[发明专利]制造涡轮发动机的至少一个金属部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造用于涡轮发动机的至少一个金属部件的方法，并且特别地制造飞机涡轮螺旋桨或者涡轮喷气飞机的涡轮机转子的至少一个叶片。

背景技术

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。

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。

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。

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。

而且，在热等静压压缩热处理期间，残留应力聚集在部件中。随后，能够在后续机械加工部件期间发现不可预知的变形。

本发明使得能够以简单、有效和具有成本效益的方式纠正上述缺陷中的至少一些。

发明内容

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：

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；

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；

c)机械加工坯件，以便制成部件。

本发明使得能够通过使用永久性金属模具减少铸造缺陷。这避免了陶瓷模具和熔融金属之间的相互作用，并且还避免了因蜡的欠佳质量或者形成群集而造成的几何结构缺陷。

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。

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。

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。

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。

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。

TiAl 48-2-2包括48％的铝、2％的铬、和2％的铌(原子百分比)。

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。

在这种情况中，所述热处理可以包括热等静压压缩步骤。

理念是通过伽马微粒和片层微粒(alpha2/gamma)构成双态组织。

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。

根据本发明的其它特征，步骤a)具体包括：将钢锭熔融到冷却金属坩埚中并且以这种方式将熔融的金属倾倒到离心永久铸模中。