[发明专利]制作固体部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制作固体部件的方法，诸如涡轮发动机叶片金属加强件。

特别是，本发明涉及到制作涡轮发动机叶片前缘金属加强件的方法。

本发明领域为涡轮发动机领域，特别是涡轮发动机复合材料或金属材料制成的风扇叶片领域，而且其前缘包括了金属结构加强件。

然而，本发明还适用于制作可加强任何种类涡轮发动机前缘或后缘的金属加强件，所述发动机不论是陆用还是航空用，特别是直升机涡轮发动机或飞机涡轮发动机，而且螺旋桨是诸如开放式螺旋桨（open- propellers）。

本发明还涉及到制作具有复杂几何形状的固体部件。

背景技术

人们都知道，前缘对应于空气动力外形的前部，该外形面向空气流并将空气流分成了下表面气流和上表面气流。后缘对应于空气动力外形的后部分，此处，下表面和上表面气流汇总到一起。

涡轮发动机叶片，特别是风扇叶片，会经历相当大的机械应力，特别是与转速相关，且不得不满足涉及重量和空间要求的严格条件。结果，利用较轻的复合材料制成叶片，而且这种叶片具有较好的耐热性。

人们已知道提供一种采用复合材料制成的涡轮发动机风扇叶片，该叶片使用了金属结构加强件，这种加强件沿叶片的整个高度延伸且延伸过叶片前缘，正如文件EP1908919中所述。这种加强件可允许复合材料叶片在异物撞击风扇时得到防护，诸如鸟、冰雹或石子。

特别是，金属结构加强件可保护复合材料叶片前缘，防止出现脱层、纤维断裂或纤维/基底分离而出现的损坏。

通常，涡轮发动机叶片包括空气动力面，该面沿第一方向在前缘和后缘之间延伸，且沿主要垂直于第一方向的第二方向在叶片底部和顶部之间延伸。金属结构加强件具有叶片空气动力面前缘形状且沿第一方向延伸过叶片空气动力面前缘，具有叶片底面和上面的外形，并沿第二方向叶片在底部和顶部之间延伸。

按照已知方式，金属结构加强件是采用钛制成的金属部件，完全是从一块材料中铣削而成。

然而，叶片前缘用的金属加强件的制造非常复杂，必须进行多次复杂的重复作业，并涉及复杂的工装，生产成本很大。

人们已知，从三维金属纤维结构中制成涡轮发动机叶片用的固体部件，特别是金属加强件，所述金属纤维结构是通过编织金属丝并在工具上进行热等静压工艺，使得金属纤维结构的金属丝得以聚积，从而获得固体部件；专利申请FR0858098介绍了这种工艺。

通常，编织多个金属纬丝和经丝可进行纤维结构的编织工作，其中，纤维丝的直径大约为几十毫米，尤其是在0.05mm 到0.3mm 之间。

纤维结构的编织是复杂的，很难的，实际上是很难生产的，因为其需要制造较厚的金属纤维结构，即，采用较大直径的金属丝，特别是大于0.4mm的直径。

这是因为获得纬丝和经丝的足够变形是特别困难的，目的是用直径大于0.4mm的金属丝进行编织，特别是钛金属丝。

降低纤维丝刚性的解决方案是对纤维丝进行热处理，从而降低其刚性。然而，这种在氧下进行的热处理不能应用到钛制成的金属丝上，因为这会导致钛丝的氧化，损伤热等静压制成的部件的质量。

为了克服这种缺陷，一种解决方案是在真空下进行热处理，即无氧环境下。这种解决方案可以消除钛的氧化问题，但另一方面，带来的困难是生产和操作很难，因为所有的操作都不得不在真空下进行。

最后，使用小直径金属丝（即小于0.4mm）要求通过编制来制成许多（小厚度的）纤维结构，然后，在一种工具上将其彼此上下叠加，通过热压制而获得部件生产所需的足够厚度。部件越是坚固，部件生产所要求的纤维结构的数量则要更多，这从而增加了操作数量，进而影响到这种部件的生产成本。

发明内容

在这种情况下，本发明的目的是提出一种生产方法从而解决上述问题，这种生产方法可以制造厚度为几个毫米的复杂形状的固体部件，简单，快捷，与此同时，简化了生产范围，降低了这种部件的生产成本。

为此，本发明提出了一种生产固体部件的方法，所述方法依次包括：

-编织三维纤维结构的步骤，所述编织是用金属丝股来进行，而金属丝股是通过多个金属端围绕所述股的纵轴相互交织而成；

-在所述纤维结构上进行热等静压步骤，可使所述纤维结构的金属丝股聚积，从而生产成固体部件。

金属丝股可理解为是指相互交织金属端的组合，从而形成金属索。

固体部件可以理解为是指不包括空心部分且无附加部件的整体部件。