[发明专利]一种钛合金空心叶片的制造方法及其钛合金空心叶片

说明书

本发明公开一种钛合金空心叶片的制造方法及其钛合金空心叶片，包括以下步骤：制备两个平板毛坯，并加工凹槽，扣合两个所述平板毛坯，在之间形成空腔；对扣合的两个所述平板毛坯进行扩散焊接，形成叶片毛坯，降温到室温；封闭所述叶片毛坯的侧边，升温到热等静压的温度，对所述叶片毛坯进行热等静压强化处理；按照设计形状对热等静压强化处理后的所述叶片毛坯进行机加工；对机加工后的所述叶片毛坯进行成形和校形；进行精加工得到最终空心叶片成品；本发明在对平板毛坯进行扩散焊接后形成叶片毛坯，然后对叶片毛坯进行热等静压强化处理，能够在叶片表面均匀施加压力，提高扩散焊接所连接的界面均匀性以及连接强度，改善扩散焊接的质量。

技术领域

本发明涉及空心叶片的加工成形领域，特别是涉及一种钛合金空心叶片的制造方法及其钛合金空心叶片。

背景技术

航空发动机是飞机的重要组成部分，发动机的性能直接影响着整个飞机的使用性能，发动机的减重能够提高推重比，而空心结构的叶片能够减少发动机的整体重量。涡轮风扇发动机凭借着高效率、低油耗等优点，涡轮风扇发动机现已成为当今航空发动机领域中装机量最多的类型之一。钛合金宽弦空心风扇叶片和压气机可调空心叶片是大型航空涡扇发动机最具代表性的重要零件，不仅性能好、效率高，而且在抗外物撞击能力方面都有所提高。

目前主要通过组合扩散连接和超塑成形工艺用于制造各类钛合金多层空心结构零件，但此种方法未能很好地解决风扇叶片在重复使用和振动下所导致的焊接部位疲劳开裂的问题。而风扇叶片作为涡轮风扇发动机的重要部件，要求外部型面准确，表面光滑，零件整体具有良好的综合性能。由于两层结构空心风扇叶片结构特殊，外形复杂，弯扭角度较大，在热成形过程中具有复杂的应力分布和特殊的损伤演变规律，在服役过程中极易发生疲劳断裂。

因此，对于扩散焊接后焊缝及内部空心区域等易损伤的薄弱地带，如何实现强度、塑性与疲劳性能的良好匹配是亟待攻克的技术难题。

申请公布号为CN 105436839 A的中国专利公开了一种航空发动机钛合金宽弦空心风扇叶片的制造方法，该方案是在超塑成形与扩散焊接工序之前加入一道铆接工序，封焊后对板材除留有进气口一侧的其余三侧边钻孔，去毛刺后放入铆钉进行铆接；在对设置有铆钉的三侧边进行扩散焊接时，对上面板、下面板和铆钉均施加压力，使得在上面板与下面板、铆钉与上面板、铆钉与下面板之间形成扩散焊接面，也就是说，该方案通过增加铆钉的方式提高叶片的扩散焊接的连接强度，以避免焊接位置处开裂，显然，该方案需要在叶片上增加铆钉，不仅会破坏叶片的局部结构，还会影响叶片的动平衡稳定性，需要特殊设计，另外，铆接只是一个辅助提高强度的方式，并没有真正改善焊接本身的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金空心叶片的制造方法及其钛合金空心叶片，以解决上述现有技术存在的问题，在对平板毛坯进行扩散焊接后形成叶片毛坯，然后对叶片毛坯进行热等静压强化处理，能够在叶片表面均匀施加压力，提高扩散焊接所连接的界面均匀性以及连接强度，改善扩散焊接的质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种钛合金空心叶片的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，制备两个平板毛坯，在两个所述平板毛坯上均加工凹槽，扣合两个所述平板毛坯，在两个所述平板毛坯之间形成空腔；

步骤2，对扣合的两个所述平板毛坯进行扩散焊接，形成叶片毛坯，降温到室温；

步骤3，封闭所述叶片毛坯的侧边，升温到热等静压的温度，对所述叶片毛坯进行热等静压强化处理；

步骤4，按照设计形状对热等静压强化处理后的所述叶片毛坯进行机加工；

步骤5，对机加工后的所述叶片毛坯进行成形和校形；

步骤6，进行精加工得到最终空心叶片成品。