[发明专利]制作金属部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制作金属部件的方法，例如， 涡轮机复合材料或金属叶片的金属加强件。

本发明特别涉及到制作涡轮机叶片前缘金属加强件的方法。

背景技术

本发明领域为涡轮机，特别是采用复合材料或金属制成的风扇涡轮机叶片，所述叶片前缘包括金属结构加强件。

然而，本发明还适用于制作金属加强件，该加强件可增强陆用或航空用任何类型涡轮机（特别是直升机涡轮机或飞机涡轮喷气发动机）的叶片前缘或后缘，但也适用于螺旋桨，诸如双反转开式转子螺旋桨（open rotor propellers）。

应该注意的是，前缘对应于面对气流的航空动力面的前部，该航空动力面将气流分为拱内气流和拱背气流。后缘对应于航空动力面的后部，在此处，拱内和拱背气流汇合。

涡轮机叶片，特别是风扇叶片，会受到与转速相关的很高的机械应力，且又必须满足严格的重量和尺寸条件。于是，人们采用复合材料制成的重量较轻的叶片。

众所周知，复合材料制成的涡轮机风扇叶片可以安装金属结构加强件，加强件沿叶片整个高度延伸，且一直延伸过其前缘，如EP 1908919 专利文件所公开的那样。这种加强件可在外物，诸如鸟，冰雹或石块，撞击风扇时来保护复合材料叶片。

特别是，金属结构加强件可防止出现分层、纤维失效或纤维/基底分离所带来的损坏等任何风险，从而保护复合材料叶片前缘。

传统上，涡轮机叶片包括航空动力面，沿前缘和后缘之间的第一方向和在叶片根部和顶部之间沿大体垂直于第一方向的第二方向延伸。金属结构加强件与叶片航空动力面的前缘形状相匹配，并沿越过叶片航空动力面前缘的第一方向延伸，与叶片的拱背和拱内轮廓相匹配，并沿叶片根部和叶片顶部之间的第二方向延伸。

众所周知，金属结构加强件是一种金属部件，完全采用一整块材料铣削而成。

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。

人们知道，也可采用不同的方法，特别是专利文件WO 2009/039282所介绍的方法，其使用了扩散粘结的原理来制作涡轮机前缘用金属加强件。然而，这些方法都不是完全令人满意。

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作涡轮机叶片前缘或后缘金属加强件，以便简化这种部件的制作程序，同时降低生产成本。

为此，本发明提出了一种制作金属部件的方法，所述方法依次包括如下步骤：

- 在至少一块挠性金属箔上切割多个缺口的步骤，从而在金属箔纵向边缘每边上形成交错排列的开口，以便形成至少一个金属盘卷（metallic coil）；

- 将至少一个金属盘卷固定在成形工具上的步骤，所述至少一个金属盘卷在冷态时可沿空间三个方向手动变形；

- 在工具内对所述至少一个金属盘卷进行热等静压压制步骤，使得所述金属盘卷压紧，从而获得所述金属部件。

根据本发明，复杂成形的金属部件，例如，包括沿两个不同平面（围绕轴线扭转）两个弯曲度的金属结构加强件，就可方便迅速地采用至少一个挠性金属盘卷来制成，所述金属盘卷可沿三个方向变形，通过对薄板或金属箔的简单切割就可获得，热等静压(HIP)压制或压紧方法，通过塑性变形、蠕变和扩散粘结的结合形式来获得压制件，不带任何孔眼。

在薄的金属箔上形成切口而构成金属盘卷，其几何形状大体对应于要制造的金属部件的几何形状。由此制成的金属盘卷很容易变形，并也容易置放在成形模板上，诸如模型，或直接置放在成形工具的凸模上。

为此，这种制造方法则不再需要采用铣削来从实心部件上或从使用大量材料的板材上加工生产叶片加强件这种复杂技术，因为现有技术会增加原材料的采购成本。该方法还可用来制造金属加强件，后者对质量要求和/或几何尺寸要求都很严格。

根据本发明的方法还包括一个或多个如下特性，不论是单独考虑还是从技术上可能的所有结合形式考虑：

- 所述至少一个金属盘卷是由在所述切割多个缺口的步骤期间切割而成的两个金属箔组合而构成；

- 在所述定位步骤之前，所述方法包括从至少一个挠性金属盘卷中制作至少一个金属小袋(metallic pouch)的步骤，所述至少一个金属盘卷是在所述至少一个挠性金属小袋中切割多个缺口的步骤中形成的；

- 所述切割缺口的步骤是通过以给定切割节距来切割出多个缺口，这些缺口沿所述金属盘卷长度排列；