串联整体叶盘制造工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107520442A(43)申请公布日2017.12.29(21)申请号201610444088.5(22)申请日2016.06.20(71)申请人中国航发商用航空发动机有限责任公司地址200241上海市闵行区莲花南路3998号(72)发明人闫雪阮雪茜(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人喻学兵(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B33Y10/00(2015.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称串联整体叶盘制造工艺(57)摘要本发明的目的在于提供一种串联整体叶盘制造工艺，其可以提高串联式整体叶盘的加工精度，降低加工时间及加工成本。该串联整体叶盘制造工艺包括利用激光直接熔化的增材制造方法直接在轮毂上打印多级叶片形成整体叶盘打印毛坯，在该串联整体叶盘的打印过程中，同步打印至少一个单盘的所有叶片，使得至少一个单盘的所有叶片均同步逐层增厚。CN107520442ACN107520442A权利要求书1/1页1.串联整体叶盘制造工艺，包括利用激光直接熔化的增材制造方法直接在轮毂上打印多级叶片形成整体叶盘打印毛坯，其特征在于，在该串联整体叶盘的打印过程中，同步打印至少一个单盘的所有叶片，使得该至少一个单盘的所有叶片均同步逐层增厚。2.如权利要求1所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，在该串联整体叶盘打印过程中，该串联整体叶盘至少区分为第一单盘组、第二单盘组，第一单盘组与第二单盘组的叶片选用不同材料，依次打印第一单盘组、第二单盘组的叶片，在同一单盘组的打印过程中，同步打印该单盘组的所有叶片，使得该单盘组的所有叶型均同步逐层增厚。3.如权利要求2所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，所述第一单盘组为前级盘组，其对应的叶片选用钛合金；所述第二单盘组为后级盘组，其对应的叶片选用高温合金。4.如权利要求1所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，在该串联整体叶盘打印过程中，该串联整体叶盘至少区分为第一单盘组、第二单盘组，第一单盘组与第二单盘组的叶片选用不同材料，交替打印第一单盘组、第二单盘组的叶片，且在第一单盘组的所有叶片打印高度达到不干涉要求的最大的高度HAi时，再进行第二盘组的叶片的打印，使得第二盘组的叶片的高度为HBi，高度HBi为下轮打印第一盘组的叶型时不发生干涉的最大值。5.如权利要求4所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，高度HAi和HBi的选择通过激光头装置与叶盘理论模型的模拟来完成。6.如权利要求4所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，选用多喷头的同轴送粉机构进行打印操作。7.如权利要求1所述的串联整体叶盘制造工艺，其特征在于，该串联整体叶盘打印过程中，采用预热的方法来控制叶片内应力，使叶片间的内应力保持比较一致的水平。2CN107520442A说明书1/4页串联整体叶盘制造工艺技术领域[0001]本发明涉及叶盘的制造工艺，尤其涉及航空发动机的叶盘的制造工艺。背景技术[0002]与传统叶盘分离结构相比，整体叶盘将叶片和轮毂设计为一体，具有减重、减级、增效和提高可靠性等优点。整体叶盘的结构不断发展，从最初的盘片一体发展到盘片鼓一体、盘片轴一体、盘片鼓轴一体，并逐渐发展到两级或多级叶盘固态串接的串联式整体叶盘。串联式整体叶盘是两级或更多级的转子叶片径向分布在同一个轮毂上，不同级的叶片具有不同的叶型以满足气动设计要求。[0003]整体叶盘具有通道开敞性差、叶片薄、叶型复杂、弯扭大等特点以最大程度得满足气动要求，但大大增加了整体叶盘的加工难度，整体叶盘的材料主要为钛合金、高温合金等高性能金属材料，也使得整体叶盘制造成为航空发动机制造行业的一个难题。[0004]整体叶盘的制备方式主要有以下三种。一是整体锻件加工，二是轮毂与叶片通过焊接工艺成为一体，三是精密铸造。其中，精密铸造主要适用于小型航空发动机，特别是涡轴发动机的燃气涡轮、动力涡轮整体叶盘的制备。对于大型整体叶盘主要是采用锻件形式，将整体锻坯通过机械加工或特种加工的形式加工成整体叶盘零件。采用传统机械加工方法加工整体叶盘，是国内外应用最广、技术较为成熟的制造方式，但是这种方式加工周期长，对于发动机常用的难加工材料，机械加工方法容易产生变形，加工过程中刀具磨损严重，加工成本较高。针对传统机械加工存在的问题，逐渐出现了整体叶盘的特种加工工艺，包括电火花加工、电化学加工以及其他高能束流加工方式，如高速水切割等。采用特种加工制造整体叶盘存在加工精度低的问题，而较为成熟的电加工方式也存在电极设计制备周期长、加工成本高等问题，限制了其在工程上的广泛应用。焊接方法是将叶片和轮毂分别加工好以后，将叶片用电子束焊或线性摩擦焊的方式连接成一体，这种方式降低了整体叶