用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法

摘要

本发明涉及用于组装涡轮机喷管的两个叶片(21、23)的方法，该方法包括：彼此面对面地定位第一叶片(21)的第一表面(20)和第二叶片(23)的第二表面(22)，所述第一表面(20)和第二表面(22)彼此间隔组装间隙(E)；第一表面(20)和第二表面(22)的蒸汽相铝化，以填充组装间隙(E)。

权利要求

1.一种用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，该方法包括：-彼此面对面地定位第一叶片(21)的第一表面(20)和第二叶片(23)的第二表面(22)，所述第一表面(20)和第二表面(22)彼此间隔组装间隙(E)；

-在第一表面(20)和第二表面(22)中植入焊珠，以维持在定位步骤(15)和铝化步骤(17)之间的定位；

-第一表面(20)和第二表面(22)的蒸汽相铝化(17)，以填充组装间隙(E)。

2.根据权利要求1所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：它包括在铝化步骤(17)之后的扩散步骤(18)。

3.根据权利要求1所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：它包括在定位步骤(15)之前沉积有利于铝化的层的步骤(13)。

4.根据权利要求3所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：通过电解途径获得该层。

5.根据权利要求3所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：通过物理蒸汽沉积获得该层。

6.根据权利要求1所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，包括在定位步骤(15)之前的第一表面(20)和第二表面(22)的表面处理步骤(12)。

7.根据权利要求6所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：表面处理(12)包括在超声搅拌下用丙酮脱脂第一表面(20)和第二表面(22)。

8.根据权利要求1所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：它包括在定位步骤(15)之前掩模第一叶片(21)的至少一个区域的步骤(11)。

9.根据权利要求1所述的用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法(10)，其特征在于：它包括在定位步骤(15)之前确定组装间隙(E)的步骤(14)。

说明书

用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及航空学的通常领域。它涉及制造喷管叶片的方法，并且更特别地涉及用于组装形成喷管的两个叶片的方法。

背景技术

[0002] 目前的铸造专有技术不能获得单件单晶喷管。因此，常规地组装两个分别地铸造的叶片以形成喷管。通常地，通过铜焊/扩散方法进行组装，这是超合金制造的部件组装的最广泛使用的方法。

[0003] 铜焊/扩散技术在于使用粉末或条带形式的放置在要连接在一起的部件之间的填料金属来组装部件，通常地金属部件。填料金属的熔化温度低于要连接在一起的部件的熔化温度。第一步，称为铜焊，在于使部件和填料金属受到铜焊温度。确定铜焊温度，以低于要连接在一起的部件的熔化温度。分阶段地进行温度的增加以达到铜焊温度。然后，在铜焊温度，维持部件和填料金属几十分钟。在铜焊期间，在形成连接两个部件的铜焊连接的区域中发生原子扩散。第二步，称为扩散步骤，在于在可控的环境下，在熔炉中进行扩散热处理几小时，以确保位于铜焊连接水平的材料的充足的均质化。

[0004] 鉴于运转中涡轮机部件受到的严重热动力学条件，用于组装两个叶片的最适合的填料金属具有组分NiCoSiB1060。这种填料金属的特性是它包含硅和硼，它们确保待要组装的叶片之间优良的化学结合。

[0005] 然而，这种成分的主要缺点是低机械和环境抗性的区域的形成。环境抗性考虑为意指抵抗氧化或腐蚀的能力。然而，这种类型的机械和环境损害是非常有害的，导致铜焊连接的加速降解以及导致两个叶片的解体。

[0006] 破裂通常位于距离铜焊连接小于1毫米处，但是罕见地在连接上。这种定位与连接的两侧上扩散现象有关，其可以超过一百微米。当构成叶片的超合金具有颗粒连接时，扩散显著地加剧，因为这是多晶超合金情况。

发明内容

[0007] 本发明通过提出用于组装两个叶片的方法，避免低的机械和环境抗性的区域的形成，对前述问题提供了方案。

[0008] 本发明由此实质上涉及用于组装涡轮机喷管的两个叶片的方法，包括：

[0009] -彼此面对面地定位第一叶片的第一表面和第二叶片的第二表面，所述第一表面和第二表面彼此间隔组装间隙，

[0010] -第一表面和第二表面的蒸汽相铝化，以填充组装间隙。

[0011] 根据本发明的方法包括铝化步骤。铝化技术通常用于保护部件免受氧化。该技术是公知的，特别地可以进行参考文献FR1433497。它在于在室中放置要保护的部件，该室中循环包含铝化合物的气态混合物，诸如卤化物，以及稀释气体或运载气体。通过卤素，例如氯或氟与包含铝的金属供体，例如铝的金属合金之间反应产生卤化物，该铝的金属合金具有一种或多种要保护部件的材料的金属成分。运载气体确保稀释和气态混合物的推动，以带卤化物接触部件，以在其表面上形成沉积物、涂层。所形成的涂层具有保护免受氧化的特性。可以注意到通常所用的运载气体是氩气。

[0012] 在铝化步骤期间，铝的均质沉积形成在第一叶片上和第二叶片上，并且显著地在第一表面上和第二表面上。在铝化步骤结束时，通过这些沉积物填充最初的组装间隙。

[0013] 根据本发明的方法由此能够实现叶片之间的化学连接，使得包含硅或硼的填料金属的使用不再必要。因此，避免了由于硼或硅所引起的低的机械和环境抗性的区域的形成。

[0014] 而且，另外的优点是在铝化步骤结束时，通过组装两个叶片所形成的喷管覆盖有抗氧化涂层。

[0015] 除了前面段落中已经提到的特征，根据本发明的方法可以具有单独考虑的或者根据其任何技术上可能组合的下面的一个或多个另外的特征。

[0016] 在非限制性实施方式中，该方法包括在定位步骤和铝化步骤之间，在第一表面和第二表面中植入焊珠的步骤，以维持定位。在非限制性实施方式中，所述焊珠由镍组成。

[0017] 在非限制性实施方式中，该方法包括铝化步骤之后的扩散步骤。这使得它可以避免过化学计量的铝相的形成。实际上，这种相是易碎的。

[0018] 在非限制性实施方式中，该方法包括沉积有利于铝化的层的步骤。该层意欲有利于铝的沉积。

[0019] 在非限制性实施方式中，通过电解途径，例如铂或钯的电解途径获得该层。

[0020] 在非限制性实施方式中，通过物理蒸汽沉积获得该层。

[0021] 在非限制性实施方式中，根据本发明的该方法包括在定位步骤之前的步骤：第一表面和第二表面的表面处理。该表面制备用于准备和清洁第一和第二表面，以有利于铝化。

[0022] 在非限制性实施方式中，表面处理包括在超声搅拌下，用丙酮脱脂第一表面和第二表面。

[0023] 在非限制性实施方式中，表面处理包括组成第一叶片和第二叶片的金属的表面氧化物的化学溶解。

[0024] 在非限制性实施方式中，该方法包括在定位步骤之前，掩模第一叶片的至少一个区域的步骤。这使得可以避免在喷管的一些区域上，例如在叶片根部铝的沉积。

[0025] 在非限制性实施方式中，该方法包括在定位步骤之前，确定组装间隙的步骤。实际上，铝的结合剂层不必太厚，以避免机械特性的降低。可以注意到根据时间、温度和压力参数的沉积厚度的演变遵循抛物线定律。组装间隙具有几十微米的数量级。

[0026] 通过阅读下面描述以及通过检查所附的附图将更好地理解本发明和其不同的应用。

附图说明

[0027] 附图仅仅为了示意性目的呈现，决不限制本发明。附图表示：

[0028] 在图1中，喷管的第一叶片的示意性表示。

[0029] 在图2中，喷管的第二叶片的示意性表示。

[0030] 在图3中，图1的第一叶片和图2的第二叶片的连接形成的喷管的示意性表示。

[0031] 在图4中，用于组装根据本发明的非限制性实施方式的方法的步骤的示意性表示。

具体实施方式

[0032] 除非另外陈述，不同图中出现的相同元件具有单个的附图标记。

[0033] 参考图1、2、3，根据本发明的方法的目的是组装第一叶片21的第一表面20和第二叶片23的第二表面22，以形成涡轮机喷管24，例如，在民用或军用发动机中所用的高压涡轮机的喷管。在高压和低压涡轮机中所使用的合金是镍基超合金。然而，根据本发明的方法还可应用于钴基超合金。

[0034] 该方法实施蒸汽相铝化步骤，如此后所详述的。

[0035] 参考图4，根据本发明的该方法10包括下列步骤：

[0036] -根据第一步骤11，掩模第一叶片21的至少一个区域和/或第二叶片23的一个区域。实际上，保护一些敏感区域，例如叶片根部免受铝化是重要的。可以注意到第一步骤是可选的：在本发明的另一个实施方式中不存在该步骤。所用的掩模是覆盖一些区域以及确保对铝化密封的金属元件。可以使用现有技术中常规地使用的掩模，因为根据本发明的蒸汽相铝化的温度等于常规铝化的温度。

[0037] -根据第二步骤12，第一表面20和第二表面22的表面处理。表面处理用于准备组装的表面。表面处理例如包括在超声搅拌下用丙酮简单的脱脂，或者替代地组成第一叶片21和第二叶片23的金属的表面氧化物的溶解。化学溶解包括在碱性浴中氧化物的调节，接着通过酸的化学活化，然后在碱性浴中漂白。可以注意到该第二步骤是可选的：在本发明的另一个实施方式中不存在该步骤。也可以注意到在另一个实施方式中，在第一步骤11之前进行第二步骤12。

[0038] -根据第三步骤13，有利于铝化的层的沉积。例如，通过铂或钯或已知的有利于铝沉积的任何其它组合的电解途径获得沉积。也可以通过物理蒸汽沉积来沉积层，或者采用条带形式。可以注意到该第三步骤是可选的：在本发明的另一个实施方式中不存在该步骤。

[0039] -根据第四步骤14，组装间隙E的确定，所述组装间隙E对应于当所述第一表面和第二表面被彼此面对面地定位，以经受铝化时，分开第一叶片21的第一表面20和第二叶片23的第二表面22的距离。根据组成叶片的材料、叶片的形状、铝化处理条件等确定组装间隙E。组装间隙E具有几十微米的数量级，它是例如包括在三十和一百五十微米之间。组装间隙E例如是从四十到五十微米，这是保留用于镍基合金的铜焊-扩散操作的通常数量级。

[0040] -根据第五步骤15，彼此面对面地定位第一叶片21的第一表面20和第二叶片23的第二表面22，所述第一表面和第二表面彼此间隔组装间隙E。

[0041] -根据第六步骤16，在第一表面20和第二表面22中植入焊珠，以维持定位。在镍基超合金的情况下，焊珠由镍组成。焊珠的数量和间隔取决于要组装的叶片的形状。通过贮存在电容器中的焊接电流操作该技术。电容器的放电以非常快的脉冲释放电流。因此，可以在极端短的时间流逝中产生几个100kA的极端焊接电流，在镍焊珠的情况下，这可以熔化它们，这样在组装之前所述焊珠维持在表面适合位置中。

[0042] -根据第七步骤17，第一表面和第二表面的蒸汽相铝化，以填充组装间隙E。该步骤包括下列子步骤：

[0043] ο在热化学设备中放置第一叶片21、第二叶片23和焊珠所形成的组件。在该热化学设备中，称为室，循环包含铝化合物的气态混合物，诸如卤化物和稀释气体或运载气体。通过例如，基于氯和/或氟的卤素与包含铝的金属供体，例如铝的金属合金之间反应产生卤化物，该铝的金属合金具有一种或多种要保护部件的材料的金属成分。在本发明的实施方式中，金属供体包含具有重量组分CrAl20或CrAl30的铝。在本发明的另一个实施方式中，供体是如文献FR2950364中描述的三元或四元胶接剂。在这种情况下，除了铝以外，可以获得与反应元素(诸如铪、锆等)的掺杂，认为对氧化抗性有益。在本发明的实施方式中，卤素是氟，并且所产生的卤化物具有组分NH4F或HF。在本发明的实施方式中，卤素是氯，并且所产生的卤化物具有组分NH4Cl。在实施方式中，所用的稀释气体是氩气。在实施方式中，室中氩气的部分压力是100毫巴的数量级。该压力有利地是低限值。可以注意到为了最优化铝化，在稀释气体(以巴计)的部分压力，室的有用体积(以dm3计)与卤化物的量(以克计)之间发现折衷是重要的。在实施方式中，操作范围包括在10-2和140g/巴/dm3之间。更精确地，在实施方式中，操作范围包括在0.1和20g/巴/dm3之间

[0044] ο室中组件的热处理。在不进行第三步骤的实施方式中，在1100摄氏度的温度进行热处理6小时。在进行第三步骤的实施方式中，在1080摄氏度的温度进行热处理6小时。这些温度条件和持续时间不是限制性的。在另一个实施方式中，温度包括在950和1200摄氏度之间。在另一个实施方式中，热处理的持续时间包括在2和12小时之间。在热处理结束，在第一表面20和第二表面22上获得铝的均质沉积物25，所述沉积物25填充组装间隙E。因此，由于沉积物25，两个叶片21、23组装在一起。

[0045] -根据第八步骤18，扩散处理以避免过化学计量数量的铝化镍相的形成，这是易碎的。在实施方式中，在1100摄氏度的温度，在真空下进行扩散处理1小时或以上的持续时间。可以注意到该第八步骤是可选的，在本发明的另一个实施方式中不存在该第八步骤。

[0046] 该方法由此在于在铝化镍涂层形成期间组装叶片。这种类型的组装在机械抗性方面以及在氧化抗性方面具有有益的特征。