双合金整体叶盘、驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102926820 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102926820 A *CN102926820A* (21)申请号 201210406967.0 (22)申请日 2012.10.23 F01D 5/14(2006.01) B23P 15/02(2006.01) (71)申请人 中国航空动力机械研究所 地址 412002 湖南省株洲市芦淞区董家塅 (72)发明人 潘少杰 陈竞炜 曹马云 (74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限 责任公司 11240 代理人 吴贵明 张永明 (54) 发明名称 双合金整体叶盘、 驱动装置和双合金整体叶 盘的。

2、加工方法 (57) 摘要 本发明提供了一种双合金整体叶盘、 驱动装 置和双合金整体叶盘的加工方法。双合金整体叶 盘包括 ： 轮盘和设置在轮盘上的包括多个叶片的 环形叶片组， 环形叶片组和轮盘之间具有连接界 面， 多个叶片中每两个相邻的叶片之间设置有狭 槽， 狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮 盘内部的内侧端部。根据本发明的双合金整体叶 盘， 环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻 叶片之间设有狭槽， 狭槽穿过连接界面并包括位 于轮盘内的内侧端部， 每个叶片独立的设置在轮 盘上， 连接界面的周向用狭槽分隔， 在轮盘膨胀或 收缩时， 叶片周向没有约束， 可以自由随轮盘一起 膨胀或收缩， 从而能。

3、消除在热状态时由两种合金 膨胀系数差异所引起的应力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种双合金整体叶盘， 包括 ： 轮盘 （2） 和设置在所述轮盘 （2） 上的包括多个叶片 （1） 的环形叶片组， 所述环形叶片组和所述轮盘 （2） 之间具有连接界面 （6） ， 其特征在于， 所述 多个叶片 （1） 中每两个相邻的叶片 （1） 之间设置有狭槽 （3） ， 所述狭槽 （3） 由外向内穿过所 述连接界面 （6） 并包括延伸到所。

4、述轮盘 （2） 内部的内侧端部。 2. 根据权利要求 1 所述的双合金整体叶盘， 其特征在于， 所述狭槽 （3） 的宽度为 0.2mm 至 0.4mm。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的双合金整体叶盘， 其特征在于， 所述狭槽 （3） 的内侧端部 包括止裂孔 （4） ， 所述止裂孔 （4） 的直径大于所述狭槽 （3） 的宽度。 4. 根据权利要求 3 所述的双合金整体叶盘， 其特征在于， 所述止裂孔 （4） 与所述轮盘 （2） 的端面用圆弧 （5） 转接。 5. 根据权利要求 3 所述的双合金整体叶盘， 其特征在于， 所述双合金整体叶盘包括安 装于所述止裂孔 （4） 内的实心铆钉 （7）。

5、 ， 所述实心铆钉 （7） 的两端铆接于所述止裂孔 （4） 的 两端。 6. 一种驱动装置， 包括叶盘， 其特征在于， 所述叶盘为根据权利要求 1 至 5 中任一项所 述的双合金整体叶盘。 7. 根据权利要求 6 所述的驱动装置， 其特征在于， 所述驱动装置包括燃气涡轮发动机、 汽轮机或涡轮增压器。 8. 一种双合金整体叶盘的加工方法， 其特征在于， 包括 ： 步骤 a、 制造双合金整体叶盘坯体， 所述双合金整体叶盘坯体包括具有多个叶片 （1） 的 一体成型的环形叶片组和轮盘 （2） ， 所述环形叶片组和轮盘 （2） 之间具有连接界面 （6） ； 步骤 b、 在所述双合金整体叶盘坯体的所述多个。

6、叶片 （1） 中每两个相邻的叶片 （1） 之间 设置狭槽 （3） ， 所述狭槽 （3） 穿过所述连接界面 （6） 且狭槽包括位于所述轮盘 （2） 内的内侧 端部。 9. 根据权利要求 8 所述的双合金整体叶盘的加工方法， 其特征在于， 所述狭槽 （3） 的宽 度为 0.2mm 至 0.4mm。 10. 根据权利要求 8 或 9 所述的双合金整体叶盘的加工方法， 其特征在于， 所述步骤 b 还包括 ： 使所述狭槽 （3） 的所述内侧端部形成直径大于所述狭槽 （3） 宽度的止裂孔 （4） 。 11.根据权利要求10所述的双合金整体叶盘的加工方法， 其特征在于， 所述步骤b还包 括 ： 使所述止裂孔。

7、 （4） 与所述轮盘 （2） 的端面用圆弧 （5） 转接。 12. 根据权利要求 10 所述的双合金整体叶盘的加工方法， 其特征在于， 所述加工方法 还包括 ： 步骤 c、 在所述止裂孔 （4） 内安装实心铆钉 （7） ， 使所述实心铆钉 （7） 的两端铆接于所述 止裂孔 （4） 的两端。 权 利 要 求 书 CN 102926820 A 2 1/3 页 3 双合金整体叶盘、 驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法 技术领域 0001 本发明涉及驱动装置领域， 具体而言， 涉及一种双合金整体叶盘、 驱动装置和双合 金整体叶盘的加工方法。 背景技术 0002 现有技术中， 燃气涡轮发动机、 汽轮机、。

8、 涡轮增压器等驱动装置的整体叶盘一般为 整体精铸成型或机械加工成型。精铸成型的整体叶盘， 粗大的柱状晶结构使其低周循环疲 劳寿命较短， 可靠性和安全性较低， 难以满足长寿命的使用要求。 机加工成型的整体叶盘加 工周期长、 加工成本较高。 0003 双合金整体叶盘是整体叶盘发展的重要方向， 既能克服精铸成型的整体叶盘寿命 短、 可靠性和安全性低的缺点、 又能克服机加工成型的整体叶盘加工周期长、 加工成本高的 缺点。双合金整体叶盘由叶片和轮盘组成， 其中叶片为一种合金， 轮盘为另外一种合金。目 前国内的双合金整体叶盘的研究处在起步阶段， 主要的方案是叶片使用铸造合金整环铸造 成型， 轮盘为变形合金。

9、或粉末合金锻造成型， 两种合金的材料的热膨胀系数很难保证一致， 因此在热状态时， 双合金整体叶盘存在由两种合金的热膨胀系数差异引起的应力， 目前对 这一技术问题还没有理想的解决方案。 发明内容 0004 本发明旨在提供一种双合金整体叶盘、 驱动装置和双合金整体叶盘的加工方法， 以解决现有技术中在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力问题。 0005 为了实现上述目的， 本发明提供了一种双合金整体叶盘包括 ： 轮盘和设置在轮盘 上的包括多个叶片的环形叶片组， 环形叶片组和轮盘之间具有连接界面， 多个叶片中每两 个相邻的叶片之间设置有狭槽， 狭槽由外向内穿过连接界面并包括延伸到轮盘内部的内侧 。

10、端部。 0006 进一步地， 狭槽的宽度为 0.2mm 至 0.4mm。 0007 进一步地， 狭槽的内侧端部包括止裂孔， 止裂孔的直径大于狭槽的宽度。 0008 进一步地， 止裂孔与轮盘的端面用圆弧转接。 0009 进一步地， 双合金整体叶盘包括安装于止裂孔内的实心铆钉， 实心铆钉的两端铆 接于止裂孔的两端。 0010 一种驱动装置， 包括上述双合金整体叶盘。 0011 进一步地， 驱动装置包括燃气涡轮发动机、 汽轮机或涡轮增压器。 0012 一种双合金整体叶盘的加工方法， 包括 ： 步骤 a、 制造双合金整体叶盘坯体， 双合 金整体叶盘坯体包括具有多个叶片的一体成型的环形叶片组和轮盘， 环。

11、形叶片组和轮盘之 间具有连接界面 ； 步骤 b、 在双合金整体叶盘坯体的多个叶片中每两个相邻的叶片之间设 置狭槽， 狭槽穿过连接界面且狭槽包括位于轮盘内的内侧端部。 0013 进一步地， 狭槽的宽度为 0.2mm 至 0.4mm。 说 明 书 CN 102926820 A 3 2/3 页 4 0014 进一步地， 步骤 b 还包括 ： 使狭槽的内侧端部形成直径大于狭槽宽度的止裂孔。 0015 进一步地， 步骤 b 还包括 ： 使止裂孔与轮盘的端面用圆弧转接。 0016 进一步地， 加工方法还包括 ： 步骤 c、 在止裂孔内安装实心铆钉， 使实心铆钉的两 端铆接于止裂孔的两端。 0017 根据本。

12、发明的双合金整体叶盘， 环形叶片组和轮盘形成整体并在每两个相邻叶片 之间设有狭槽， 狭槽穿过连接界面并包括位于轮盘内的内侧端部， 每个叶片独立的设置在 轮盘上， 连接界面的周向用狭槽分隔， 在轮盘膨胀或收缩时， 叶片周向没有约束， 可以自由 随轮盘一起膨胀或收缩， 从而能消除在热状态时由两种合金膨胀系数差异所引起的应力。 0018 进一步地， 在狭槽的内侧端部设计有止裂孔， 可以避免狭槽的内侧端部产生应力 集中。 更进一步地， 在止裂孔两端与轮盘转接处用圆弧来过渡， 可以避免止裂孔两端产生应 力集中。 0019 进一步地， 使用实心铆钉来堵塞止裂孔， 可以避免由于止裂孔连通叶盘前后两端 引起的。

13、气体的泄漏。 附图说明 0020 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0021 图 1 为根据本发明的一种双合金整体叶盘的局部断面结构示意图。 具体实施方式 0022 需要说明的是， 在不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。 0023 如图 1 所示， 本实施例中的双合金整体叶盘包括轮盘 2、 设置于轮盘 2 上的包括多 个叶片 1 的环形叶片组， 在环形叶片组和轮盘 2 之间具有连接界面 6。每两个相邻叶片。

14、 1 之 间设置有狭槽 3， 狭槽 3 由外向内穿过连接界面 6 并包括延伸到轮盘 2 内部的内侧端部。 0024 上述狭槽 3 的宽度范围优选地为 0.2mm 至 0.4mm。在本实施例中的双合金整体叶 盘中的狭槽 3 的宽度为 0.3mm。 0025 考虑到狭槽 3 的内侧端部易产生应力集中， 因此狭槽 3 内侧端部加工了止裂孔 4。 其中止裂孔 4 的直径大于狭槽 3 的宽度。另外， 为了避免止裂孔两端产生应力集中， 上述止 裂孔 4 与轮盘 2 端面用圆弧 5 转接。 0026 由于止裂孔4可能导致轮盘2前后两端连通， 会引起气体泄漏， 可根据需要将上述 止裂孔 4 堵死。具体如下 ：。

15、 在上述止裂孔 4 内部安装实心铆钉 7， 并将实心铆钉 7 的两端分 别铆接于上述止裂孔 4 的两端以避免实心铆钉 7 脱落。这样， 每个叶片 1 成为一个单独的 零件设置在轮盘 2 上， 连接界面 6 周向被狭槽 3 分隔， 最终形成沿轮盘周向设置的多个小段 面， 从而叶片 1 可以自由随轮盘 2 一起膨胀或收缩。 0027 本发明提供一种驱动装置， 包括上述的双合金整体叶盘。上述驱动装置可以包括 燃气涡轮发动机、 汽轮机或涡轮增压器。 0028 本发明还提供了一种制造双合金整体叶盘的加工方法， 包括 ： 0029 步骤 a、 制造双合金整体叶盘坯体， 上述双合金整体叶盘坯体包括具有多个叶。

16、片 1 说 明 书 CN 102926820 A 4 3/3 页 5 的一体成型的环形叶片组和轮盘 2， 环形叶片组和轮盘 2 之间具有连接界面 6 ； 0030 步骤b、 在上述双合金整体叶盘坯体的多个叶片1中每两个相邻的叶片1之间设置 狭槽 3， 狭槽 3 穿过连接界面 6 且狭槽 3 的内侧端部位于轮盘 2 内。在该步骤中优选地使狭 槽 3 的内侧端部形成直径大于狭槽 3 的宽度的止裂孔 4。更优选地使止裂孔 4 与轮盘 2 的 端面用圆弧 5 转接。 0031 在设置止裂孔 4 的情况下， 优选地还包括步骤 c、 在止裂孔 4 内安装实心铆钉 7， 使 实心铆钉 7 的两端铆接于止裂孔。

17、 4 的两端。 0032 从以上的描述中， 可以看出， 本发明上述的实施例实现了如下技术效果 ： 0033 双合金整体叶盘的每个叶片成为一个单独的零件设置在轮盘上， 连接界面周向用 狭槽分隔， 在轮盘膨胀时或缩收时， 叶片周向没有约束， 可以自由随轮盘一起膨胀或缩收， 能消除由两种合金的热膨胀系数差异引起的应力。 0034 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修 改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102926820 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102926820 A 6 。