空心葉片的成形方法及成形裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種空心葉片的成形方法及成形裝置，屬于金屬機械加工工藝技術領域。
【背景技術】
[0002]兩層結構的寬弦空心風扇葉片的應用是航空發動機為增加推重比及提高航空發動機性能(增加壓氣機湍振裕度、提高效率、增強抗外物損傷能力、提高發動機推力、減少葉片數和減輕重量)的有效手段。兩層結構的空心葉片由葉盆、葉背兩部分組成，目前國內外研究中，其成形方法一般為，通過超塑性成形、激光焊接等技術逐步成形出成品葉片。
[0003]在上述空心葉片成形過程會存在多種成形缺陷，其中，面板凹陷是兩層結構的空心葉片成形中的主要缺陷形式。面板凹陷的成因很多，如擴散連接時上層面板由于無背部承托在自身重力作用下發生蠕變塌陷，再如成形時面板受彎扭組合作用在兩向壓應力作用下發生壓縮失穩等，都會引起面板凹陷，進而導致所述成品葉片的表面不夠理想，影響葉片的性能。
[0004]針對上述具有凹陷缺陷的成品葉片，還要采用激光熔覆填充法或機械加工切削法進行后期修復。
[0005]激光熔覆填充法是對凹陷位置進行填充，利用激光加熱鈦合金粉末使其熔覆在葉片表面的凹陷位置處，以此獲得需要的葉片表面曲面。此方法會造成葉片壁厚不均勻，使葉片在高速旋轉時產生顫振，致使葉片氣動性能下降；而且，在激光加熱時葉片局部溫度急劇升高，熱應力會對葉片的外形產生影響，甚至產生熱裂紋，導致葉片報廢。
[0006]機械加工切削法是配合葉片表面凹陷位置，對葉片表面凸起的部分進行切削，以此獲得需要的葉片表面曲面。此方法同樣會造成葉片壁厚不均勻，使葉片在高速旋轉時產生顫振，致使葉片氣動性能下降。
[0007]除上述缺點之外，現有技術的空心葉片成形方法，要先后經過成形、后期修復等多道工序，過程繁瑣，效率低下，且需多種機械加工工具，增加加工成本。
【發明內容】
[0008]為至少解決上述技術問題之一，本發明的目的在于提供一種空心葉片的成形方法及成形裝置，以解決現有技術中空心葉片面板凹陷導致的葉片性能不佳、工藝流程復雜的問題。
[0009]為實現上述發明目的之一，本發明一實施方式提供了一種空心葉片的成形方法，其特征在于，包括步驟:
加熱所述空心葉片至第一溫度；
將所述空心葉片配合至完全閉合的模具的型腔內；
向所述空心葉片的葉片空腔中充入氣體，至所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸； 停止對所述空心葉片進行加熱，并對所述葉片空腔進行卸壓；
取出成形完成的所述空心葉片。
[0010]作為本發明的進一步改進，所述步驟“加熱所述空心葉片至第一溫度”之前還包括，
排出所述空心葉片的葉片空腔中的氧氣。
[0011]作為本發明的進一步改進，所述步驟“排出所述空心葉片的葉片空腔中的氧氣”具體包括，
對所述葉片空腔進行抽真空；
向所述葉片空腔內充入惰性氣體；
循環上述步驟多次。
[0012]作為本發明的進一步改進，所述步驟“加熱所述空心葉片至第一溫度”還包括，
加熱所述空心葉片至第一溫度；
控制所述空心葉片的溫度維持所述第一溫度至第一時間段。
[0013]作為本發明的進一步改進，所述步驟“加熱所述空心葉片至第一溫度”還包括， 加熱模具至所述模具的溫度達到并維持第二溫度，所述第二溫度與所述第一溫度相同。
[0014]作為本發明的進一步改進，所述型腔包括上型腔和下型腔，所述步驟“將所述空心葉片配合至完全閉合的模具的型腔內”具體包括，
將所述空心葉片預設于所述下型腔處；
控制所述上型腔以第一速度向所述下型腔移動，直至所述上型腔與所述下型腔完全閉入口 ο
[0015]作為本發明的進一步改進，所述步驟“向所述空心葉片的葉片空腔中充入氣體，至所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸”包括，
向所述葉片空腔內充入氣體，使所述葉片空腔內的氣壓按照壓力加載曲線變化；其中，所述壓力加載曲線包括升壓階段和位于所述升壓階段之后的恒壓階段，所述升壓階段包括至少一個上升階段。
[0016]作為本發明的進一步改進，所述步驟“向所述空心葉片的葉片空腔中充入氣體，至所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸”還包括，
檢測所述內側壁的多個被測位置處的壓力值；
判斷每個所述被測位置處的壓力值是否均達到第一壓力值；
若是，則判定所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸。
[0017]為實現上述發明目的之一，本發明一實施方式還提供了一種空心葉片的成形裝置，所述空心葉片包括葉片空腔，其特征在于，所述成形裝置包括，
加熱器，所述加熱器用于對所述空心葉片進行加熱；
模具，所述模具包括型腔，當所述模具完全閉合時，所述空心葉片可配合至所述型腔并于所述型腔內成形；
與所述葉片空腔連通的氣體加載系統，所述氣體加載系統用于向所述葉片空腔內充入氣體；
泄壓閥，所述泄壓閥連通所述葉片空腔的內部與外部，當所述泄壓閥開啟時，所述葉片空腔內的氣體可通過所述泄壓閥釋放至所述葉片空腔的外部；
控制系統，所述控制系統被配置為，檢測所述空心葉片的溫度，并控制所述加熱器加熱所述空心葉片至第一溫度；以及，當所述空心葉片配合至所述型腔后，控制所述氣壓加載系統向所述葉片空腔內充入氣體至所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸后，關閉所述加熱器。
[0018]作為本發明的進一步改進，所述控制系統還包括氣壓控制模塊，所述氣壓控制模塊可檢測所述葉片空腔內的氣壓并控制所述氣壓加載系統向所述葉片空腔內充入氣體以使所述葉片空腔內的氣壓按照壓力加載曲線變化。
[0019]與現有技術相比，本發明具有以下有益技術效果:可實現對具有面板凹陷的空心葉片進行再修復，避免了傳統修復方式中對空心葉片的面板的損傷，修復后的空心葉片可最大程度的達到預設性能要求和曲面要求；同時，還可用于對空心葉片毛坯的一次性成形為無面板凹陷缺陷的空心葉片成品，結構簡單，大大降低了工作流程和時間成本，提高了生產良率。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明一實施方式的空心葉片的成形方法的流程圖；
圖2是本發明一實施方式的壓力加載曲線的示意圖；
圖3是本發明一實施方式的空心葉片的成形裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結合附圖所示的【具體實施方式】對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0022]參看圖1，圖1是本發明一實施方式的空心葉片的成形方法的流程圖。
[0023]本發明一實施方式提供的空心葉片的成形方法包括步驟:
加熱所述空心葉片至第一溫度；
將所述空心葉片配合至完全閉合的模具的型腔內；
向所述空心葉片的葉片空腔中充入氣體，至所述空心葉片的外表面與所述型腔的內側壁完全接觸；
停止對所述空心葉片進行加熱，并對所述葉片空腔進行卸壓；
取出成形完成的所述空心葉片。
[0024]本發明一實施方式提供的空心葉片的成形方法，可用于兩層結構的空心葉片的成形，采用高溫蠕變工藝，并在葉片內腔中充入高壓氣體，使空心葉片的面板具有高壓氣體做支承，成形出預期的葉片曲面，成形過程對葉片厚度無損壞，最大程度的實現期