[发明专利]叶轮制造方法

权利要求书

1.一种叶轮制造方法，其特征在于，包括：

提供叶轮和轮盖；

将叶轮和轮盖布置在扩散焊设备的真空中；

在扩散焊设备的真空中对叶轮和轮盖进行加热；以及

使用夹具将叶轮与轮盖之间的接触面紧压，使得接触面产生塑性变形并通过原子相互扩散的共晶反应将叶轮与轮盖焊接在一起。

2.如权利要求1所述的叶轮制造方法，其特征在于，所述分别制备叶轮和轮盖包括：

使用数控铣床设备分别雕刻出叶轮和轮盖。

3.如权利要求1所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：

将叶轮和轮盖在真空箱中进行除氧化层处理；

将中间层覆盖在叶轮和/或轮盖的接触面上；

在叶轮和轮盖的表面涂抹膏状层，所述膏状层的沸点低于200摄氏度；

将叶轮和轮盖转移至扩散焊设备中；以及

使用石墨夹具对叶轮和轮盖进行定位。

4.如权利要求3所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：将夹持着叶轮和轮盖的石墨夹具放至真空炉中加热至标准熔点的0.7-0.8倍，使得膏状层蒸发；

其中标准熔点为叶轮的熔点、轮盖的熔点和中间层熔点的最低值。

5.如权利要求4所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：

在第一阶段内，石墨夹具缓慢增加压力，以将叶轮与轮盖之间的接触面压紧；

在第二阶段内，保持石墨夹具的压力不变，以保持叶轮与轮盖之间的接触面的压力；以及

在第三阶段内，石墨夹具缓慢减小压力；

其中第一阶段的时间为2-10分钟，第二阶段的时间为10-30分钟，第三阶段的时间为20-60分钟。

6.如权利要求5所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：

根据材料原子扩散系数、加工尺寸和设备材料热容阈值、设备内腔压强阈值设置扩散系数小于第一阈值；

根据扩散系数设置真空炉的加热温度；

由于扩散系数为：因此真空炉的加热温度为标准熔点的0.7-0.8倍；

其中D₀为材料原子扩散系数，Q为设备材料扩散激活能；k为玻尔兹曼系数，s为真空炉的加热温度；

所述材料原子扩散系数为叶轮、轮盖和中间层的材料原子扩散系数的最低值。

7.如权利要求6所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：

根据材料原子扩散系数、加热温度、表面加工系数、材料强度，扩散面积计算石墨夹具施加的轴向力F为：

其中：s为真空炉的加热温度，Q为设备材料扩散激活能，k为玻尔兹曼系数，P_t为当前温度下的材料屈服应力；A_a为叶轮和轮盖的理论接触面积；

所述表面加工系数包括面积计算系数K_r，其中K_r∝A_a/A_r，A_r为实际接触面积，1000＜K_r＜10000，在第一阶段K_r与温度保持时间T正相关；

根据材料微观氧化层、气体和原子大小、以及加热温度、表面加工系数、真空度和材料强度设置第一经验系数K_S1。

8.如权利要求7所述的叶轮制造方法，其特征在于，还包括：

根据石墨夹具施加的轴向力计算保温时间T：

其中：F为轴向力；K_S2为第二经验系数，根据加热温度和材料参数组成参数矩阵的查表法得出；R为晶粒生长速率；A_a为接触面积。