專利名稱：制造具有mmc環(huán)形構(gòu)件和整體式翼型構(gòu)件的轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的一體成形的裝有葉 片的轉(zhuǎn)子，尤其涉及一種制備葉片環(huán)(BLING)轉(zhuǎn)子的方法，其將至少 一種金屬基復(fù)合物結(jié)合到轉(zhuǎn)子的環(huán)形構(gòu)件內(nèi)或轉(zhuǎn)子的翼型構(gòu)件內(nèi)。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)子，比如與氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的轉(zhuǎn)子典型地包括基本
的轉(zhuǎn)子體以及多個(gè)附接于其上的轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片可固定到形成 于轉(zhuǎn)子體內(nèi)的特定凹槽內(nèi)，或者轉(zhuǎn)子葉片可以與轉(zhuǎn)子體自身 一體成
形。如果采用盤形基本轉(zhuǎn)子體，那么一體成形的裝有葉片的轉(zhuǎn)子被 稱為葉片盤(BLISK)，如果采用環(huán)形基本轉(zhuǎn)子體，那么一體成形的裝 有葉片的轉(zhuǎn)子被稱為葉片環(huán)(BLING)。葉片環(huán)轉(zhuǎn)子相對(duì)于葉片輪盤轉(zhuǎn) 子提供了明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿~片環(huán)設(shè)計(jì)產(chǎn)生比葉片盤設(shè)計(jì)可能典型 地產(chǎn)生的內(nèi)部腔體更大的內(nèi)部腔體。該腔體在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)提供了空間， 該空間可用于額外的裝備，比如嵌入式發(fā)電機(jī)和/或熱交換器。與傳 統(tǒng)的金屬盤相比，甚至與一體成形的葉片盤轉(zhuǎn)子相比，葉片環(huán)設(shè)計(jì) 也可以提供改善的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)阻尼及更高的E/rho(最多可達(dá)70%)。葉 片環(huán)設(shè)計(jì)也使將金屬基復(fù)合物用于基本的轉(zhuǎn)子體成為可能。在氣體 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，高強(qiáng)度及低密度的金屬基復(fù)合物(MMC)可以 比整體的金屬合金提供顯著的優(yōu)點(diǎn)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件重量的顯著減 小。
已知的用于制造金屬基復(fù)合物加強(qiáng)的葉片環(huán)轉(zhuǎn)子的方法，典型 地利用熱等靜壓(HIP),其包括多種構(gòu)件的擴(kuò)散接合。熱等靜壓工藝 將金屬基復(fù)合物整合成具有更高密度、均勻及精細(xì)顆粒的結(jié)構(gòu)。然
而，將金屬基復(fù)合物結(jié)合到多負(fù)栽路徑結(jié)構(gòu)內(nèi)，即轉(zhuǎn)子到葉片，具 有技術(shù)挑戰(zhàn)性并且要求大量的工藝控制，以確保在結(jié)構(gòu)形成之后不 存在內(nèi)部缺陷。在金屬基復(fù)合物環(huán)與用于葉片的整體材料之間的熱 膨脹系數(shù)的不匹配可沿著接合表面而產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力區(qū)域。作為 結(jié)果的內(nèi)部缺陷無(wú)法使用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)到。因此，必須執(zhí)行嚴(yán) 格的工藝控制。結(jié)果，與傳統(tǒng)的鍛造機(jī)械加工形成的葉片盤轉(zhuǎn)子的 成本相比，使用金屬基復(fù)合物及熱等靜壓擴(kuò)散連接來(lái)形成具有適當(dāng) 質(zhì)量的葉片環(huán)轉(zhuǎn)子所涉及的費(fèi)用相當(dāng)可觀。
因此，需要一種可靠的、經(jīng)濟(jì)合理的用于制造結(jié)合有金屬基復(fù) 合物的葉片環(huán)轉(zhuǎn)子的方法，其中所完成的轉(zhuǎn)子可被處理以便消除殘 余壓縮應(yīng)力，并且接合表面的完整性可使用傳統(tǒng)的、用于檢測(cè)內(nèi)部 缺陷的無(wú)損方法所檢測(cè)到。

發(fā)明內(nèi)容
以下提供示例性實(shí)施例的相克要。概要不是詳盡的概括，因此并 不意圖標(biāo)示本發(fā)明的重要或關(guān)鍵的方面或元件，或并不意圖解釋其 范圍。
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，4是供一種用于制造一體成形(integrally) 的裝有葉片的轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件，其中至少 一個(gè)環(huán)形構(gòu)件進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及連續(xù)的徑 向向外朝向的葉片錐形表面；至少一個(gè)翼型構(gòu)件，其中至少一個(gè)翼
型構(gòu)件已經(jīng)由單片材料形成，并且其進(jìn)一步包括多個(gè)單獨(dú)的翼型 葉片；以及連續(xù)的徑向向內(nèi)朝向的葉片錐形表面；以及慣性焊接裝 置，用于在軸向施加的焊接負(fù)載下，將至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件及至少一 個(gè)翼型構(gòu)件接合起來(lái)，以便沿著錐形表面而在兩者之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
根據(jù)另 一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種 一體成型的裝有葉片的轉(zhuǎn) 子。該轉(zhuǎn)子包括至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件，其中至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件進(jìn)一步
包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及連續(xù)的徑向向外朝向的錐形表 面；至少一個(gè)翼型構(gòu)件，其中至少一個(gè)翼型構(gòu)件已經(jīng)由單片材料形 成，并且其進(jìn)一步包括多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片；以及連續(xù)的徑向向 內(nèi)朝向的錐形表面；其中該至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件及至少一個(gè)翼型構(gòu)件 借助慣性焊接裝置而沿著錐形表面互相接合起來(lái)。
在另 一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種制造一體成型的裝有葉片 的轉(zhuǎn)子的方法。該方法包括提供至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件，其中該環(huán)形構(gòu) 件進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及連續(xù)的徑向向外朝向 的錐形表面；至少一個(gè)翼型構(gòu)件，其中該至少一個(gè)翼型構(gòu)件已經(jīng)由 單片材料形成，并且其進(jìn)一步包括多個(gè)單獨(dú)的由單片材料形成的 翼型葉片；以及連續(xù)的徑向向內(nèi)朝向的錐形表面；并且使用慣性焊 接裝置，用于在軸向施加的焊接負(fù)載下，將至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件及至 少一個(gè)翼型構(gòu)件摩擦地接合起來(lái)，以便沿著錐形表面而在兩者之間 實(shí)現(xiàn)慣性焊接。該方法也包括讓裝配后的一體成形的裝有葉片的轉(zhuǎn) 子經(jīng)受熱處理的步驟，該熱處理足以消除由慣性焊接所產(chǎn)生的內(nèi)部 應(yīng)力。
與其它設(shè)計(jì)相比，葉片環(huán)轉(zhuǎn)子在氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的使用可提 供顯著的優(yōu)點(diǎn)。比如，將翼型構(gòu)件及轉(zhuǎn)子環(huán)結(jié)合成單一結(jié)構(gòu)總體上 改善了強(qiáng)度/重量比及氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。根據(jù)對(duì)示例性實(shí)施例 的下列詳細(xì)描述的閱讀及理解，本發(fā)明的其它特征及方面將對(duì)那些 熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所清楚。如將所理解的那樣，在沒有脫 離本發(fā)明的范圍與本意的情況下，本發(fā)明的進(jìn) 一 步實(shí)施例是可能的。 相應(yīng)地，附圖及相關(guān)的描述在本質(zhì)上應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是解釋性的而不是 限制性的。


結(jié)合在說(shuō)明書中并形成說(shuō)明書的一部分的附圖，示意性地展示 了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例，并且與上文給出的總體描述
及下文給出的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理，其中
圖1-圖2為本發(fā)明的翼型構(gòu)件的主視圖，同時(shí)展示了葉片從單
片材料機(jī)械加工之前的翼型葉片的大體形狀，以及有角度的，即錐
形的預(yù)焊接表面的大體形狀。
圖3為在對(duì)翼型構(gòu)件及環(huán)形構(gòu)件慣性焊接(inertia welding)之前的
示例性翼型構(gòu)件及葉片的截面圖，并且為本發(fā)明的金屬基復(fù)合物加
強(qiáng)的轉(zhuǎn)子環(huán)的截面圖。
圖4為在對(duì)翼型構(gòu)件及環(huán)形構(gòu)件慣性焊接之后的示例性翼型葉
片及本發(fā)明的金屬基復(fù)合物加強(qiáng)的轉(zhuǎn)子環(huán)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例進(jìn)行描述。貫穿于詳細(xì) 描述中的標(biāo)號(hào)指的是多種元件及結(jié)構(gòu)。在其它情況下，眾所周知的 結(jié)構(gòu)及裝置以方框圖的形式展示出來(lái)，以便簡(jiǎn)化描述。雖然下列詳 細(xì)描述為解釋的目的而包含了"i午多特例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 理解下列細(xì)節(jié)的許多變型及改變處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。相應(yīng)地， 本發(fā)明的下列實(shí)施例得以闡明，而沒有對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明的一般 性造成任何損失，并且沒有對(duì)所要求保護(hù)的發(fā)明施加任何限制。
所公開的系統(tǒng)包括至少 一個(gè)環(huán)形構(gòu)件，其中該至少 一個(gè)環(huán)形構(gòu) 件進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及連續(xù)的徑向向外朝向 的錐形表面；至少一個(gè)翼型構(gòu)件，其中該至少一個(gè)翼型構(gòu)件已經(jīng)由 單片整體材料，比如金屬形成，并且其進(jìn)一步包括多個(gè)單獨(dú)的由 整片材料形成的翼型葉片；以及連續(xù)的徑向向內(nèi)朝向的錐形表面； 以及慣性焊接裝置，用于在軸向施加的焊接負(fù)載下，將至少一個(gè)環(huán) 形構(gòu)件及至少一個(gè)翼型構(gòu)件摩^t地接合起來(lái)，以便沿著錐形表面而 在兩者之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
金屬基復(fù)合物(MMC)為復(fù)合材料，其包括至少兩種成份，該成 份中的一種為金屬。另一種成《分可以為不同的金屬或另一種材料，比如陶瓷、有機(jī)物或其它非金屬化合物。當(dāng)存在至少三種材料時(shí)， 復(fù)合物被稱為混雜復(fù)合物。材津+的每部分既可以為基體也可以為加 強(qiáng)體?；w基本上為加強(qiáng)體嵌入其內(nèi)的"框架"，并且可以包括金 屬比如鋁、鎂、鈦、鎳、鈷及鐵，以便為加強(qiáng)體提供適應(yīng)性支持。 加強(qiáng)體材料嵌入到基體內(nèi)。加強(qiáng)體并不總是單純地用于結(jié)構(gòu)用途(對(duì) 化合物進(jìn)行加強(qiáng))，而是也可以用于影響復(fù)合物特性比如耐磨性、摩 擦系數(shù)、材料阻尼或熱傳導(dǎo)性。加強(qiáng)體既可以為連續(xù)的也可以為不 連續(xù)的。連續(xù)的加強(qiáng)體使用單絲線或纖維，比如碳纖維或碳化硅。 在一 定方向內(nèi)將纖維嵌入到基體內(nèi)產(chǎn)生了各向同性的結(jié)構(gòu)，在該結(jié) 構(gòu)中，材料的朝向影響其強(qiáng)度。不連續(xù)的加強(qiáng)體使用"晶須"、短 纖維或顆粒。此類別中的最通常的加強(qiáng)材料為氧化鋁及碳化硅。
與整體金屬相比，金屬基復(fù)合物具有更高的強(qiáng)度/密度比、更
高的剛度/密度比、更好的疲勞4氐抗性、更好的高溫特性(更高的強(qiáng)度， 更低的蠕動(dòng)率)、更低的熱膨脹系數(shù)、更好的耐磨性及動(dòng)態(tài)阻尼。金
屬基復(fù)合物加強(qiáng)體可分為五種主要的類別連續(xù)的纖維、不連續(xù)的 纖維、晶須、顆粒及線。除了金屬的線的特例之外，加強(qiáng)體一般地 包括陶資或非金屬化合物。連續(xù)的纖維可以包括硼、石墨(碳)、氧化 鋁及碳化硅。多種金屬線，包括鎢、鈹、鈦及鉬已被用于對(duì)金屬基 體進(jìn)行加強(qiáng)。多種金屬已被用作基體，包括鋁、鈦、鎂、鎳、鈷、 鐵及銅合金與超耐熱合金。金屬基復(fù)合物的優(yōu)良機(jī)械特性促進(jìn)了它 們的使用。然而，金屬基復(fù)合物的有趣的及與其它復(fù)合物共有的特 性是通過適當(dāng)?shù)貙?duì)基體材料、加強(qiáng)體及層的朝向進(jìn)行選擇，使構(gòu) 件的特性適應(yīng)于滿足特定設(shè)計(jì)的需要是可能的。比如，在較寬邊限 內(nèi)，在一個(gè)方向內(nèi)指定強(qiáng)度及剛度，而在另一個(gè)方向內(nèi)指定膨脹系 數(shù)等是可能的。這對(duì)于整體材料來(lái)說(shuō)通常是不可能的。整體金屬傾 向于各向同性，即在所有的方向內(nèi)具有相同的特性。
慣性焊接是一種焊接工藝，在該工藝中，用于將材料互相焊接 起來(lái)的能量，主要通過用于焊接的機(jī)器的所存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能來(lái)供應(yīng)。 作為慣性焊接工藝的一部分，兩個(gè)工件中的 一個(gè)典型地連接到飛輪 上，而另一個(gè)工件則受到限制而無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。飛輪被加速到預(yù)定的轉(zhuǎn) 動(dòng)速度，從而存儲(chǔ)一定的能量。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)脫離接合，而工件則借助 摩擦焊接力而互相推壓。這導(dǎo)致互相朝向的表面在壓力作用下而互 相摩擦。存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)動(dòng)的飛輪內(nèi)的能量，在焊接接觸面通過摩擦而以 熱量的形式散發(fā)，從而隨著飛輪速度的減小，將兩個(gè)表面互相焊接 起來(lái)，飛輪的速度隨著焊接對(duì)飛輪的阻止而停止。由于沒有金屬的 熔化，凝固缺陷比如氣體孔隙、偏析或夾渣典型地沒有發(fā)生。接縫 制備通常并不重要，而機(jī)械加工的、鋸切割的以及甚至剪切的表面 通常最具有可焊接性。作為結(jié)果的接縫具有鍛造的質(zhì)量，并具有經(jīng) 過接觸區(qū)域的完整的對(duì)接焊。沒有使用消耗品，比如焊劑、填充劑 及保護(hù)氣體，并且典型地沒有發(fā)生焊接飛濺。同時(shí)火花也是最少的。
參考圖1-圖4，本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種系統(tǒng)及方 法，用于制造葉片環(huán)轉(zhuǎn)子，該葉片環(huán)轉(zhuǎn)子包括翼型構(gòu)件11以及環(huán)形 構(gòu)件20。翼型構(gòu)件包括多個(gè)獨(dú)立的翼型葉片12,該翼型葉片12已 經(jīng)由單片材料比如鑄造的或鍛造的360度環(huán)所形成(比如4/L械加工而 形成)，從而形成裝有葉片的轉(zhuǎn)子的平臺(tái)。如圖1和圖2所示，360 度環(huán)的底部包括有角度的焊接區(qū)域(即，預(yù)焊表面)，該焊接區(qū)域形成 了有角度的表面14，該表面14在文中稱為"錐形表面"，雖然其它 形狀也是可能的。表面14可以為凸出狀、凹入狀或直線狀。如圖2 和圖3所示，環(huán)形構(gòu)件20包括金屬基復(fù)合物加強(qiáng)的芯體22，該芯體 22在轉(zhuǎn)子內(nèi)提供了一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域被多層或多束纖維所加強(qiáng)，該 多層或多束纖維典型地在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向內(nèi)圓周方向地朝向。環(huán)形 構(gòu)件20也包括連續(xù)的有角度的或"錐形"表面24,該表面24對(duì)應(yīng) 于翼型表面14。表面24也可以為凸出狀、凹入狀或直線狀。
制造纖維加強(qiáng)的C即金屬基復(fù)合物)環(huán)形構(gòu)件20,典型地包括形成 類似環(huán)狀結(jié)構(gòu)的步驟，其中環(huán)內(nèi)的至少 一個(gè)纖維在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向 內(nèi)圓周方向地延伸。圓周方向地朝向的纖維可以為單一連續(xù)絲或材
料股，在環(huán)內(nèi)以徑向的方式朝向的多個(gè)纖維層的堆疊，或一個(gè)或多 個(gè)未捻合的多束連續(xù)絲或股，即一個(gè)纖維束或多個(gè)纖維束。纖維可
以由SCS6或其它陶瓷材料或非金屬材料制成，并具有圍繞纖維外部 表面的碳覆層，以防止在熱等靜壓(HIP)工藝過程中，纖維與金屬基 之間發(fā)生反應(yīng)(例如纖維芯氧化)。纖維層也可以用具有在隨機(jī)方向或 圓周方向或在層內(nèi)設(shè)置的至少一個(gè)非連續(xù)的納米尺寸的晶須纖維 (whisker fiber)或至少一束納米尺寸的晶須纖維制成。涂覆后的纖維 可以與濕金屬合金液，比如鈦合金、鎳合金、鋁合金或其它具有粘 接劑的粉末金屬，通過等離子噴濺、或通過等離子蒸氣積淀的方法 而混合起來(lái)，從而將纖維固持于適當(dāng)位置，從而形成金屬基復(fù)合薄 層。在涂覆后的金屬基復(fù)合物薄層穩(wěn)定為層狀后，纏繞涂覆的纖維 圍繞著心軸層疊起來(lái)，從而形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。金屬基復(fù)合薄層環(huán)被HIP 和/或被燒結(jié)工藝而壓合在碳制的夾具(fixture)內(nèi)、鉬鈦鋯金制的夾具 內(nèi)或鋼制的夾具內(nèi)。典型地包含沿著纖維加強(qiáng)環(huán)的外部直徑的額外 材料區(qū)域。該"聚集區(qū)域"的高度通常為至少0.5英寸(1.27厘米)， 并且可以通過對(duì)粉末金屬進(jìn)行等離子噴賊而形成，或通過將金屬箔 片堆疊至所需要的厚度而形成。聚集區(qū)域然后被HIP 和/或被燒結(jié) 工藝而壓合在碳制的夾具內(nèi)、鉬鈥鋯金制的夾具內(nèi)或鋼制的夾具內(nèi)。
在示例性實(shí)施例中，翼型構(gòu)件11借助慣性或摩擦焊接方法而焊 接到纖維加強(qiáng)的環(huán)形構(gòu)件20上。如前所述，翼型構(gòu)件11包括裝有 葉片的轉(zhuǎn)子平臺(tái)，其具有連續(xù)的向內(nèi)朝向的錐形表面14，該錐形表 面14圍繞轉(zhuǎn)子的中心軸線以徑向的方式而定向。翼型構(gòu)件11安裝 到合適的慣性焊接裝備的一個(gè)端部?jī)?nèi)。包括連續(xù)的向外朝向的錐形 表面24的環(huán)形構(gòu)件20安裝到慣性焊接裝備的另一個(gè)端部?jī)?nèi)。環(huán)形 構(gòu)件20然后被轉(zhuǎn)動(dòng)成具有預(yù)定的接觸速度，并與翼型構(gòu)件10保持 接觸，從而使用慣性焊接的典型參數(shù)而在構(gòu)件之間形成焊接。向內(nèi) 朝向的錐形表面因此在軸向地施加的焊接負(fù)載之下而摩擦地與向外 朝向的錐形表面接合起來(lái)。兩個(gè)構(gòu)件之間，并在有角度的表面上發(fā)
生摩擦焊接。慣性焊接工藝所產(chǎn)生的熱量典型地沒有影響金屬基復(fù) 合物纖維或翼型的總體形狀和/或幾何尺寸及所焊接起來(lái)的表面。典 型地，每個(gè)錐形表面與其上形成有錐形表面的構(gòu)件之間相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng) 中心線的角度大約為15度-75度。其它角度也是可能的，以便影響 葉片環(huán)轉(zhuǎn)子構(gòu)件的接合。
焊接一旦完成，圍繞翼型^f艮部16的多余存料通過機(jī)械加工或其 它裝置而被去除至低于焊接線，在環(huán)形構(gòu)件20的周緣處的多余材料 也被去除至低于焊接線，該多余材料在慣性焊接工藝中已經(jīng)從構(gòu)件 接觸面之下而被擠出去。如圖4所示，再次機(jī)械加工的表面變成了 內(nèi)部流動(dòng)路徑26,從而經(jīng)由稍微地位于內(nèi)部流動(dòng)路徑上方的每個(gè)翼 型而放置焊接線28。
在轉(zhuǎn)子構(gòu)件的慣性焊接之后，裝配后的葉片環(huán)轉(zhuǎn)子典型地經(jīng)受 充足的熱處理，以便消除由焊接工藝所產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力，并且恢復(fù) 材料特性，該材料特性對(duì)氣體渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的適當(dāng)功能是重要的。正 如將被那些技術(shù)人員所理解特定類型的焊后熱處理將會(huì)基于用于 形成轉(zhuǎn)子的材料，即合金而變化。將金屬基復(fù)合物包含于翼型構(gòu)件 內(nèi)和/或環(huán)形構(gòu)件內(nèi)，防止或減少了與過剩的熱量和/或熔化相關(guān)聯(lián)的 檢測(cè)問題。因此，接合表面的完整性可借助傳統(tǒng)的用于檢測(cè)內(nèi)部缺 陷的旋渦電流、超聲波或其它無(wú)損檢測(cè)(NDI)方法而^支檢測(cè)。
雖然本發(fā)明已通過對(duì)其示例實(shí)施例進(jìn)行描述而被展示，并且雖 然實(shí)施例已經(jīng)以 一定詳細(xì)的程度而被描述，申請(qǐng)人并未試圖或以任
何方式將附加權(quán)利要求的范圍限制到該詳細(xì)程度。額外的優(yōu)點(diǎn)及修 改將容易地為那些熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人所清楚。因此，本發(fā)明在其
較寬方面內(nèi)并未限制于任何特定的細(xì)節(jié)、代表性的裝置及方法和/或 所展示并描述的解釋性舉例。因此，在沒有脫離申請(qǐng)人的總體發(fā)明 概念的實(shí)質(zhì)或范圍的情況下，可以從這些細(xì)節(jié)形成改變。
權(quán)利要求
1.一種一體成形的裝有葉片的轉(zhuǎn)子，其包括(a)環(huán)形構(gòu)件(20)，其中所述環(huán)形構(gòu)件(20)進(jìn)一步包括(i)至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及(ii)連續(xù)及徑向向外朝向的錐形表面(24)；(b)翼型構(gòu)件(10)，其中所述翼型構(gòu)件(10)已經(jīng)由單片材料形成，并且其進(jìn)一步包括連續(xù)及徑向向內(nèi)朝向的葉片錐形表面(14)；以及(c)其中所述環(huán)形構(gòu)件(20)及所述翼型構(gòu)件(10)沿著所述錐形表面(24)(14)借助處于預(yù)定運(yùn)行參數(shù)下的慣性焊接裝置而已經(jīng)摩擦地互相接合起來(lái)。
2. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述一體成形的裝 有葉片的轉(zhuǎn)子的所述環(huán)形構(gòu)件(20)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心而圓周 方向地及軸向地延伸，其中至少 一個(gè)加強(qiáng)纖維(22)包含于所述環(huán)(20) 內(nèi)，并且所迷加強(qiáng)纖維(22)以所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向圓周方向地延伸。
3. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述圓周方向定向 的纖維(22)為單一連續(xù)纖維束。
4. 如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述圓周方向定向 的纖維(22)包括在所述環(huán)(20)內(nèi)以徑向方式定向的多個(gè)纖維層的堆 疊。
5. 如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述纖維層包括納 米尺寸的晶須纖維，所述晶須纖維隨機(jī)地、圓周地或成層地設(shè)置。
6. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在將所述翼型構(gòu)件(IO) 焊接到所述環(huán)形構(gòu)件(20)之后，圍繞每個(gè)翼型葉片(12)基部的一定數(shù) 量的材料被去除。
7. 如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，每個(gè)錐形表面(24)( 14) 相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心線的角度大約為15度-75度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于制造一體成形的裝有葉片的轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個(gè)環(huán)形構(gòu)件(20)，其中環(huán)形構(gòu)件(20)進(jìn)一步包括至少一個(gè)金屬基復(fù)合物；以及連續(xù)的徑向向外朝向的葉片錐形表面(24)；翼型構(gòu)件(10)，其中至少一個(gè)翼型構(gòu)件已經(jīng)由單片整體材料產(chǎn)生，并且進(jìn)一步包括多個(gè)單獨(dú)的翼型葉片(12)以及連續(xù)的徑向向內(nèi)朝向的葉片錐形表面(14)；以及慣性焊接裝置，用于在軸向施加的焊接負(fù)載下，將環(huán)形構(gòu)件(20)與翼型構(gòu)件(10)摩擦地接合起來(lái)，以便沿著錐形表面(24)(14)而在兩者之間實(shí)現(xiàn)慣性焊接。
文檔編號(hào)F01D5/34GK101187312SQ200710169999
公開日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2007年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者C·J·仇, C·W·卡里爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司