[发明专利]用于从预制件制造由复合材料制成的涡轮机部件的固化模具以及用于通过这种模具制造部件的方法

说明书

本发明涉及一种用于从预制件(200)制造由复合材料制成的涡轮机部件的固化模具(10)，该预制件通过覆盖预浸渍材料而制成，该固化模具包括：第一主体(11)和第二主体(12)，第一主体和第二主体被设计成彼此附接并共同限定出固定气隙，该气隙用于接纳预制件(200)并且本身包括模制部和至少一个附加部，该模制部具有与待制造的部件互补的形状并且用于接纳预制件的待模制部分(201)，至少一个附加部位于气隙的周边空间中并且用于接纳形成预制件的边缘的附加部分(202)；加热构件，该加热构件被设计成将气隙中的预制件加热到第一温度；至少一个可膨胀的囊状物(23)，该至少一个可膨胀的囊状物被容置在第一主体或第二主体中，面对气隙的附加部；用于将加压流体注入到一个或多个囊状物内的构件，此外，囊状物或每个囊状物(23)适于在膨胀状态下压缩预制件的、位于气隙的面对所述囊状物的附加部中的附加部分(202)，以将热固性树脂从预制件的附加部分排出到预制件的模制部分，从而将预制件置于流体静压力下。

技术领域

本发明涉及一种用于从预制件制造由复合材料制成的涡轮机部件的固化模具、一种用于通过这种模具制造由复合材料制成的涡轮机部件的方法、以及一种通过应用这种方法获得的由复合材料制成的涡轮机部件。

背景技术

有数种已知的用于制造由复合材料制成的涡轮机部件的方法。

例如，已知的是，涡轮机部件的预制件可以通过铺设预浸料而制成，然后使该预制件固化以获得涡轮机部件。

在本说明书中，“预浸料”是指包括增强纤维和热固性树脂(基质)的半成品，增强纤维被浸渍在热固性树脂中。这种预浸料通常以单向且连续的纤维垫的卷的形式包装，并用热固性树脂浸渍。

例如，预浸料通过也被称为“AFP”(“AFP”是“自动纤维布置(Automated FiberPlacement)”的首字母缩写)的自动布置纤维来铺设，这是一种特别适用于具有复杂几何形状、尤其是具有双曲率的涡轮机部件的铺设技术。

为了实现这一点，机器人纤维布置头部切割来自预浸料垫的条，然后将这些条布置在固化模具的表面上，该固化模具的表面具有与待制造的涡轮机部件的表面互补的形状。数个预浸料条可以彼此堆叠，特别是以不同取向的增强纤维来堆叠，但是增强纤维保持垂直于预浸料的堆叠方向。

因此，所制成的预制件然后被定位在固化模具的表面上，该固化模具的表面具有与待制造的涡轮机部件的表面互补的形状，然后预制件被膜覆盖并被布置在高压釜中，膜在高压釜中被置于真空下。在高压釜中，预制件在受控的温度和压力条件下被固化，以使树脂聚合并因此使预制件固结，从而获得涡轮机部件。

通常，应当认识到，由于受控的温度和压力条件，在高压釜中固化预制件可用于获得由具有高机械性能的复合材料制成的涡轮机部件。

然而，当待制造的涡轮机部件具有严格的几何形状公差范围时，例如用于双转轴涡轮机的低压压缩机的外部壳体为这种情况，预制件不能在高压釜中固化，因为真空下的膜和高压釜内的压力使得不可能遵守待制造的涡轮机部件的这种几何形状公差范围。

可替代地，在预浸料已被铺设之后，预制件可以例如通过传递相同的合格树脂来模制。该模制技术被称为“SQRTM”，“SQRTM”是“相同的合格树脂传递模制(Same QualifiedResin Transfer Molding)”的首字母缩写。

该模制技术使用固化模具，该固化模具包括：第一主体和第二主体，第一主体的内表面和第二主体的内表面一起限定固定气隙(该固定气隙具有与待制造的涡轮机部件互补的形状)；在气隙中产生真空的部件；以及在形成在第一主体和第二主体中并与气隙连通的通道中注入树脂的活塞。