制造涡轮发动机的至少一个金属部件的方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201380052490.3 | 申请日 | 2013-10-09 | 公开(公告)号 | CN104718035A | 公开(公告)日 | 2015-06-17 |
| 申请人 | 斯奈克玛; | 发明人 | 赛琳·珍妮·马克兰德; 塞巴斯蒂安·迪加布鲁德库赛特; 玛丽·米纳尔-潘尼格; 安东尼·特克斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于制造用于 涡轮 发动机 的至少一个金属部件(18)的方法，所述方法包括以下步骤：a)通过离心法将金属 合金 浇铸到永久性金属模具中，用于制造坯件(11)；b)获得细长形状的 铸造 坯件(11)并且所述铸造坯件的截面是圆形或者多边形；和c) 机械加工 所述坯件(11)，以便制成部件(18)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于制造用于涡轮发动机的至少一个金属部件(18)的方法，所述方法包括以下步骤： |
||||||
| 说明书全文 | 制造涡轮发动机的至少一个金属部件的方法技术领域背景技术[0002] 已知使用失蜡造模技术来同时制造多片涡轮发动机叶片。众所周知，精密失蜡造模包括通过将蜡注入到工具中由蜡制造所需叶片中的每一片的模型。这些模型随后被组装在由蜡制成的铸造臂上，由此构成群集，随后将所述群集浸入在不同物质中，以为了在群集上形成厚度基本一致的陶瓷壳体。 [0003] 这种方法继续熔融蜡以便在陶瓷内留下精确的蜡印痕，并且随后通常经由浇杯将熔融金属倾倒到印痕中。在金属冷却之后，破坏壳体并且通过机器分离并且完成金属部件。 [0004] 这种方法要求使用稀有材料，诸如氧化钇，以形成壳体，并且这能够导致供应问题。因为壳体需要壳体承受离心力的能力和有助于脱模的其易碎性之间的平衡，所以相对难以研发这种壳体。这种方法还要求安装特定的设备。最后，因形成针状夹杂物而导致面临部件易碎的风险，所述针状夹杂物与来自分离的壳体以及在部件中发现的碎屑有关。 [0005] 而且，当用于制造叶片的金属是TiAl型时，存在在所形成的部件中存在孔的高风险。这种类型的合金固化非常快，由此使得难以设计部件的形状。而且，在这种情况下，必须实施热等静压压缩类型(HIC)的热处理，以为了在存在孔的情况中闭合孔。除了其过高的成本之外，这种热处理使得不能闭合所有孔，尤其是开口在部件的外表面中的一个中的孔。 发明内容[0008] 为此，本发明提供了制造用于涡轮发动机的至少一个金属部件的方法，所述方法包括以下步骤： [0009] a)通过离心法将金属合金浇铸到永久性金属模具中，用于制造坯件； [0010] b)获得细长形状的铸造坯件并且所述铸造坯件的截面是圆形或者多边形； [0011] c)机械加工坯件，以便制成部件。 [0013] 而且，结合离心法使用形状简单的坯件用于优化模具填充。离心法还可以减少所使用的材料的数量，这是因为，与涉及利用重力铸造的解决方案不同，不再需要完全填充模具的中心。离心加压铸造方法还使得能够更好地平衡填充速度和金属固化速度。 [0014] 使用永久性金属模具还使得能够提供这样的模具，所述模具能够容纳高水平的离心压力，由此避免漫长且成本高昂的形成群集和干燥陶瓷壳体的操作，而且还避免了与制造单次使用的陶瓷壳体有关的经常性制造处理成本和时间。与此相反，永久性金属模具可重复使用并且易于使用(用于部件的制造处理简单易操作)。因此，能够缩短制造周期。 [0015] 使用形状简单的坯件的另一个优势是其不需要在机械加工之前检查尺寸。尤其是在热等静压压缩类型的热处理(若有的话)期间(在所述热等静压压缩类型的热处理中这种形状几乎不产生不合规的部件而且还使得易于使得机械加工步骤自动化)，具有至少一个对称平面的坯件的简单形状用于减小变形的风险。这种类型的形状还避免产生热点(可能在由更薄的区域包围厚区域时发生这种现象)。因此更好地控制了所形成部件的金相。 [0016] 有利地，机械加工成的部件是涡轮发动机叶片，诸如涡轮机叶片。 [0017] 优选地，金属合金是例如，TiAl 48-2-2型的基于TiAl合金的金属合金。 [0019] 根据本发明的特征，在步骤b)中获得的坯件在机械加工步骤c)之前承受热处理。 [0020] 在这种情况中，所述热处理可以包括热等静压压缩步骤。 [0022] 特别地，所施加的热处理可以是在美国专利No.5 069 698中描述的热处理并且可以包括制备用于热等静压压缩的热处理步骤，在所述热处理期间，坯件承受处于1900℉至2100℉范围内的温度5小时至50小时之间、2200℉条件下的热等静压压缩步骤，以及在其之后的其它步骤，在其它步骤期间，坯件承受处于1850℉至2200℉之间的温度。 [0024] 在步骤b)中获得的坯件可以固化，其中，随后从坯件的芯部机械加工出至少一个部件。 [0025] 在变形方案中，在步骤b)中获得的坯件可以是管状，其中，随后从坯件的管状壁的厚度机械加工出至少一个部件。 [0027] 在阅读通过非限制性示例并且参照附图描述的以下描述中本发明的其它优势和特征将变得显而易见，其中： [0028] 图1是示出了在实施本发明的方法的过程中的各个接续步骤的示意性流程图； [0029] 图2示出了用于熔融、铸造或者模制坯件的装置； [0030] 图3和图4是实心圆柱棒的示意性侧视图和示意性端视图，在所述实心圆柱棒中机械加工涡轮发动机叶片； [0031] 图5是本发明的空心圆筒棒的示意性透视图，从所述空心圆筒棒机械加工涡轮发动机叶片；和 [0032] 图6是图5的棒的透视图和轴向截面的示意图。 具体实施方式[0033] 图1是示出了在实施本发明的方法的过程中多个接续步骤的流程图。 [0034] 方法包括由γ-TiAl合金型合金制造至少一个铸锭的第一步骤1，所述γ-TiAl合金型合金优选的是TiAl合金48-2-2型。TiAl合金48-2-2型包括48％的铝、2％的铬和2％的铌(原子百分比)。 [0036] 此后，方法包括步骤2，在所述步骤2中，通过VAR方法在金属坩埚中重熔铸锭并且将铸锭倾倒到离心永久模具中。参照图2详细描述了这个步骤。 [0037] 这个附图示出了用于通过熔融、铸造和模制的接续操作制造例如圆柱棒形式的坯件11的装置10。 [0038] 装置10包括闭合并且防漏的包封件12，在所述包封件12中，建立了局部真空。例如基于TiAl合金制成的金属合金制成的铸锭13被紧固到电极14的一个端部，所述电极14连接到电源的一个端子，所述电源的另一个端子连接到容纳在包封件12中的坩埚15。为了熔融铸锭13，电极14以小幅度的往复运动在坩埚15上运动。当铸锭13靠近坩埚15时，在坩埚15和铸锭13之间形成电弧，由此致使铸锭13熔融并且下落到坩埚15的底部中(VAR：真空电弧重熔)。当已经完全熔融铸锭13时，坩埚15中的熔融金属合金被倾倒到由金属制成的永久性模具16中。 [0039] 模具16使得能够通过离心法铸造合金。为此，使得模具16围绕轴线A旋转，所述模具16具有多个圆柱形壳体17，所述多个圆柱形壳体17围绕轴线A径向延伸并且在轴线A周围等距间隔开。因模具16旋转产生的离心力推动熔融合金，以便渗入到壳体17中并且填充壳体17。 [0041] 每个坯件11均是实心圆柱体的形式并且可以通过机械加工与轮毂和其它坯件分离(图1中的步骤3)，并且此后其可以承受热处理(图1中的步骤4)。 [0042] 在专利US 5 609 698中特别描述了所施加的热处理，并且所述热处理可以包括制备用于热等静压压缩的热处理步骤，在所述热处理步骤期间，坯件11承受处于1900℉至2100℉范围内的温度5小时至50小时之间、随后为2200℉条件下的热等静压压缩步骤，以及在其之后的其它步骤，在其它步骤期间，坯件承受处于1850℉至2200℉之间的温度。 [0043] 在坯件11已经承受热处理之后，机械加工所述坯件11(图1中的步骤5)，以形成至少一片叶片18。 [0044] 图3和图4特别地示出了这样的情况，在所述情况中，由坯件机械加工成至少一个叶片18。 [0045] 自然地，还能够例如由单件坯件11机械加工三片、四片、五片乃至六片叶片18。 [0046] 应当注意，还能够获得管状的坯件11。为此，圆柱芯部19(由图2中的虚线示意性表示)可以同轴安装在壳体17中的每一个的内部。 [0047] 图5和图6因此示出了空心圆筒状的棒形似的坯件11。 [0048] 在本发明的特定实施例中，棒的长度或者轴向尺寸处于10cm至50cm的范围内，外径介于5cm至20cm之间，内径处于4cm至10cm的范围内，并且径向厚度处于1cm至10cm的范围内。 [0049] 如能够在图4和图5中所见，机械加工管状坯件11，以便制成十片转子叶片18，所述每片叶片18均具有翼形，其中，其端部连接到平台。在叶片11的布置成并排的扇形段上从管状坯件11的壁的厚度中机械加工出叶片18，所述扇形段20均为基本平行于坯件的纵向轴线X延伸的细长状(由图6中的虚线限定所述段20)。 [0050] 坯件11的壁的厚度可以沿着纵向轴线X变化(图6)。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈