具有由溫度決定的自緊連接件的組件的制作方法
【專利說明】具有由溫度決定的自緊連接件的組件
【背景技術(shù)】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及使用機械連接將由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的部件組裝在一起，例如陶瓷 基復(fù)合（CMC)材料或碳/碳（C/C)材料，其中，運種材料通常由多孔襯底構(gòu)成，例如多孔纖 維襯底，其由陶瓷基質(zhì)致密化。該襯底的纖維可特別地由碳或陶瓷制成。該基質(zhì)由耐火陶瓷 制成，例如，例如：耐火碳化物、氮化物、棚化物或氧化物。由于使其適用于構(gòu)成結(jié)構(gòu)元件的 它們的機械性能，W及由于它們在高溫下保存運些屬性的能力，熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是顯著的。
[0002] 本發(fā)明更具體設(shè)及用于將熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的部件組裝在一起的機械連接的 空氣動力學(xué)和熱行為，當該部件被浸潰到高溫流中時，例如當制造航空發(fā)動機的全部或部 分后體組件時，例如排氣錐（也稱為"廢氣栓"），或可變截面噴嘴的擋板。
[0003] 在運些應(yīng)用中，組裝在一起的部件通常相對較細（幾毫米的厚度），并且它們需 要滿足空氣動力學(xué)要求，運意味著優(yōu)選使用馴釘在部件之間進行機械連接。對于用于生產(chǎn) 航空發(fā)動機后體部件的組件，通常做法是使用馴釘，所述馴釘在該組件的一側(cè)上具有平頭 (即端部為平面的截錐形頭部），該平頭被接收在一個在被組裝在一起的部件之一中形成 的埋頭孔中，而在另一側(cè)上具有一個柱形物或墊圈，該柱形物或墊圈用于吸收在大幅膨脹 的馴釘W及由幾乎不膨脹的熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的部件之間的不均勻膨脹。通過將馴釘頭 結(jié)合在該組件一側(cè)上存在的埋頭孔中，可W獲得良好的空氣動力學(xué)性能，但僅在該組件的 運一側(cè)上，由于該柱形物和在該組件的另一側(cè)上一部分馴釘主體的存在產(chǎn)生了相當大的阻 力。
[0004] 在制造用于變截面噴嘴的擋板中所使用的另一解決方案包括將由熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材 料制成的部件與馴釘一起連接，例如W商標Fy份扮sP銷售的運些，所述馴釘在一端具有頭 部W及在另一端具有端部，該端部被擠壓并且扁平W將部件緊固在一起。然而，對于運種類 型的馴釘，該馴釘主體的頭部和扁平部從該組件的兩側(cè)突出，并且因此它們突出超過了該 組件的流線型化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的一個目的是提出一種使用一個或多個緊固件系統(tǒng)將由復(fù)合材料制成的 部件組裝在一起的解決方案，所述一個或多個緊固件系統(tǒng)具有比由復(fù)合材料制成的部件的 熱膨脹系數(shù)更大的熱膨脹系數(shù)，該緊固件系統(tǒng)需要對所述組件的空氣動力學(xué)性能具有很少 或不具有影響。
[0006] 用一種包括第一和第二部件的組件實現(xiàn)了該目的，所述第一和第二部件由復(fù)合材 料制成并且通過至少一個緊固件系統(tǒng)彼此抵靠在一起，所述緊固件系統(tǒng)包括一個具有平頭 的馴釘，從所述平頭延伸有一個具有放大端的柄部，W及一個與所述馴釘?shù)谋糠糯蠖伺?合的墊圈，所述馴釘?shù)念^部抵靠在一個在所述第一部件中形成的埋頭孔上，所述墊圈抵靠 在所述第二部件上。根據(jù)本發(fā)明，所述墊圈在與其抵靠在所述第二部件的表面相對的表面 上具有一個圓錐形部分，并且所述墊圈還包括一個中屯、埋頭孔，所述馴釘?shù)谋糠糯蠖送?靠在其上。
[0007] 因此，本發(fā)明的組件用機械連接制成，所述機械連接完全地集成在所述組件的一 側(cè)（在所述第一部分中被集成在所述埋頭孔中的馴釘平頭）上，并且在另一側(cè)上具有流線 型輪廓（在所述墊圈內(nèi)側(cè)被屏蔽的所述馴釘?shù)谋糠糯蠖嗽谕鈧?cè)上具有一個錐形部）。因 此，本發(fā)明的組件可在兩側(cè)被浸潰在高溫流中，該連接系統(tǒng)不降低空氣動力學(xué)性能。
[0008] 同樣，所使用的緊固件系統(tǒng)用于通過徑向膨脹施加連續(xù)的額外保持力，從而可W 補償每個緊固件系統(tǒng)的膨脹，特別地軸向膨脹，W及當熱時保存夾持力。
[0009] 在根據(jù)本發(fā)明的組件的實施例中，所述墊圈在面對所述第二部件的其表面上具有 一個平面部分。
[0010] 在根據(jù)本發(fā)明的組件的另一實施例中，所述墊圈在面對所述第二部件的其表面上 具有一個錐形部分，所述部分抵靠在一個在所述第二部件中形成的埋頭孔上。在該實施例 中，所述墊圈的外表面可局部或完全地結(jié)合在所述第二部件的埋頭孔中，從而進一步減少 了在所述組件上所述緊固件系統(tǒng)的空氣動力學(xué)影響。
[0011] 在本發(fā)明的組件的一個方面中，所述馴釘和所述墊圈由從W下材料的至少一個選 定的一種材料制成：虹conel? 725或718,沃斯帕洛伊合金@，Haynes? 282?，A286不誘鋼 W及任何其他的高性能鋼。
[0012] 在本發(fā)明的組件的另一方面中，所述第一和第二部件由陶瓷基復(fù)合材料制成。
[0013] 在本發(fā)明的組件的又一方面中，所述第一和第二部件每一個都具有小于3毫米 (mm)的厚度。
[0014] 仍在本發(fā)明的組件的另一方面中，所述第一和第二部件是航空發(fā)動機后體的部 件。
【附圖說明】
[0015] 從作為非限制性示例化及參考附圖給出的本發(fā)明特定實施例的W下描述，本發(fā)明 的其他特征和優(yōu)點顯而易見，其中：
[0016] ?圖1是示出一種根據(jù)本發(fā)明一個實施例制成的組件的圖解透視圖；
[0017] ?圖2A和2B分別是在剖面和平面視圖中示出在制造圖1組件中的后續(xù)步驟的圖 解視圖；
[0018] ?圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的組件的圖解透視圖；化及
[0019] ?圖4A和4B分別是在剖面和平面視圖中示出在制造圖3組件中的后續(xù)步驟的圖 解視圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明W通常方式適用于在使用一個或多個緊固件系統(tǒng)由復(fù)合材料制成的部件 之間的任何組件，該一個或多個緊固件系統(tǒng)的熱膨脹系數(shù)比由復(fù)合材料制成的部件的熱膨 脹系數(shù)大，該緊固件系統(tǒng)需要對該組件的空氣動力學(xué)性能具有很少影響或不具有影響。
[0021] 用于組裝在一起的部件可具體由熱結(jié)構(gòu)陶瓷基復(fù)合（CMC)材料，即由一種由增強 材料構(gòu)成的材料制成，該增強材料由一種通過陶瓷基質(zhì)致密化的耐火纖維（碳或陶瓷）制 成，該陶瓷基質(zhì)同樣是耐火材料，即例如C/SiC、SiC/SiC、C/C-SiC等的材料。該部件也可由 具有低熱膨脹系數(shù)的其他熱結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成，例如C/C材料（都由碳制成的增強材料和 基質(zhì)）。
[0022] 本發(fā)明的組件具體但不僅限于用于制造航空發(fā)動機的全部或部分后體組件時，例 如排氣錐（也稱為"廢氣栓"），或可變截面噴嘴的擋板。本發(fā)明的組件具體適于厚度較小 的組裝部件，例如小于或等于3毫米的組裝部件。
[0023] 圖1、2A和2B示出了 一種根據(jù)本發(fā)明一個實施例的組件。如圖1所示，在由CMC熱 結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制成的兩個部件10和20之間的組件100本身由一種包括馴釘30和墊圈40 的緊固件系統(tǒng)50制成。更準確地，馴釘30具有一個平頭31，從該平頭延伸出一用于放置在 部件10和20中形成的孔11和21中的柄部32,該平頭31容納在一個在部件10中形成的 埋頭孔12中。該墊圈40具有一個用于容納柄部32的自由端320的中屯、開口 41。該墊圈 40還具有一個被擠壓在第二部件20的外表面20a上的平面第一表面42, W及一個具有圓 錐形部分430的相對的第二表面43。該墊圈40的中屯、開口 41包括一個埋頭墊圈410。特 別是，馴釘30和墊圈40可由W下任一材料制成Jnconel 725或718,沃斯帕洛伊合金圏， H