Способ изготовления металлического усилительного элемента

Авторы патента:

ЛЕКОНТ, Жильбер, Мишель ,Марен (FR)

МАНЬОДЕКС, Доминик (FR)

ФРАНШЕ, Жан-Мишель, Патрик ,Морис (FR)

КЛЕЙН, Жилль ,Шарль, Казимир (FR)

B23P15/04 - составных турбинных лопаток или лопастей насосов, воздушных и гребных винтов и т.п.

Владельцы патента RU 2575894:

СНЕКМА (FR)

Изобретение относится к способу изготовления металлического усилителя, предназначенного для установки на передней или задней кромке композитной лопатки турбомашины. Способ содержит этапы, состоящие в том, что формируют два металлических листа (1), располагают их по обеим сторонам сердечника (2), собирают листы друг с другом вокруг сердечника герметичным образом и в вакууме, придают листам форму сердечника (2) посредством горячего изостатического сжатия, разрезают листы (1) для отделения усилителя вдоль, по меньшей мере, одной линии разреза и освобождают сердечник. При этом на сердечнике (2) имеются выступающие защитные зоны (13) и металлические листы (1) согласуют с защитными зонами при горячем изостатическом сжатии, а их разрезание выполняют вдоль защитных зон (13) без повреждения оставшейся части сердечника (2). Обеспечивается облегчение извлечения сердечника и увеличение срока его службы. 9 з.п. ф-лы, 22 ил.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления металлического усилительного элемента, предназначенного для установки на передней кромке или на задней кромке композитной лопатки турбомашины, такой как лопатка вентилятора турбореактора или турбовинтовой двигатель самолета.

Для уменьшения веса и стоимости лопаток вентилятора турбомашины их в основном выполняют из композитного материала. Лопатки вентилятора должны оказывать сопротивление значительным напряжениям и ударам, из-за скорости их вращения, и столкновениям с частицами или посторонними предметами, которые могут проникнуть в путь прохождения воздуха. Для этого композитные лопатки защищены на уровне их передней и задней кромок металлическими усилительными элементами, приклеиваемыми на перо лопатки.

В документе ЕР 1574270-А1 на имя заявителя раскрыт способ изготовления усилительного элемента посредством диффузионной сварки или сверхпластичным формованием или SPF/DB (Super Plasting Forming/ Diffusion Bonding), заключающийся в том, что:

- сваривают друг с другом два металлических листа посредством диффузионной сварки для получения предварительной заготовки, при этом часть листов покрыта антидиффузионным материалом для избежания их сварки в определенных зонах;

- изгибают и скручивают предварительную заготовку;

- надувают предварительную заготовку, чтобы подвергнуть ее сверхпластичному формованию,

- обрезают заготовку для получения усилителя.

Этот способ не позволяет с точностью контролировать внутреннюю полость усилительного элемента. В частности, зоны стыка листов образуют зоны концентрации напряжений и возникновения разрывов, что делает усилитель непрочным.

Для улучшения механических свойств усилительного элемента в заявке на патент FR 10/51992, поданной заявителем и на данный момент не опубликованной, предлагается способ изготовления металлического усилительного элемента, состоящий в том, что:

- формируют два металлических листа посредством штамповки для того, чтобы приблизить их к окончательной форме реализуемого усилителя;

- позиционируют два листа по обеим сторонам от сердечника, воспроизводящей внутренние формы внешней поверхности и внутренней поверхности усилителя;

- соединяют два листа друг с другом вокруг центральной части герметичным образом и в вакууме;

- придают листам форму сердечника посредством горячей изостатической деформации сжатия;

- обрезают листы для отделения усилительного элемента и освобождения центральной части.

Горячая изостатическая деформация сжатия листов позволяет придать листам форму сердечника и получить в области стыка листов большой радиус сопряжения и, как следствие, избежать любых областей концентрации напряжений или возникновения разрыва.

Сердечник содержит две продольные канавки, расположенные на двух противоположенных сторонах сердечника. При горячей изостатической деформации сжатия металл листов течет, заполняет канавки сердечника и образует две продольные выемки на внешней поверхности листов, заметных снаружи и образующих линии разреза. Оператор, таким образом, знает, где выполнять разрез листа для отделения усилительного элемента и освобождения сердечника.

Инструмент для разрезания вступает в контакт с дном указанных канавок сердечника и механически обрабатывает более или менее глубоко. Сердечник, после освобождения, обычно вновь используется для образования других усилительных элементов. В результате последовательных механических обработок дна канавок количество возможных повторных использований сердечника ограничено.

Задачей изобретения, в частности, является обеспечение простого, эффективного и экономичного решения этой проблемы.

Для решения этой задачи предлагается способ изготовления металлического усилительного элемента, предназначенного для установки на передней или задней кромке композитной лопатки турбомашины, содержащий этапы, состоящие в том, что:

- формируют два металлических листа, чтобы приблизить их к окончательной форме изготовляемого усилительного элемента;

- располагают два металлических листа по обеим сторонам сердечника, воспроизводящей внутренние формы спинки и внутренней поверхности усилительного элемента;

- собирают два металлических листа друг с другом вокруг сердечника герметично и в вакууме,

- придают листам форму сердечника посредством горячего изостатического сжатия,

- разрезают листы для отделения усилительного элемента вдоль, по меньшей мере, одной линии разреза и освобождают сердечник;

отличающийся тем, что он состоит в том, что на сердечнике формируют защитные выступающие зоны, при этом листы согласуются с защитными зонами при горячем изостатическом сжатии, при этом разрезание листов выполняется вдоль защитных зон без повреждения оставшейся части сердечника.

Выступающие защитные зоны, таким образом, последовательно механически обрабатываются при каждом использовании сердечника без его повреждения, что повышает возможное число его использований. Эти защитные зоны дополнительно могут быть заменены, когда речь идет об элементах, связанных с сердечником или восстановленных, например, посредством наплавления материала электродом.

Согласно одному из характеристик настоящего изобретения сердечник содержит две защитные противоположные зоны, расположенные по обеим сторонам от сердечника и ограниченные двумя противоположными линиями разреза.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления разрез металлических листов осуществляется при помощи режущего инструмента, подвод которого выполняется перпендикулярно поверхностям разрезаемых металлических листов, причем внешняя часть защитных зон механически обрабатывается во время указанных разрезаний.

В соответствии с другим вариантом разрез осуществляется при помощи режущего инструмента, подвод которого является боковым относительно выступающей зоны, при этом боковая часть защитных зон обрабатывается механически во время указанных разрезаний.

Защитные зоны могут представлять собой единую деталь с сердцевиной или могут образовывать вставки из металлического материала или керамики.

Предпочтительно, вставки размещены, по меньшей мере частично, в полостях, сформированных в сердечнике.

Предпочтительно, при операции разрезания металлических листов механически обрабатываются от 2 до 10% защитных зон.

Разрезание листов может быть осуществлено при помощи фрезы, например при помощи гравировальной фрезы.

Предпочтительно, защитные зоны выполнены выступающими, причем металлическим листам придают такую форму, что они имеют полые зоны, расположенные на выступах защитных зон, перед сборкой металлических листов вокруг сердечника.

Это позволяет металлическим листам лучше адаптироваться к форме сердечника после горячего изостатического сжатия. Выступающие зоны и полые зоны также образуют средства позиционирования металлических листов относительно сердечника.

Настоящее изобретение, а также другие элементы, характеристики и преимущества будут более понятны из нижеследующего описания, приведенного в рамках неограничительного примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 и 2 схематично показывают этап формирования металлических листов согласно предшествующему уровню техники;

Фиг.3 схематично показывает этап сборки металлических листов вокруг сердечника согласно предшествующему уровню техники;

Фиг.4 схематично показывает этап придания металлическим листам формы сердечника посредством горячего изостатического сжатия согласно предшествующему уровню техники и этап разрезания металлических листов для отделения усилительного элемента и освобождения сердечника;

Фиг.5 и 6 схематично показывают разрезание одного металлического листа в соответствии со способом согласно предшествующему уровню техники;

Фиг.7 показывает общий вид одной части усилительного элемента, полученной в результате осуществления способа согласно предшествующему уровню техники;

Фиг.8-10 показывают виды, соответствующие фиг.4-6 соответственно, первого варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению;

Фиг.11 показывает вид, соответствующий фиг.4, второго варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению;

Фиг.12-15 схематично показывают разрезание одного металлического листа в соответствии со вторым вариантом осуществления способа согласно настоящему изобретению;

Фиг.16-18 схематично показывают разрезание одного металлического листа в соответствии с третьим вариантом осуществления способа согласно настоящему изобретению;

Фиг.19-21 показывают виды, соответствующие видам на фиг.4-6 соответственно, четвертого варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению;

Фиг.22 показывает вид спереди гравировальной фрезы, используемой для разрезания металлических листов.

На фиг.1 показан этап горячей штамповки металлических листов 1 для придания им формы, приближенной к окончательной форме изготавливаемого усилительного элемента. По окончании этого придания формы каждый лист 1 имеет вогнутую область 2, ограничивающую полость. Металлические листы 1 выполнены из сплава на основе титана, например TA6V. Этап придания формы осуществляется при температуре порядка 950°С.

Как это показано на фиг.3, два идентичных металлических листа 1 далее располагают друг напротив друга по обеим сторонам сердечника, причем каждая вогнутость металлических листов 1 вмещает в себя часть сердечника 2.

Сердечник 2 содержит первую поверхность 3, воспроизводящую внутреннюю форму задней части выполняемого усилительного элемента, и вторую поверхность 4, воспроизводящую внутреннюю форму спинки усилительного элемента.

Зона связи между двумя этими поверхностями, иначе говоря соответствующая боковая кромка 5 сердечника 2, имеет радиус кривизны, изменяющий длину усилителя от 1 до 5 мм, причем каждая из сторон 3, 4 сердечника содержит продольную канавку 6, функция которой раскрыта ниже.

Сердечник 2 выполнен из огнеупорного материала, в который не может проникать титан и из металлического сплава, имеющий коэффициент расширения очень отличающийся от коэффициента расширения металлических титановых листов 1, например IN100.

Целью является устранение возможности любого прилипания металлических листов 1 к сердечнику 2 при различных выполняемых операциях горячего изостатического сжатия и облегчение извлечения сердечника.

С этой же целью сердечник 2 может быть пассивирован путем нанесения антидиффузионного слоя без вредных примесей для металлического материала листов 1, например оксида иттрия.

Как только листы 1 размещены вокруг сердечника 2, их соединяют по их периферии посредством сварки прихваткой (не показано на фиг.) и сваркой TIG (Tungsten Inert Gas - вольфрамовый инертный газ) для соединения между собой и удержания в этом положении. Узел затем помещают в вакуумную камеру для сварки листов 1 друг с другом по всей их периферии, например сварка пучком электронов (FE). Сварной непрерывный периферийный шов 7 обеспечивает герметичность полости, образованной между листами 1.

Как показано на фиг.3, металлическим листам 1 затем придают форму сердечника 2 посредством горячего изостатического сжатия, во время которого металлические листы 1 подвергаются наружному давлению порядка 1000 бар при температуре приблизительно 940°С и в течение приблизительно двух часов, в случае, когда листы 1 выполнены из титанового сплава TA6V.

Во время этой операции листы 1 деформируются, чтобы идеально принять форму сердечника 2, в том числе в зоне 5 соединения сердечника 2. В этой зоне, в частности, листы 1 соединяются, полностью повторяя скругленную форму сердечника 2. Кроме этого металл листов 1 течет и заполняет канавки 6 сердечника с образованием двух продольных углублений 7 на внешней поверхности листов 1, видимых снаружи и образующих линии разрыва. Параллельно из-за высокой температуры и оказываемого наружного давления два листа 1 сваривают друг с другом диффузионной сваркой.

Усилитель 8 затем отделяют путем разрезания листов 1 вдоль линии разреза, например, при помощи фрезы или шлифовального круга 9 (фиг.5 и 6). Инструмент 9, позволяющий разрезать листы, также механически обрабатывает дно соответствующих канавок 6, что разрушает сердечник 2 и ограничивает ее повторное использование для изготовления других усилительных элементов 8.

Избыточный периферийный материал извлекают путем разрезания по линиям обрезки по профилю. И, наконец, механическая чистовая обработка позволяет придать усилительному элементу искомую внешнюю форму.

Таким образом, получают, усилительный элемент 8, имеющий форму, представленную на фиг.7, в которой стык между двумя листами 1, выполненный при помощи диффузионной сварки, обеспечивает механические характеристики, эквивалентные характеристикам моноблочной детали. Полость 9 усилительного элемента 8 дополнительно содержит на уровне зоны 10 стыка между нижней поверхностью 11 и спинкой 12, радиус кривизны достаточно большой, чтобы не вызывать концентрации напряжений и трещин при использовании.

Способ согласно настоящему изобретению отличается от ранее предложенного способа в основном тем, что он заключается в формировании на сердечнике 2 защитных выступающих областей.

Защитные зоны являются выступающими, при этом листам 1 может быть придана такая форма, что они имеют полые зоны, позиционирующиеся на выступах защитных зон перед сборкой листов 1 вокруг сердцевины.

В соответствии с первым вариантом осуществления, представленным на фиг.8, канавки сердечника заменяют продольными выступающими защитными зонами 13, расположенными на противоположных поверхностях 3, 4 сердечника.

Как видно на фиг.2, металлические листы принимают форму защитных зон при горячем изостатическом сжатии.

Разрезание листов 1 осуществляется при помощи режущего инструмента, например при помощи гравировальной фрезы 14 (фиг.22), обычной фрезы или на шлифовальном станке, подход которого осуществляется перпендикулярно поверхностям разрезаемых металлических листов 1, причем наружную часть защитных зон механически обрабатывают при указанных разрезаниях (фиг.10).

В частности, при каждой операции разрезания механически обрабатывается от 2-10% защитных зон 13.

В рамках примера, высота выступающей зоны 13 заключена между 3 и 5 мм, а каждая операция разрезания вызывает механическую обработку этой зоны по высоте приблизительно 0,2 мм, что позволяет повторно использовать сердечник 2 от 15 до 25 раз для формирования других усилительных элементов 8. Когда большая часть или все защитные зоны 13 механически обработаны, они могут быть восстановлены, например, наплавлением материала электродом, что позволяет еще больше увеличить продолжительность срока службы сердечника 2.

Согласно второму варианту, представленному на фиг.11-14, защитные зоны 13 имеют ширину l, заключенную между 10 и 20 мм, например.

Разрезание металлических листов 1 выполняется с помощью режущего инструмента 14, подвод которого осуществляется перпендикулярно поверхностям разрезаемых металлических листов, при этом внешнюю часть защитных зон 13 механически обрабатывают при указанных разрезаниях. Продвижение инструмента может управляться под давлением, при этом материал сердечника в целом является более жестким, чем материал металлических листов. Управление давлением позволяет, таким образом, избежать чрезмерной механической обработки зон 13 сердечника 2 при разрезании листов 1.

Усилительный элемент 8 может затем быть отделен от сердечника в направлении стрелки F на фиг.13.

Во время второго использования сердечника разрезание листов 1 осуществляют таким же образом, как и ранее, при этом зона разреза тем не менее смещена вбок относительно предыдущей зоны в направлении части листов 1, предназначенной для формирования усилительного элемента 8. Это смещение позволяет избежать каждый раз механической обработки одной и той же части защитных зон 13 и, таким образом, увеличить срок службы сердечника.

Смещение в направлении усилительного элемента 8 позволяет также облегчить отделение усилительного элемента 8 и сердечника 2. В действительности, механическая обработка одной части защитной зоны 13 создает полость 15, в которую начинает затекать соответствующий лист 1 при реализации последующего усилительного элемента 8, как это показано на фиг.14, что делает более сложным извлечение усилительного элемента 8, если смещать в противоположном направлении.

Согласно третьему варианту, представленному на фиг.16-18, защитные зоны 13 имеют ширину l₁, заключенную, например, между 10 и 20 мм.

Разрезание листов 1 осуществляют при помощи режущего инструмента 14, в данном случае традиционной фрезы, подвод которой является боковым (горизонтальным на чертеже) относительно выступающей зоны 13, при этом боковая часть защитных зон 13 обрабатывается механически при вышеуказанных разрезаниях так, что ширина защитных зон 13 уменьшена до ширины l₂, меньшей, например, на 0,2 мм, чем ширина l₁. Усилитель 8 может затем быть освобожден от сердечника 2 в направлении стрелки F на фиг.17.

Сердечник 2 может, таким образом, быть повторно использован, как это представлено на фиг.18, при этом ширина зон 13 постепенно уменьшается с каждым новым разрезанием.

Фиг.19-21 описывают четвертый вариант осуществления настоящего изобретения, в котором сердечник 2 содержит продольные канавки 16, в которых размещены продольные вставки 17 из металла или керамики. Вставки 17 могут быть, например, круглыми проволоками и выступать на внешнюю поверхность сердечника 2.

Таким образом, при разрезании металлических листов 1 инструментом 14 механически обрабатывают только вставки 17 так, что сердечник не разрушается и может быть повторно использован. Вставки 17 могут быть заменены после одного или нескольких разрезаний. Вставки 17 выполняют в легко обрабатываемом материале и имеют коэффициент расширения близкий к коэффициенту расширения сердечнику 2 во избежание любого ее разрушения при воздействии на узел высокой температуры.

1. Способ изготовления металлического усилительного элемента (8), предназначенного для установки на передней или задней кромке композитной лопатки турбомашины, включающий этапы:
- формирование двух металлических листов (1) с формой, близкой к окончательной форме указанного усилительного элемента (8),
- расположение двух металлических листов (1) по обеим сторонам сердечника (2), воспроизводящего внутренние формы спинки и внутренней поверхности усилителя (8), при этом
- собирают два металлических листа (1) друг с другом вокруг сердечника герметичным образом и в вакууме,
- придают листам форму сердечника (2) посредством горячего изостатического сжатия, и
- разрезают металлические листы (1) для отделения усилителя (8) вдоль, по меньшей мере, одной линии разреза и освобождают сердечник,
отличающийся тем, что на сердечнике (2) формируют выступающие защитные зоны (13, 17), при этом металлические листы (1) согласуют с защитными зонами при горячем изостатическом сжатии, а их разрезание выполняют вдоль защитных зон (13, 17) без повреждения оставшейся части сердечника (2).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сердечник (2) содержит две защитные противоположные зоны (13, 17), расположенные по обеим сторонам от сердечника (2) и образующие две противоположные линии разреза.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрезание металлических листов (1) осуществляют при помощи режущего инструмента (14), подвод которого выполняется перпендикулярно поверхностям разрезаемых металлических листов (1), причем внешнюю часть защитных зон (13, 17) механически обрабатывают во время указанных разрезаний.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сердечник (2) образован с выступающими защитными зонами (13), причем разрезание осуществляют при помощи режущего инструмента (14), подвод которого является боковым относительно выступающей зоны (13), при этом боковую часть защитных зон (13) механически обрабатывают во время указанных разрезаний.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитные зоны (13) и сердечник (2) представляют собой единую деталь.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитные зоны (13) образованы вставками (17) из металлического материала или керамики.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что вставки (17) размещены, по меньшей мере частично, в канавках (16), сформированных в сердечнике (2).

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при операции разрезания металлических листов (1) механически обрабатывают от 2 до 10% защитных зон (13, 17).

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрезание металлических листов (1) осуществляют при помощи фрезы (14), например при помощи гравировальной фрезы.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что защитные зоны (13, 17) выполняют выступающими, а металлические листы (1) формируют с полыми зонами, позиционирующимися на выступающих защитных зонах (13, 17) перед сборкой металлических листов (1) вокруг сердечника (2).

Изобретение относится к области турбинных двигателей, а именно к способу изготовления металлического усиления для лопатки рабочего колеса турбинного двигателя. Способ последовательно включает этап расположения металлических скоб в формующий инструмент, имеющий матрицу и пуансон, при этом металлические скобы представляют собой металлические секции с прямолинейной формой, согнутые в форму U или V; и этап горячего изостатического прессования металлических скоб, вызывающий интеграцию металлических скоб таким образом, чтобы получить сжатую металлическую часть.

Центробежное рабочее колесо // 2568358

Изобретение может быть использовано в малорасходных насосах изделий ракетно-космической техники. Центробежное рабочее колесо содержит выполненный заодно со ступицей (1) ведущий диск (2) с лопатками (3) и покрывной диск (4) с центральным входным отверстием (5).

Способ изготовления металлической вставки для защиты передней кромки из композитного материала // 2563907

Изобретение может быть использовано для защиты передней или задней кромки лопатки компрессора авиационного двигателя. Металлическим листам штамповкой придают первоначальную форму, приближенную к форме спинки (1Е) и корыта (1I) вставки.

Способ изготовления полой вентиляторной лопатки // 2555274

Изобретение относится к области обработки металлов давлением. С использованием диффузионной сварки и сверхпластической формовки собирают заготовки обшивок и заполнителя в пакет.

Способ изготовления лопатки турбомашины из композиционного материала, лопатка турбомашины и турбомашина // 2552652

При изготовлении лопатки турбомашины из композиционного материала, содержащего уплотненную матрицей волокнистую арматуру, выполняют трехмерное ткачество цельной волокнистой заготовки.

Способ выполнения металлического усиления лопатки турбомашины // 2551741

Изобретение касается способа изготовления металлической детали усиления (30) передней или задней кромки лопатки (10) турбомашины. Способ включает последовательно выполняемые этап изготовления нескольких элементов (30a, 30b, 30c, 30d) с сечением V-образной формы, образующих различные секторы детали усиления (30), распределенные между ее ножкой (32) и вершиной (34), этап позиционирования упомянутых секторов на приспособлении (40), воспроизводящем форму передней или задней кромки лопатки турбомашины, этап соединения секторов для образования полного профиля металлической детали усиления (30) с рекомбинацией различных секторов.

Центробежное рабочее колесо // 2533605

Изобретение может быть использовано в составе электронасосных агрегатов систем терморегулирования изделий ракетно-космической техники, а также в химической промышленности.

Способ изготовления направляющего аппарата // 2494849

Изобретение относится к способу изготовления направляющего аппарата газотурбинного двигателя, представляющего собой кольцевые наборы неподвижных или поворотных профилированных лопаток, образующих расширяющиеся каналы, и может быть использовано в авиастроении, машиностроении и других областях для крепления лопаток к кольцам.

Колесо компрессора с облегченными лопатками // 2494262

Колесо компрессора с облегченными лопатками включает в себя диск и приваренные к нему облегченные лопатки. Облегченная лопатка состоит из двух частей, соединенных между собой сваркой.

Способ изготовления криволинейных сварных ребер жесткости // 2479397

Изобретение относится к обработке металлов, в частности к технологии изготовления криволинейных сварных ребер жесткости для ответственных изделий судостроения и других отраслей промышленности.

Опора для фиксации лопатки посредством ее лопасти в процессе механической обработки хвостовика указанной лопатки // 2582405

Изобретение относится к устройствам для фиксации лопатки (1) турбинного двигателя при механической обработки ее хвостовика на металлообрабатывающем станке, причем фиксация лопатки (1) осуществляется посредством зажимания ее лопасти (2). Опора содержит неподвижную губку (6) для размещения указанной лопатки, которая имеет образованные на ней по меньшей мере шесть стопоров для позиционирования лопатки, и подвижную губку (7), предназначенную для удерживания лопатки на губке (6) в процессе операций механической обработки хвостовика. При этом подвижная губка (7) содержит первое зажимное средство (11), которое оказывает давление на одну из поверхностей лопасти перпендикулярно ей, а неподвижная губка (6) содержит второе зажимное средство (21), которое оказывает давление на одну из боковых кромок указанной лопасти в направлении другой кромки. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

Способ изготовления металлического элемента усиления // 2585147

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано при изготовлении металлического элемента усиления, предназначенного для установки на переднюю или заднюю кромку композитной лопатки турбомашины. Осуществляют формование двух листов с приданием им формы, приближенной к конечной форме усилительного элемента. Отформованные листы размещают с обеих сторон сердечника и герметично соединяют между собой. Деформируют отформованные листы на сердечнике изостатическим прессованием в горячем состоянии. Деформированные листы разрезают для отделения усилительного элемента и освобождения сердечника. При этом по меньшей мере части поверхности сердечника придают заданную шероховатость, посредством которой при изостатическом прессовании образуют шероховатость на соответствующей части внутренних поверхностей усилительного элемента. В результате исключается необходимость осуществления дополнительной механической обработки поверхности усилительного элемента для придания ей шероховатости, что позволяет упростить его изготовление. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления барабана турбомашины // 2585597

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении барабана турбомашины, который содержит по меньшей мере два роторных диска (46, 48) для рабочих лопаток. Способ включает соосное позиционирование обоих дисков (46, 48) на расстоянии друг от друга и с заданным угловым положением один относительно другого. Между двумя дисками (46, 48) помещают соединительную стенку (50) и приводят ее во вращение вокруг своей оси. При этом диски (46, 48) смещают в осевом направлении к соединительной стенке (50), чтобы привести их в соприкосновение с торцами стенки (50) и осуществляют инерционную сварку трением дисков (46, 48) с соединительной стенкой (50). Использование изобретения позволяет повысить точность изготовления барабана турбомашины. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ изготовления моноблочной детали для турбомашины при помощи диффузионной сварки // 2593245

Способ может быть использован для изготовления диффузионной сваркой моноблочной детали для турбомашины, в частности вала, или диска, или моноблочного лопаточного кольца. Вокруг оправки (12) формируют заготовку детали. Заготовка содержит несколько кольцевых коаксиальных и наложенных друг на друга вокруг оправки слоев независимых колец (10) из металлических проволок. Кольца могут быть замкнутыми или разомкнутыми и предварительно сформированы. Между слоями проволок может быть расположен слой керамических волокон, покрытых металлом. Заготовку подвергают горячему изостатическому прессованию для получения моноблочной детали. Способ позволяет получить изделие круглой и некруглой формы. В случае необходимости полученную деталь подвергают механической обработке. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ изготовления металлической части, такой как усиление лопатки турбинного двигателя // 2596562

Изобретение может быть использовано при изготовлении металлического элемента для усиления лопатки турбинного двигателя. На этапе (210) изготавливают трехмерную металлическую структуру (310), которая образует заготовку указанного металлического элемента (30). Вставка (301) упомянутой структуры имеет свойства, обеспечивающие возможность выполнения сверхпластичного формования. По периферии указанной вставки (301) располагают металлические проволоки (302), образующие остов вокруг нее. На этапе (220) осуществляют размещение трехмерной металлической структуры (310) в формующем инструменте (400). На этапе (230) проводят горячее прессование трехмерной металлической структуры (310) с обеспечением соединения ее частей и получением спрессованного металлического элемента (30). Способ обеспечивает упрощение процесса изготовления усиления металлической лопатки. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Инструмент для удерживания конструктивного элемента турбомашины, содержащий средства установки и фиксации в неподвижном положении конструктивного элемента и элемента, прикрепляемого путем припаивания или приваривания на упомянутом конструктивном элементе // 2598418

Изобретение относится к инструменту для удерживания конструктивного элемента турбомашины при креплении металлического элемента (32, 34) на данном конструктивном элементе и способу крепления металлического элемента (32, 34) на упомянутом конструктивном элементе. Инструмент содержит первые средства (102, 104) фиксации в неподвижном положении элемента и вторые средства (32, 34) расположения на поверхности конструктивного элемента. Вторые средства являются съемными и содержат шаблон (106, 107), предназначенный для установки на части конструктивного элемента и содержащий проем для размещения и установки элемента, и средства (108) опоры на элемент (32, 34) для его удерживания против поверхности конструктивного элемента. Периферический край проема шаблона (106, 107) содержит по меньшей мере один вырез для прохождения средства крепления методом прихватки элемента на поверхности (32, 34). Технический результат заключается в повышении точности фиксации металлического элемента на конструктивном элементе при закреплении. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 10 ил.

Пустотелая широкохордовая лопатка вентилятора. способ её изготовления. // 2622682

Группа изобретений относится к области машиностроения, а именно к пустотелым широкохордным лопаткам вентилятора с демпфером для гашения вибраций и способам изготовления пустотелых широкохордных лопаток вентиляторов. Предложена пустотелая широкохордная лопатка вентилятора, состоящая из оболочки, выполненной из листа из титанового сплава, и жестко скрепленных с ней силовых несущих элементов: одного, выполненного из титанового сплава, и остальных, выполненных из волокнистого однонаправленного металломатричного высокомодульного композиционного материала. Причем n+1 силовых несущих элемента выполнены в виде замков «ласточкин хвост» и размещены между других n силовых несущих элементов и на краях замка лопатки, n-1 силовых несущих элементов, выполненных из композиционного материала, имеют замковую часть, выполненную в виде «ласточкина хвоста», и размещенную внутри оболочки часть в виде стержня с постоянным или с постепенно сужающимся к концу лопатки поперечным четырехугольным сечением, со сторонами, контактирующими с оболочкой, повторяющими ее форму. Все несущие элементы диффузионной сваркой при температуре и давлении замковыми частями скреплены друг с другом, а частями, размещенными внутри оболочки, - с оболочкой. Силовой несущий элемент из титанового сплава имеет П-образную форму на виде сбоку на лопатку, образованную перекладиной и стойками с замковой частью, выполненной в форме и размерах «ласточкиного хвоста» замка лопатки. В его полости между стойками размещен демпфер. Между торцом демпфера и перекладиной силового элемента выполнен зазор, выбираемый при максимальной рабочей температуре. Между опорными поверхностями демпфера и стойками с натягом установлены стальные каленые гладкие шлифованные ленты. Демпфер выполнен в виде многослойной многопролетной балки, собранной из m≥10 стальных каленых шлифованных лент, собранных в компоновке m=m1+2m2+2m3+2: в центре пакета установлено m1=1, 2 и более гладких лент, на них с двух сторон «вершина гофра к вершине гофра» установлены два пакета, собранные «гофр в гофр» из m2=1, 2 и более гофрированных лент, на которые установлены пакеты из m3=1, 2 и более гладких лент, снаружи пакета установлены гладкие ленты, по одной с каждой стороны пакета, с толщиной hн=(k/2)⋅h, где k=2÷10 и h - толщина внутренних лент демпфера в мм. На этих лентах с шагом, равным двум шагам гофров, симметрично продольной оси лент выполнены прямоугольные выступы, причем выступы одной ленты смещены на шаг гофров относительно выступов другой наружной ленты и середины выступов располагаются в сечениях, где располагаются вершины гофров, опирающиеся на пакеты гладких лент, установленных снаружи пакетов гофрированных лент. В собранном демпфере гофры упруго полностью выпрямлены за счет отгибания выступов на наружные гладкие ленты и части выступов, отогнутые на наружные ленты, и являются опорными поверхностями демпфера. В замковых частях стоек силового несущего элемента и в пакете выполнено отверстие, в которое запрессован штифт. Трущиеся поверхности пакета и стальных гладких лент, на которые он опирается, покрыты износостойким покрытием. Сама пустотелая широкохордная лопатка изготовлена по нижепредлагаемому способу. Предложен способ изготовления пустотелой широкохордной лопатки вентилятора, состоящий в том, что из листа из титанового сплава изготавливают оболочку пустотелой широкохордной лопатки вентилятора требуемой формы и размеров, получают силовые несущие элементы: n+1 силовой несущий элемент, выполненный в виде замка «ласточкин хвост» лопатки, и n-1 силовой несущий элемент, имеющий замковую часть, выполненную в виде «ласточкина хвоста» лопатки, и часть в виде стержня с постоянным или с постепенно сужающимся к концу лопатки поперечным прямоугольным сечением из предварительно сформованных монослоев высокомодульного металломатричного композиционного материала - борных волокон в алюминиевой матрице, или борных волокон с покрытием карбида кремния в алюминиевой матрице, или углеродных волокон в алюминиевой матрице, или волокон карбида кремния в титановой матрице. Подвергают их ступенчатой термодеформационной обработке с постепенным увеличением ее воздействия на материал. Причем предпочтительно на первой стадии степень воздействия термодеформационной обработки составляет 40-70%, на второй стадии степень воздействия термодеформационной обработки с одновременным формованием несущих элементов до требуемой геометрической формы составляет 60-90%, а окончательную термодеформационную обработку несущих этих элементов до 100% проводят в составе полностью собранной заготовки при одновременном прессовании и диффузионной сварке лопатки. Из титанового сплава изготавливают еще один силовой несущий элемент, имеющий П-образную форму на виде сбоку на лопатку, образованную перекладиной и стойками с замковой частью, выполненной в форме и размерах «ласточкиного хвоста» замка лопатки. Собирают демпфер из стальных каленых шлифованных лент, покрытых износостойким покрытием, в компоновке т=m1+2m2+2m3+2, сжимают его до полного упругого выпрямления гофров пакета, одновременно отгибая выступы каждой наружной ленты пакета на другую наружную ленту пакета. Шлифуют пакет поверху по выступам. Укладывают в оболочку несущие элементы в порядке и на расстояниях друг от друга в соответствии со схемой армирования, вставляют в полость силового несущего элемента из титанового сплава без зазора технологическую вставку из тугоплавкого материала и устанавливают силовой элемент с вставкой в оболочку на его место в лопатке. Укладывают сформированную таким образом заготовку в штамп, повторяющий профиль и размеры лопатки. В составе собранной заготовки выполняют завершающую стадию термодеформационной обработки несущих элементов при одновременном прессовании и диффузионной сварке лопатки при заданной температуре и давлении. Вынимают лопатку из штампа и вставку из несущего силового элемента, и пока лопатка не остыла, вставляют гладкие каленые шлифованные ленты и демпфер в полость силового несущего элемента. Причем требуемую величину натяга по опорным поверхностям демпфера обеспечивают подбором толщины гладких лент. Достигаются высокая прочность и статическая жесткость крупноразмерной легкой пустотелой широкохордной лопатки вентилятора авиационного ГТД, сохраняющиеся или нарастающие в процессе технологического цикла, с высокоэффективным демпфирующим устройством, способным не только снизить динамические напряжения в лопатке при ударе и вибрации до безопасного уровня, но и повысить ресурс и надежность вентилятора ГТД. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора и способ ее изготовления // 2626523

Длинная пустотелая широкохордная лопатка вентилятора, состоящая из оболочки, выполненной из листа из титанового сплава, и жестко скрепленных с ней силовых несущих элементов: лонжерона, выполненного из титанового сплава, и остальных, выполненных из волокнистого однонаправленного металломатричного высокомодульного композиционного материала. Причем n+1 силовых несущих элементов выполнены в виде замков «ласточкин хвост» и размещены между других n силовых несущих элементов и на краях замка лопатки, n-1 силовых несущих элементов, выполненных из композиционного материала, имеют замковую часть, выполненную в виде «ласточкина хвоста», и размещенную внутри оболочки часть в виде стержня с постоянным или с постепенно сужающимся к концу лопатки поперечным четырехугольным сечением, со стороной или сторонами, контактирующими с оболочкой, повторяющими ее форму. Все несущие элементы диффузионной сваркой при температуре и давлении замковыми частями скреплены друг с другом и оболочкой, а частями, размещенными внутри оболочки, - с оболочкой. Лонжерон состоит из замковой части, выполненной в виде «ласточкина хвоста» замка лопатки, выполненного за одно целое с центральным стержнем с коробчатым четырехугольным поперечным сечением, стоек с поперечным четырехугольным сечением, со сторонами, скрепленными с оболочкой, повторяющими ее форму. Между каждой стойкой и центральным стержнем лонжерона имеется прямоугольная щель. Каждая щель заглублена в замковую часть лонжерона, в каждой из этих двух щелей на стойки установлена гладкая, стальная, каленая или нагартованная, шлифованная лента, а на стержень лонжерона установлена гладкая, стальная, каленая или нагартованная, шлифованная лента-вставка с выемками, выполненными по дуге окружности на одной из сторон ленты. В каждой щели между гладкой лентой и лентой-вставкой с требуемым натягом по вершинам гофров δ>Y∂, где Y∂ - допустимая деформация сжатия гофра пакета в мм, так размещен многопролетный пакет, собранный «гофр в гофр» из одной, двух или более стальных, каленых или нагартованных, шлифованных, гофрированных лент, что гофры пакета, опирающиеся на ленту-вставку, размещены в ее выемках, и вершины гофров опираются на выемки в их плоскости симметрии, а ƒ≥Y∂+h, где ƒ - стрела выгиба гофра и h - глубина выемки ленты-вставки. На свободном конце стержня лонжерона выполнены полки. На каждую полку отогнутым концом опирается лента-вставка, а гладкая лента отогнута на торец стойки и отогнутым концом опирается на отогнутый конец ленты-вставки так, что при колебаниях лопатки происходят взаимные упругие проскальзывания с сухим трением отогнутых концов этих лент. Гофрированные ленты пакета, гладкие ленты и ленты-вставки изготовлены из жаропрочной нержавеющей стали, не теряющей упругие свойства при 600°С, а контактирующие поверхности этих лент покрыты износостойким покрытием, сохраняющим свои защитные свойства при этой температуре. Достигаются высокая прочность и статическая жесткость, сохраняющаяся или нарастающая в процессе технологического цикла, с высокоэффективным демпфирующим устройством, снижающим динамические напряжения в лопатке при ударе и вибрации до безопасного уровня на всех рабочих режимах авиадвигателя и повышающим ресурс и надежность вентилятора. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ электронно-лучевой сварки плиты с оребрённой поверхностью // 2627553

Изобретение относится к способу электронно-лучевой сварки плиты с оребренной поверхностью и может быть использовано в различных отраслях машиностроения. Сварку осуществляют со стороны плиты. Предварительно на внешнюю поверхность плиты наносят места сварки, совпадающие с местами сварки на оребренной поверхности. В местах сварки выполняют сквозные одноступенчатые отверстия с уменьшением диаметра по глубине плиты. Совмещают свариваемые детали. В отверстия, выполненные в плите, устанавливают штифты до контакта с ребром. Высота штифта превышает глубину внутреннего отверстия в плите. После чего производят точечную сварку в местах установки штифтов. Высота выступания штифта в наружное отверстие составляет не менее половины его глубины. Плита и оребренная поверхность могут быть выполнены из тонколистового титанового сплава. Изобретение обеспечивает минимальные значения послесварочных деформаций, высокую точность сборки свариваемых деталей, исключающую их взаимное смещение, и возможность получения качественных сварных соединений в различных пространственных положениях. 2 з.п. ф-лы, 1ил., 1 пр.

Способ изготовления металлического элемента усиления лопатки турбомашины // 2631218

Изобретение относится к области газотурбостроения и может быть использовано при изготовлении металлических элементов усиления, предназначенных для установки на передней или задней кромке композитной лопатки турбомашины. Двум листам придают форму, приближенную к окончательной форме элемента усиления. Листы располагают по обе стороны от стержня, который воспроизводит внутреннюю форму спинки и корытца элемента усиления. Стержень имеет по меньшей мере одну выемку для формирования полости, предназначенной для получения на элементе усиления вставки для позиционирования элемента усиления. Листы герметично соединяют в вакууме вокруг стержня. Путем горячего изостатического прессования формуют листы на стержне. Затем листы разрезают и отделяют элемент усиления и стержень. В результате обеспечивается упрощение и повышение точности позиционирования элемента усиления на передней или задней кромке лопатки. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.