它們的應(yīng)用。然而MMC的 一個(gè)有趣的特性和一個(gè)與其它復(fù)合材料共有的特性是通過(guò)對(duì)基體材 料、增強(qiáng)體以及層取向的適當(dāng)選擇，它有可能適應(yīng)部件的特性以便 滿足特定設(shè)計(jì)的需求。例如，在寬度界限內(nèi)，可能要規(guī)定一個(gè)方向 上的強(qiáng)度和剛度、另一方向上的膨脹系數(shù)等。這對(duì)于整體材料常常 是不可能的。整體金屬傾向于各向同性，也就是說(shuō)，在各個(gè)方向上 具有相同特性。
慣性焊接(inertia welding)為一種焊接工藝，在該焊接工藝中，用 來(lái)將材料相互焊接的能量的供給主要是通過(guò)用于焊接的機(jī)器所儲(chǔ)存 的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。作為慣性焊接工藝的一部分，兩個(gè)工件中的一個(gè)通常 連接在飛輪上而另 一個(gè)則受動(dòng)制約以免旋轉(zhuǎn)。飛輪加速到預(yù)定轉(zhuǎn)速， 從而儲(chǔ)存了一定量的能量。脫開驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子并通過(guò)摩擦焊接力將工件 壓合在一起。這導(dǎo)致了相對(duì)表面在壓力下一起摩擦。旋轉(zhuǎn)飛輪內(nèi)的 能量通過(guò)焊接界面的摩擦作為熱能散失，從而隨著飛輪速度的下降 直至焊接使得飛輪停止下來(lái)動(dòng)而將兩個(gè)表面焊接在一起。由于不存 在金屬的熔化，通常不會(huì)出現(xiàn)諸如氣孔、偏析或夾渣的凝固缺陷。 接合預(yù)加工通常并不重要，已機(jī)械加工的、鋸痕的甚至是剪切表面 常常都是可焊接的。通過(guò)經(jīng)由接觸區(qū)的完整的對(duì)接接合焊接，隨之 產(chǎn)生的接合具有鍛造的質(zhì)量。沒有例如焊劑、填料以及保護(hù)氣體的 消耗品，通常也不會(huì)產(chǎn)生焊接飛濺?；鹦且埠苄　?br> 參照?qǐng)D1至圖9,本發(fā)明的示范性實(shí)施例提供了一種用于制造葉 環(huán)轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)和方法，該葉環(huán)轉(zhuǎn)子包括翼型部件10和環(huán)形部件20。 翼型部件包括多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片2,該翼型葉片的芯部，或者該翼 型葉片的其它部分，已通過(guò)至少一種金屬基復(fù)合材料(MMC) 18增 強(qiáng)。如圖2至圖4所示，每一翼型葉片的低部包括形成角形表面14 的角形焊接區(qū)域(即焊接預(yù)表面)，在本文中該角形表面14稱作"錐
形表面"，然而也可能是其它幾何結(jié)構(gòu)。表面14可以是凹的、凸的 或直的。本實(shí)施例中，翼型葉片除開根部區(qū)16外機(jī)械加工成完成的 或差不多完成的形狀，在該根部區(qū)16處，包括了額外的備料(stock) 以便在完成焊接后進(jìn)行機(jī)械加工(見以下說(shuō)明)。在根部區(qū)內(nèi)，翼型葉 片12坤幾械加工成預(yù)定形狀例如部分梯形的或"梯形畸變(keystone)" 的形狀(見圖2至圖4)，以便在裝配翼型部件10時(shí)，形成完整的360° 環(huán)(見圖9)。如圖7至圖8所示，環(huán)形部件20包括MMC增強(qiáng)的芯部 22,該芯部22在轉(zhuǎn)子內(nèi)提供一區(qū)域，通過(guò)通常沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的圓 周取向的層或纖維束對(duì)該芯部22進(jìn)行了增強(qiáng)。環(huán)形部件20還包括 與表面14對(duì)應(yīng)的連續(xù)成角的或"錐形"表面24。表面24也可是凹 的、凸的或直的。
制造纖維增強(qiáng)(即MMC)的環(huán)形部件20,通常包括形成環(huán)狀結(jié)構(gòu) 的步驟，其中，環(huán)內(nèi)至少一種纖維沿轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向圓周延伸。圓 周取向的纖維可以是單一連續(xù)的細(xì)絲或材料絞合線(strand)、 一組環(huán) 內(nèi)徑向取向的多個(gè)纖維層，或者一個(gè)或多個(gè)拆開的連續(xù)細(xì)絲或絞合 線束，即纖維束或多個(gè)纖維束。纖維可由SCS6或其它陶瓷的或非金 屬的材料制成，同時(shí)在纖維外表面周圍具有碳涂層以免在HIP工藝 期間在纖維和金屬基體之間發(fā)生反應(yīng)(即纖維芯的氧化)。纖維層也可 通過(guò)至少一種非連續(xù)的或一束納米大小的金屬須纖維制成，該金屬 須纖維以任意方向或圓周方向或者分層設(shè)置。已涂敷的纖維可與濕 的金屬合金漿料(slurry)例如鈦合金、鎳合金、鋁合金或具有粘性粘 結(jié)劑的粉末金屬一起混合，通過(guò)等離子噴涂或者通過(guò)等離子氣相沉 積的方法以便將纖維保持在適當(dāng)位置從而形成金屬基復(fù)合材料層狀 體(lamina)。在已涂敷的金屬基復(fù)合材料層狀體以層的形式穩(wěn)定后， 巻繞的涂敷纖維繞著心軸成層以便形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。金屬基復(fù)合材料 層狀體環(huán)以碳、TZM或工具鋼固定設(shè)備通過(guò)HIP和/或通過(guò)燒結(jié)工藝 而強(qiáng)化沿著增強(qiáng)纖維環(huán)的外部直徑通常包括其它材料的區(qū)域。該"建 成區(qū)域"通常高至少為0.5英寸(1.27厘米)并且可通過(guò)對(duì)^^分末狀金屬
的等離子噴涂或通過(guò)堆疊金屬薄片至所需厚度而生成。該建成區(qū)域
然后以碳、TZM或工具鋼固定設(shè)備通過(guò)HIP和/或通過(guò)燒結(jié)工藝而強(qiáng)化。
在示范性實(shí)施例中，通過(guò)使用慣性或摩擦焊接工藝將翼型部件10 焊接到纖維增強(qiáng)環(huán)部件20上。如前面所說(shuō)明的那樣，裝配時(shí)，翼型 部件10包括具有多個(gè)向內(nèi)面對(duì)的錐形表面14的葉片轉(zhuǎn)子平臺(tái)，該 錐形表面14在轉(zhuǎn)子的中心軸線周圍以徑向方式取向。每個(gè)錐形表面 14對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的翼型葉片12。翼型部件IO被安裝到適當(dāng)?shù)膽T性焊 接設(shè)備的一端內(nèi)。在焊接工藝期間，單獨(dú)的翼型件可安裝在工具或 其它制約的固定設(shè)備內(nèi)以便維持正確的定位。環(huán)形部件20，其包括 連續(xù)的向外面對(duì)的錐形表面24,被安裝在慣性焊接設(shè)備的另一端內(nèi)。 然后工具保持的環(huán)形部件20旋轉(zhuǎn)到預(yù)定的接觸速度并且4吏得該環(huán)形 部件20接觸翼型部件10,從而通過(guò)使用通常用于慣性焊接的預(yù)定參 數(shù)而在部件之間形成焊接。向內(nèi)面對(duì)的錐形表面因而在軸向施加的 焊接載荷下與向外面對(duì)的錐形表面摩擦接合，且在該兩部件之間的 角形表面處發(fā)生摩擦焊接。慣性焊接工藝產(chǎn)生的熱量通常不會(huì)影響 MMC纖維或翼型件和焊接表面的通常形狀和/或幾何結(jié)構(gòu)。通常， 每一錐形表面相對(duì)于形成于其上的部件的角度相對(duì)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中 心線大約為15。至75° 。其它的角度可能會(huì)影響葉環(huán)轉(zhuǎn)子部件的接 合。
一旦焊接完成后，翼型根部16周圍的額外備料通過(guò)機(jī)械加工或 其它方式除去到焊接線的下方，就如同環(huán)形部件20周邊的額外材剩-17在慣性焊接工藝期間從部件界面的下方被擠出去一樣。從而，除 去了翼型部分之間的徑向空間內(nèi)的任何未焊接區(qū)，隨同焊接工藝期 間在該區(qū)所生成的任何缺陷一起。如圖4所示，該重新機(jī)械加工的 表面成為內(nèi)部流動(dòng)路徑，從而將經(jīng)過(guò)每一翼型件的焊接線放置在該 內(nèi)部流動(dòng)^各徑的稍;徵上方。
接著轉(zhuǎn)子部件的慣性焊接，已裝配的葉環(huán)轉(zhuǎn)子通常會(huì)經(jīng)受足夠
的熱處理以便消除焊接工藝中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力并恢復(fù)對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā) 動(dòng)機(jī)的固有機(jī)能很重要的材料特性。如熟練技術(shù)人員所理解的那樣，
變。翼型部件和/或環(huán)形部件內(nèi)的MMC包含物阻止并降低了與余熱 和或熔化相關(guān)聯(lián)的檢查問(wèn)題；因此，可以通過(guò)使用傳統(tǒng)的渦電流、 超聲波或其它用于檢測(cè)內(nèi)部缺陷的非破壞性檢查(NDI)方法對(duì)粘結(jié)表 面的完整性進(jìn)4于;險(xiǎn)查。
盡管本發(fā)明已通過(guò)其中的示范性實(shí)施例的描述進(jìn)行了說(shuō)明，并 且盡管該實(shí)施例已描述了某些細(xì)節(jié)，但本申請(qǐng)并不是試圖制約或以 任何方式將所附權(quán)利要求限制在該細(xì)節(jié)內(nèi)。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言， 很容易地看出其它優(yōu)點(diǎn)和改動(dòng)。因此，以其較寬的方面而言本發(fā)明 并不局限于特定細(xì)節(jié)、代表性裝置和方法和/或所示和所描述的說(shuō)明 性示例中的任一個(gè)。因此，自該細(xì)節(jié)作出的方案并未脫離本申請(qǐng)通 常的創(chuàng)造性構(gòu)思的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種整體式葉片轉(zhuǎn)子，包括(a)環(huán)形部件，所述環(huán)形部件還包括(i)至少一種金屬基復(fù)合材料；和(ii)多個(gè)徑向向外面對(duì)的葉片錐形表面；(b)至少一個(gè)翼型部件，所述至少一個(gè)翼型部件還包括(i)多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片；(ii)每個(gè)單獨(dú)翼型葉片的至少一部分通過(guò)至少一種金屬基復(fù)合材料進(jìn)行增強(qiáng)；并且(iii)所述多個(gè)翼型葉片中的每一個(gè)還包括徑向向內(nèi)面對(duì)的葉片錐形表面；以及(c)所述環(huán)形部件和所述翼型部件通過(guò)慣性焊接裝置在預(yù)定操作參數(shù)下沿著所述這些錐形表面相互摩擦接合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述 整體式葉片轉(zhuǎn)子的所述環(huán)形部件相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心圓周地 和軸向地延伸，在所述環(huán)內(nèi)包括至少一種增強(qiáng)纖維，并且所述增強(qiáng) 纖維沿所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向圓周地延伸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，所迷 圓周取向的纖維為單一的且連續(xù)的纖維束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述 圓周取向的纖維包括在所述環(huán)內(nèi)以徑向方式取向的 一 組多纖維層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，所迷 纖維層包括任意地、圓周地或分層設(shè)置的納米大小的金屬須纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，在應(yīng) 用所述慣性焊接裝置之前，所述單獨(dú)的翼型葉片中的每一個(gè)被機(jī)械 加工成預(yù)定形狀以便在所述翼型部件焊接到所述環(huán)形部件之后繞著 所述環(huán)形部件形成完整的圓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，在所述翼型部件焊接到所述環(huán)形部件之后，除去每一翼型葉片基部周圍 的一些材料使其直徑小于每一錐形表面之間的焊接直徑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式葉片轉(zhuǎn)子，其特征在于，每一 錐形表面的角度相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)中心線大約為15°至75° 。
全文摘要
提供了一種用于制造包括MMC環(huán)形部件和具M(jìn)MC翼型的翼型部件的轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括環(huán)形部件(20)，其中，該環(huán)形部件(20)還包括至少一種金屬基復(fù)合材料(18)和連續(xù)的徑向向外面對(duì)的錐形表面(24)；翼型部件(10)，其中，該翼型部件(10)還包括多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片(12)，每個(gè)單獨(dú)的翼型葉片(12)中的至少一部分通過(guò)至少一種金屬基復(fù)合材料(18)進(jìn)行增強(qiáng)，并且該多個(gè)翼型葉片(12)中的每一個(gè)還包括徑向向內(nèi)面對(duì)的葉片錐形表面(14)；以及慣性焊接裝置以便在軸向施加焊接載荷下摩擦接合該環(huán)形部件(20)和該翼型部件(10)，從而沿該錐形表面(14，24)在其之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
文檔編號(hào)F01D5/34GK101182785SQ200710165090
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者C·W·卡里爾, C·-Y·J·仇 申請(qǐng)人:通用電氣公司