渦輪引擎葉片預成形件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種渦輪引擎葉片預成形件，例如具體地在渦輪引擎中的渦輪葉片預 成形件，以及用于獲得該葉片預成形件的模具和方法。
【背景技術】
[0002] 在當前技術中，渦輪葉片是通過成型使用包括腔體的模具來獲得的單件部分，所 述腔體的三維形狀使其可以形式安裝方式獲得期望的形狀。在實踐中，在成型的步驟后獲 得的部分由葉片預成形件組成，所述葉片預成形件必須被加工以獲得期望的最終形狀和尺 寸。
[0003] 因此，渦輪葉片預成形件包括將葉片根部連接至平臺的支柱。葉片預成形件也具 有兩個橫向上游和下游的腹板，所述腹板在該支柱的上游端部和下游端部處形成，并將平 臺的上游邊緣和下游邊緣分別地連接至葉片根部的上游端部和下游端部。應該注意到，術 語"上游"和"下游"被認為當后者安裝在渦輪引擎中時相對于在葉片周圍的一般上游至下 游的流體流動方向。
[0004] 當沿著上游/下游方向觀看時，葉片的每個腹板包括連接至穿過凹的彎曲的壁的 葉片根部側面的側邊緣，所述壁朝向彼此延伸并形成喉部區域，在橫向方向測量的所述喉 部區域的寬度小于葉片根部的寬度。
[0005] 在每個腹板與葉片根部之間的連接處出現的喉部使其可限制葉片根部最后加工 所需要的時間。為了獲得此上述喉部，模具必須也包括匹配喉部區域。
[0006] 然而，當流體材料流進模具時，模具喉部區域減緩在這些位置處的材料的流動，這 可能導致凝固中斷和冷疊，所述凝固中斷和冷疊可能導致材料差的凝固和機械缺陷的形 成，例如在至葉片根部的預成形件的側腹板的連接區域中的裂紋。
【發明內容】
[0007] 本發明針對此問題提供簡單、有效且經濟的解決方案。
[0008] 為此，其提供了一種渦輪引擎葉片預成形件，該預成形件將預成形件連接至沿著 上游-下游方向縱向延伸的葉片根部部分的支柱和兩個上游和下游腹板，所述腹板沿著基 本垂直于葉片根部的縱向方向的方向延伸并在該支柱的上游和下游端部處形成，此上游和 下游腹板將預成形件的上游和下游端部連接至葉片根部的上游和下游端部，其特征在于， 葉片根部在垂直于葉片根部的縱向方向的方向上以小于上游和下游腹板延伸過的距離延 伸，并且，側邊緣通過在葉片根部的側面處聚集的壁延伸。
[0009] 在葉片根部處的各腹板的連接區域處朝向彼此集聚的側邊緣的形成使其可當材 料澆注到適當的模具中時因為材料流進模具中而不存在如現有技術中的任何喉部區域而 在此連接區域處獲得最佳的冶金質量。
[0010] 因此，大大地減少了通過成型獲得的葉片預成形件的廢棄率，這減少了葉片的制 造成本。 toon] 所述聚集壁優選地由平面形成，所述平面相對于沿著上游/下游方向縱向地延伸 的葉片根部的正中面傾斜。
[0012] 根據本發明的特別實施方式，上述平面相對于正中面以大約45:iS的角度傾斜。
[0013] 本發明還涉及一種用于制造如上所述的澆注葉片預成形件，其包括內腔，所述內 腔的三維形狀以形式安裝方式確定葉片預成形件的三維形狀，模具包括沿著縱向軸線相對 彼此成對設置的至少兩個第一塊和兩個第二塊，兩個第一腔保持器塊中的每個包括具有將 限定該預成形件的平臺的內表面的凸起的凹部以及通過第二腔保持器塊的凹部限定空間 的葉片，所述空間將形成上游和下游側腹板，所述側腹板用于將葉片預成型件的平臺的上 游和下游的邊緣連接至葉片根部的上游和下游端部，第一腔保持器塊進一步包括將形成葉 片預成形件的根部部分的側面的基本平行且相對的面。每個第一塊的凹部包括在連接至形 成葉片根部的側面的表面的凸起的每個側面上的第一和第二表面，該第一腔保持器塊的第 一和第二表面朝向葉片根部的側面的表面集聚。
[0014] 根據本發明，第一和第二集聚表面的結合阻止在到葉片根部的側側面的連接區域 中的喉部形成，從而限制在這些區域中的缺陷的形成。
[0015] 本發明還涉及一種用于使用上述模具制造渦輪葉片的方法，包括：
[0016] a.定位模具，使得第一和第二腔保持器塊相對于較低模具部分設置在上位置中；
[0017] b.逐漸地將液態材料引入模具的較低部分，使得液面逐漸地在模具內側增加，并 以形式安裝方式形成葉片預成形件；然后
[0018] c.執行葉片預成形件的精加工，以獲得葉片的期望的最后尺寸。
【附圖說明】
[0019] 通過閱讀由非限制性例子所提供的以下描述同時參考附圖，本發明將更好地被理 解，其他的細節、特性和優點將顯而易見，其中：
[0020] -圖1是根據現有技術的渦輪引擎葉片預成形件的示意圖；
[0021] -圖2是在圖1中以虛線封閉的區域的上游的視圖；
[0022] -圖3是根據本發明的渦輪引擎葉片預成形件的立體示意圖；
[0023] -圖4至6是用于制造根據本發明的預成形件的工具的幾個腔保持器塊的立體示 意圖；
[0024] -圖7是同時表示本發明的渦輪葉片預成形件的疊加以及在加工預成形件后獲得 的渦輪引擎葉片的上游的視圖；
[0025] -圖8是同時表示本發明的渦輪葉片預成形件的疊加以及在加工預成形件后獲得 的渦輪引擎葉片的立體視圖。
【具體實施方式】
[0026] 首先參考圖1，其顯示了根據現有技術的單件渦輪引擎葉片預成形件10,所述預 成形件10通過在模具中成型獲得，并沿著軸線12包括：沿著上游/下游方向縱向地延伸并 在橫截面上具有大致矩形形狀的一部分葉片根部14,平臺16,葉片18和葉片根部20。從上 游或下游，根部的輪廓是U形的，該U形的分支大致與葉片根部的側面42平行并由葉片根 部的側面42形成。在圖1中所示的葉片更具體地顯示安裝在渦輪引擎的渦輪中的葉片。
[0027] 模具22包括內腔24,所述內腔的三維形狀確定為使得葉片預成形件的期望的三 維形狀通過使用液態材料填充模具來獲得。在實踐中，液態材料從對應于使其可獲得葉片 根部20的模具的模具12的下部分23被注射到模具22中。液態材料逐漸地填充模具（箭 頭A)直至對應于使其可獲得葉片根部部分14的模具的模具的上部分25。在圖1中，以及 對于葉片的通常表示，模具22因此在相對于其使用位置的反轉位置顯示。
[0028] 圖2顯示圖1中虛線的部分，即，包括沿著基本垂直于葉片根部14的縱向延伸的 兩個上游26和下游28腹板的葉片預成形件的內部分，兩個上游26和下游腹板將葉片根部 14的根部部分連接至平臺16 (僅僅上游腹板26在圖2中顯示，下游腹板28在圖示本發明 的圖3中顯示）。圖2還示意地顯示了以面對關系設置的模具22的兩個腔保持器塊30, 32， 每個包括朝向彼此的突出部分34,此部分34包括使其可以形狀相符的方式形成凹彎曲壁 38的凸彎曲表面36,所述凹彎曲壁38將腹板26, 28的側邊緣40連接至葉片根部14的部 分。
[0029] 如上文所解釋的那樣，此類型的葉片預成形件可能由于在減慢材料流動（箭頭A) 的兩個部分34之間的模具中出現喉部區域而在至葉片預成形件10的根部部分14的側面 42的腹板26, 28的連接區域38處具有例如裂紋的機械缺陷。
[0030] 本發明因此通過由朝向彼此會聚至如圖3中所顯示的葉片根部14的側面42的壁 延伸腹板44的側邊緣40而修改葉片根部的側面42的腹板26, 28的側邊緣的連接區域。葉 片根部14因此沿著大致垂直于葉片根部的縱向上游/下游方向的方向以小