添加製造的葉片盤的製作方法

2023-06-10 07:58:36 1

本主題大體上涉及沿互鎖過渡區(interlockingtransitionzone)連結兩個構件的添加製造方法。

背景技術：

在製造中，通常合乎需要的是連結兩個或更多個構件來產生單個部件。然而，連結構件的當前方法通常導致較差的機械性質，不論這些構件是否由相同或不類似的材料製成。

例如，連結兩個構件的現有技術的方法可包括金屬熔化過程，如焊接或硬釺焊，使用機械緊固件如鉚釘或螺釘，或施加結構粘合劑和使其固化。這些接頭可展現較差的物理性質，並且提供弱機械聯結，如較差的剪切聯結或粘合。由於那些區域中的集中應力，故這些接頭還可傾向於沿材料過渡線或平面的裂縫開始和傳播。

此外，在一些應用中，合乎需要的是具有允許連結構件之間的一些相對移動的接頭。例如，不是柔韌或柔性的兩個或更多個構件之間的接頭可展現關於接頭的疲勞耐久性、抗衝擊性和總體壽命的問題。在其中構件或連結材料具有不同熱膨脹係數的情況下，不允許相對移動的接頭不可補償熱增長失配，因此導致接頭在某些溫度環境中的失效。

此外，在連結構件之間延伸的冷卻孔可為合乎需要的。然而，取決於接頭和構件的方位和構造，不可為可能的是，使用當前的方法(如，鑽孔或機加工)在不損害接頭的完整性的情況下形成冷卻孔。不可為可能的是，例如在孔在接頭自身內的情況下，或在鑽取孔可另外弱化接頭的情況下，產生冷卻孔。

因此，具有改進的結構完整性的連結兩個或更多個構件的方法是合乎需要的。更具體而言，用於形成允許構件之間的相對移動或包括冷卻孔(如果期望)，同時仍提供強機械聯結的接頭的方法將是特別有用的。

技術實現要素：

本發明的方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可從描述為明顯的，或者可通過本發明的實踐學習。

在本公開內容的一個示例性實施例中，提供了一種用於燃氣渦輪發動機的葉片盤(bladeddisk)。葉片盤包括轉子盤、多個轉子葉片、以及互鎖過渡區。轉子盤包括經由添加製造形成的第一材料的多個熔合層，且限定外輪緣。多個轉子葉片包括經由添加製造形成的第二材料的多個熔合層。互鎖過渡區包括分別從轉子盤的外輪緣和多個轉子葉片交替地延伸的多個凸起，以不可拆卸地聯接轉子盤和多個轉子葉片。

在本公開內容的又一個實施例中，提供了一種使用添加製造形成葉片盤的方法。該方法包括經由添加製造熔合第一材料的多個層來形成限定外輪緣的轉子盤。該方法還包括經由添加製造熔合第二材料的多個層來形成多個轉子葉片。另外，該方法包括通過形成互鎖過渡區來不可拆卸地聯接轉子盤和多個轉子葉片，互鎖過渡區包括分別從轉子盤和多個轉子葉片交替地延伸的多個凸起。

在本公開內容的再一個實施例中，提供了一種轉子葉片。轉子葉片包括從平臺延伸的燕尾部，燕尾部和平臺包括經由添加製造形成的第一材料的多個熔合層。轉子葉片還包括翼型件，其包括經由添加製造形成的第二材料的多個熔合層。互鎖過渡區包括分別從平臺和翼型件交替地延伸的多個凸起，以不可拆卸地聯接平臺和翼型件。

本發明的第一技術方案提供了一種用於燃氣渦輪發動機的葉片盤，包括：轉子盤，其包括經由添加製造形成的第一材料的多個熔合層，其中所述轉子盤限定外輪緣；多個轉子葉片，其包括經由添加製造形成的第二材料的多個熔合層；以及互鎖過渡區，其包括分別從所述轉子盤的所述外輪緣和所述多個轉子葉片交替地延伸的多個凸起，以不可拆卸地聯接所述轉子盤和所述多個轉子葉片。

本發明的第二技術方案是在第一技術方案中，所述多個凸起中的每一個均允許所述轉子盤和所述多個轉子葉片之間的相對運動中的變化。

本發明的第三技術方案是在第一技術方案中，所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的相鄰凸起的至少一部分防止或限制所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的相對運動。

本發明的第四技術方案是在第一技術方案中，所述互鎖過渡區限定流體通道，所述流體通道構造成提供所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的流體連通。

本發明的第五技術方案是在第一技術方案中，所述第一材料為第一金屬合金，以及所述第二材料為第二金屬合金。

本發明的第六技術方案是在第一技術方案中，硬釺焊接頭位於所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間以用作粘合劑。

本發明的第七技術方案提供了一種使用添加製造形成葉片盤的方法，所述方法包括：經由添加製造熔合第一材料的多個層來形成轉子盤，其中所述轉子盤限定外輪緣；經由添加製造熔合第二材料的多個層來形成多個轉子葉片；以及通過形成互鎖過渡區來不可拆卸地聯接所述轉子盤和所述多個轉子葉片，所述互鎖過渡區包括分別從所述轉子盤和所述多個轉子葉片交替地延伸的多個凸起。

本發明的第八技術方案是在第七技術方案中，經由添加製造熔合第一材料的多個層來形成轉子盤包括連續地沉積所述第一材料的層，以及其中經由添加製造熔合第二材料的多個層來形成多個轉子葉片包括連續地沉積所述第二材料的層。

本發明的第九技術方案是在第七技術方案中，通過形成互鎖過渡區來不可拆卸地聯接所述轉子盤和所述多個轉子葉片包括將所述第一材料和所述第二材料的層連續地沉積到所述轉子盤上。

本發明的第十技術方案是在第七技術方案中，所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的相鄰凸起的至少一部分防止或限制所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的相對運動。

本發明的第十一技術方案是在第七技術方案中，所述互鎖過渡區限定流體通道，所述流體通道構造成提供所述轉子盤與所述多個轉子葉片之間的流體連通。

本發明的第十二技術方案是在第七技術方案中，所述轉子盤與所述多個轉子葉片由環氧樹脂製成，且熔合是交聯過程。

本發明的第十三技術方案是在第七技術方案中，所述轉子盤與所述多個轉子葉片由陶瓷材料製成，且熔合是燒結過程。

本發明的第十四技術方案是在第七技術方案中，所述轉子盤與所述多個轉子葉片由粉末金屬製成，且熔合是熔化過程。

本發明的第十五技術方案提供了一種轉子葉片，包括：燕尾部，其從平臺延伸，所述燕尾部和所述平臺包括經由添加製造形成的第一材料的多個熔合層；翼型件，其包括經由添加製造形成的第二材料的多個熔合層；以及互鎖過渡區，其包括分別從所述平臺和所述翼型件交替地延伸的多個凸起，以不可拆卸地聯接所述平臺和所述翼型件。

本發明的第十六技術方案是在第十五技術方案中，所述平臺和所述翼型件之間的相鄰凸起的至少一部分防止所述平臺和所述翼型件之間的相對運動。

本發明的第十七技術方案是在第十五技術方案中，所述互鎖過渡區限定流體通道，所述流體通道構造成提供所述平臺和所述翼型件之間的流體連通。

本發明的第十八技術方案是在第十五技術方案中，所述燕尾部構造成被接收在轉子盤的外輪緣上形成的多個凹口中的一個中。

本發明的第十九技術方案是在第十八技術方案中，所述轉子盤包括第三材料的多個熔合層。

本發明的第二十技術方案是在第十九技術方案中，所述第一材料為第一金屬合金，所述第二材料為第二金屬合金，以及所述第三材料為第三金屬合金。

本發明的這些及其它的特徵、方面和優點將參照以下描述和所附權利要求變得更好理解。併入在本說明書中並且構成本說明書的部分的附圖示出了本發明的實施例，並且連同描述用於闡釋本發明的原理。

附圖說明

包括針對本領域技術人員的其最佳模式的本發明的完整且開放的公開在參照附圖的說明書中闡述，在該附圖中：

圖1為按照本公開的示例性實施例的互鎖過渡區的透視圖，其中第一構件和第二構件示為分開來提供凸起的清楚視圖；

圖2為根據示例性實施例的具有軸和球柄凸起的互鎖過渡區的側視圖；

圖3為根據示例性實施例的具有梯形凸起的互鎖過渡區的側視圖；

圖4為根據示例性實施例的具有長形軸和球柄凸起的互鎖過渡區的側視圖；

圖5為根據示例性實施例的具有軸和球柄凸起的互鎖過渡區的側視圖，其中硬釺焊材料用作第一構件與第二構件之間的粘合劑；

圖6為根據示例性實施例的具有延伸穿過的冷卻孔的非平面互鎖過渡區的側視圖；

圖7為根據示例性實施例的具有延伸穿過的冷卻孔的互鎖過渡區的透視截面視圖；

圖8為根據本主題的示例性實施例的燃氣渦輪發動機的示意性截面視圖；

圖9為根據本發明的實施例的在燃氣渦輪發動機中使用的示例性葉片盤類型的透視圖；

圖10為圖9的示例性葉片盤的俯視圖，且示出了根據本發明的實施例的各個葉片如何可與轉子盤一體地形成；

圖11為根據本發明的實施例的多個轉子葉片可附接至其以形成多個構件葉片盤的示例性轉子盤的透視圖；以及

圖12為根據本發明的實施例的可附接至圖11的示例性轉子盤以形成多個構件葉片盤的單個轉子葉片的俯視圖。

本說明書和附圖中的附圖標記的重複使用旨在表示本發明的相同或相似的特徵或元件。

零件列表

10互鎖過渡區

12第一構件

14第二構件

16凸起

18軸

20球柄

22第一構件表面

24第二構件表面

26間隙

28梯形凸起

30長形凸起

32長形軸

34相對運動箭頭

36接頭粘合層

38冷卻孔

110渦扇噴氣發動機

112縱向或軸向中心線

114風扇區段

116芯部渦輪發動機

118外殼

120入口

122低壓壓縮機

124高壓壓縮機

126燃燒區段

128高壓渦輪

130低壓渦輪

132噴氣排氣區段

134高壓軸/轉軸

136低壓軸/轉軸

138風扇

140葉片

142盤

144前緣

146末梢

148促動組件

150動力齒輪箱

152可旋轉的輪轂

154風扇殼或機艙

156出口導嚮導葉

158下遊區段

160旁通空氣流通路

162空氣

164入口

166空氣的第一部分

168空氣的第二部分

170燃燒氣體

172定子導葉

174渦輪轉子葉片

176定子導葉

178渦輪轉子葉片

180噴氣噴嘴排氣

182風扇噴嘴排氣區段

184熱氣體路徑

200葉片盤

202轉子葉片

204轉子盤

206外輪緣

208內孔

210腹板

212鑽孔

218轉子盤

220轉子葉片

222槽口

224翼型件

226平臺

228燕尾部

230根部

232末梢

234前緣

236後緣

238外表面(平臺)。

具體實施方式

現在將詳細參照本發明的實施例，其一個或更多個實例在附圖中示出。各個實例經由闡釋本發明提供，而不限制本發明。實際上，對本領域技術人員而言將顯而易見的是，可在本發明中作出各種改型和變型，而不脫離本發明的範圍或精神。例如，示為或描述為一個實施例的部分的特徵可與另一個實施例一起使用以產生又一個實施例。因此，意圖是，本發明覆蓋歸入所附權利要求和它們的等同物的範圍內的此類改型和變型。

添加製造技術實現通過典型地沿豎直(y)方向逐點、逐層建造物體的複雜物體的製造。儘管以下論述涉及材料的添加，但本領域技術人員將認識到，本文中公開的方法和結構可利用任何添加製造技藝或技術實踐。例如，本發明的實施例可使用層添加過程、層減去過程或混合過程。在一些實施例中，本文中公開的方法和結構可提供由互鎖過渡區10連結且由一種或更多種材料的連續沉積層形成的兩個或更多個構件。

本公開的實施例提供了用於使用添加製造技術連結兩個或更多個構件的方法和結構。在這點上，多個構件可產生，其為獨立實體，但產生有它們的構造中的互鎖特徵以有效地形成機械"根部"，其橫跨聯結區域到達，由此阻止拆卸和橫跨過渡區傳送結構負載。所得的接頭可為平面或非平面的，並且可展現改進的機械強度和粘合。互鎖材料過渡區例如還可用於將高抗衝擊保護塗層裝固於基礎材料。此外，互鎖特徵可間隔開，以容許構件之間的小範圍運動，並且接頭可具有一體的冷卻孔或通路。

現在參照附圖，圖1示出了根據本公開的示例性實施例的互鎖過渡區10的透視圖，其中第一構件12和第二構件14示為分開來提供多個凸起16的清楚視圖。如所示，互鎖過渡區10可在由x-z平面限定的平面區域中延伸。值得注意地，附圖中僅示出了互鎖過渡區10，但本領域技術人員將認識到，第一構件12和第二構件14可為使用添加製造技術製造的任何簡單或複雜的物體。此外，第一構件12和第二構件14和連接它們的互鎖過渡區10可縮放至任何尺寸。例如，各個凸起16可在截面中範圍從幾納米到若干釐米或更大。假定其多功能性和可縮放性，用於使用添加製造技術連結兩個或更多個構件的當前公開的方法和結構可在各種應用和技術領域中實踐。

圖2為根據一個示例性實施例的具有軸18和球柄20凸起16的互鎖過渡區10的側視圖。如所示，第一構件12和第二構件14中的各個包括分別從第一構件表面22和第二構件表面24延伸的多個凸起16。儘管所示實施例示出了沿大致垂直方向延伸的各個凸起16，但本領域技術人員將認識到，在其它實施例中，各個凸起16可相對於構件表面22,24成任何角製造。各個凸起16包括軸18，其具有位於其遠側端部處的球柄20。在圖1和2中所示的實施例中，軸18為圓柱形的，並且球柄20為球形的。然而，在一些實施例中，軸18可改為具有為正方形、矩形、橢圓形、不規則形狀或任何其它適合形狀的截面，並且可處於共同或不同的長度。類似地，球柄20可為正方形、長方形或任何其它適合形狀。

多個凸起16可從第一構件12和第二構件14交替地延伸，以形成沿縱向方向(x)和側向方向(z)兩者延伸的互鎖過渡區10。在一些實施例中，球柄20的直徑大於軸18的直徑，並且軸18沿第一構件12和第二構件14間隔，使得球柄20可配合在相鄰軸18之間。以該方式，多個凸起16形成互鎖過渡區10，其機械地聯接第一構件12和第二構件14。由於互鎖過渡區10可使用添加製造逐層列印，故所得的互鎖過渡區10不可拆卸地聯接第一構件12和第二構件14。在這點上，第一構件12和第二構件14連結成使得它們可不通過非破壞手段分開。在一些實施例中，相鄰凸起16的至少一部分可防止構件12,14之間的相對運動。如下文更詳細闡釋的，在其它實施例中，軸18的間距可調整成允許多個凸起16的相對移動，並且向互鎖過渡區10提供一些柔性。

在一些示例性實施例中，凸起16可具有不同形狀。在這點上，多個凸起16可為不規則形狀，並且各個凸起16可填充相鄰凸起16之間的整個區域，或者可留下間隙或小空隙26。例如，如圖3中所示，凸起16可為梯形凸起28。在這點上，各個梯形凸起28具有分別鄰近第一構件12或第二構件14的窄截面。梯形凸起28的截面區域在梯形凸起28遠離第一構件12或第二構件14朝梯形凸起28的遠側端部(其中截面為最大的)延伸時變得更大。

現在具體參照圖4的實施例，多個凸起16可為長形凸起30。在這點上，長形凸起30可具有長形軸32，或者可另外製造成允許第一構件12與第二構件14之間的一些相對運動。例如，長形軸32可允許第一構件12和第二構件14關於彼此沿z方向(如由箭頭34指示)滑動，直到相鄰的球柄20與彼此接觸。類似地，在一些實施例中，多個凸起16的間距可增大，以便容許在x,y和z平面中的小範圍的運動，以及繞著x,y和z軸線的旋轉。如本領域技術人員將認識到的，多個凸起16的尺寸、形狀和間距可針對任何特定應用調整成按需要容許或約束運動。

現在具體參照圖5，互鎖過渡區10的一些實施例可具有粘合劑36或其它材料，其設置在第一構件表面22與第二構件表面24之間，以便進一步確保強聯結。該粘合劑層36可為例如環氧樹脂或固化樹脂，或者接頭可通過將硬釺焊填充材料引入在第一構件12與第二構件14之間來產生。作為備選，粘合劑層36可為第一構件12與第二構件14之間的另一添加製造的層，並且可由適合於用在添加製造過程中的任何材料製成，如下文所論述。以該方式，粘合劑層36可改進互鎖過渡區10的機械聯結強度。

在一些情況下，合乎需要的是包括冷卻孔38，其延伸穿過互鎖過渡區10以提供第一構件12與第二構件14之間和/或互鎖過渡區10內的冷卻流體的連通。圖6示出了具有一體的冷卻孔38的非平面互鎖過渡區10的側視圖。圖7為具有一體的冷卻孔38的互鎖過渡區10的透視截面視圖。在這些示例性實施例中，冷卻孔38可通過在添加製造過程期間選擇性地沉積材料以形成通路或冷卻孔38而形成穿過構件。冷卻孔38可在內部延伸穿過互鎖過渡區10，使得它們是整裝的並且不暴露於連結構件的任何外表面。此外，冷卻孔38可具有任何形狀或尺寸，並且可置於任何位置。例如，儘管圖6和7中繪出的冷卻孔38是線性的並且從第一構件12筆直地延伸穿過互鎖過渡區10至第二構件14，但冷卻孔38可改為是彎曲的或蛇線的。

本文中公開的添加製造過程使得第一構件12和第二構件14能夠由多種材料中的任一種製成。各個構件可由相同材料或不同材料製成。實際上，甚至單個構件可包括不同材料的多層。在一些實施例中，第一構件12可為第一部件，並且第二構件14可為第二部件，使得互鎖過渡區10產生多部件組件。此外，本領域技術人員將認識到，本文中所述的方法和結構不需要限於兩個構件，而是可用於連結多於兩個構件。在一些實施例中，第一構件12可為基礎材料，並且第二構件14可為保護塗層。例如，第二構件14可為熱障塗層或熱障塗層的聯結塗層，以向第一構件12提供改進的熱耐久性。在其它實施例中，保護塗層可為展現高抗衝擊性的非常耐久的材料。以該方式，保護塗層可保護下覆構件免受衝擊損壞並且延長其壽命。

如上文所指示，第二構件14可為保護塗層，如熱障塗層(tbc)系統或環境阻隔塗層(ebc)系統。此類tbc和ebc系統可大體上包括覆蓋第一構件12的外表面的聯結層，以及設置在聯結層之上的熱障層。如大體上理解的，聯結層可由設計成抑制下覆的第一構件12的氧化和/或腐蝕的抗氧化金屬材料形成。例如，在若干實施例中，聯結層可由包括"mcraly"的材料形成，其中"m"代表鐵、鎳或鈷，或者來自鋁化物或貴金屬鋁化物材料(例如，鋁化鉑)。類似地，熱障層可由耐高溫材料形成，以便提高第一構件12的操作溫度能力。例如，在若干實施例中，熱障層可由各種已知的陶瓷材料形成，如由氧化釔、氧化鎂或其它貴金屬氧化物部分或完全穩定的氧化鋯。

此外，通過使用上文公開的方法和結構來產生互鎖過渡區10，tbc和ebc系統的聯結層可完全消除。在這點上，聯結層典型地用於tbc和ebc系統中，以便提供第一構件12與熱障塗層之間的中間層，以補償熱失配，即，第一構件12和熱障塗層可具有不同熱膨脹係數，在置於高溫環境中時在材料以不同速率增長時引起應力。聯結層提供附加機械強度和粘合來確保熱失配不導致聯結區域失效。然而，如上文所論述，多個凸起16形成互鎖過渡區10，其提供構件之間的強機械聯結和改進的粘合。因此，如果互鎖過渡區10將保護熱障塗層聯接於第一構件12，則聯結層可完全消除，並且組件可仍耐受高溫環境。

此外，本領域技術人員將認識到，用於聯結那些材料的多種材料和方法可使用並且構想為在本公開的範圍內。例如，材料可為塑料、金屬、混凝土、陶瓷、聚合物、環氧樹脂、光敏聚合物樹脂，或可呈固體、液體、粉末、片材或任何其它適合形式的任何其它適合的材料。如本文中使用的，提到"熔合"可表示用於產生以上材料中的任一種的聯結層的任何適合的過程。例如，如果物體由聚合物製成，則熔合可表示產生聚合物材料之間的熱固性聯結。如果物體為環氧樹脂，則聯結可由交聯過程形成。如果材料為陶瓷，則聯結可由燒結過程形成。如果材料為粉末金屬，則聯結可由熔化過程形成。本領域技術人員將認識到，熔合材料來由添加製造製作構件的其它方法是可能的，並且目前公開的主題可利用那些方法來實踐。

在一些實施例中，第一材料和第二材料具有不同的熱膨脹係數。在此類實施例中，可合乎需要的是將多個凸起16構造成允許一些相對移動，由此減小由於由熱增長失配產生的集中應力而引起的失效的可能性。

添加製造技術實現產生多個構件，其為獨立實體，但產生有它們的構造中的互鎖特徵來限制它們的運動範圍和/或拆卸。在這點上，兩個或更多個獨立的構件可製造有互鎖特徵，其有效地形成橫跨互鎖過渡區10到達的機械"根部"，阻止拆卸，並且具有橫跨互鎖過渡區10傳送結構負載的能力。使用添加製造技術有效地連結兩個或更多個構件的能力引入了寬範圍的平面或非平面接頭，並且可實現產生獨特的組件。

互鎖材料過渡區10可提供優於現有技術的技術和商業優點。使用所述方法產生的接頭具有改進的機械強度，展現不同功能、成分或微觀結構的區域之間的改進的剪切聯結，以及微規模或宏規模下的增強粘合。互鎖材料過渡區10例如還可用於將高抗衝擊保護塗層裝固於基礎材料。聯結層的多功能性也改進，其中構件可由相同或不類似的材料製成，並且接頭可為平面或非平面的。此外，互鎖特徵可間隔開，以容許構件之間的小範圍運動，並且接頭可具有一體的冷卻孔或通路。

使用添加製造連結兩個或更多個構件的上文所述的設備和方法可用於多種應用和多種行業中。例如，燃氣渦輪發動機的構件可使用該過程構造。可使用上文所述的方法構造的燃氣渦輪發動機的構件的少許實例在下文論述。然而，如本領域技術人員將認識到的，這些構件僅為示例性的，並且描述的添加製造技術的其它應用和使用是可能的並且在本發明的範圍內。

圖8為根據本主題的示例性實施例的燃氣渦輪發動機的示意性截面視圖。更具體而言，對於圖8的實施例，燃氣渦輪發動機為本文中稱為"渦扇發動機110"的高旁通渦扇噴氣發動機110。如圖8中所示，渦扇發動機110限定軸向方向a(平行於為了參照提供的縱向中心線112延伸)和徑向方向r。大體上，渦扇110包括風扇區段114和設置在風扇區段114下遊的芯部渦輪發動機116。

繪出的示例性芯部渦輪發動機116大體上包括大致管狀的外殼118，其限定環形入口120。外殼118包圍成串流關係的包括增壓或低壓(lp)壓縮機122和高壓(hp)壓縮機124的壓縮機區段；燃燒區段126；包括高壓(hp)渦輪128和低壓(lp)渦輪130的渦輪區段；以及噴氣排氣噴嘴區段132。高壓(hp)軸或轉軸134將hp渦輪128傳動地連接於hp壓縮機124。低壓(lp)軸或轉軸136將lp渦輪130傳動地連接於lp壓縮機122。

此外，對於繪出的實施例，風扇區段114包括可變槳距風扇138，其具有以間隔開的方式聯接於盤142的多個風扇葉片140。如所繪，風扇葉片140從盤142大體上沿徑向方向r向外延伸。多個風扇葉片140中的各個限定前緣144或上遊邊緣，以及限定在各個相應風扇葉片140的徑向外緣處的末梢146。各個風扇葉片140還能夠依靠風扇葉片140操作性地聯接於適合的促動組件148來關於盤142繞著槳距軸線p旋轉，適合的促動組件148構造成以下文詳細描述的方式改變風扇葉片140的槳距。風扇葉片140、盤142和促動組件148能夠由橫跨動力變速箱150的lp軸136繞著縱軸線112一起旋轉。動力變速箱150包括多個齒輪，用於使lp軸136的轉速逐步降低至更有效的旋轉風扇速度。此外，對於所繪的實施例，可變槳距風扇138的盤142由可旋轉的前轂152覆蓋，其空氣動力地定輪廓成促進穿過多個風扇葉片140的空氣流。

仍參照圖8的示例性渦扇發動機110，示例性風扇區段114附加地包括環形風扇殼或外機艙154，其沿周向包繞風扇138和/或芯部渦輪發動機116的至少一部分。將認識到的是，機艙154可構造成由多個沿周向間隔的出口導嚮導葉156關於芯部渦輪發動機116支承。此外，機艙154的下遊區段158可在芯部渦輪發動機116的外部分之上延伸，以便限定其間的旁通空氣流通路160。

在渦扇發動機110的操作期間，一定量的空氣162通過機艙154和/或風扇區段114的相關聯的入口164進入渦扇110。在一定量的空氣162橫穿風扇葉片140時，如由箭頭166指示的空氣的第一部分引導或發送到旁通空氣流通路160中，而如由箭頭168指示的空氣的第二部分引導或發送到lp壓縮機122中。空氣的第一部分166與空氣的第二部分168之間的比通常稱為旁通比。空氣的第二部分168的壓力接著在其發送穿過高壓(hp)壓縮機124並且到燃燒區段126(其中其與燃料混合併且焚燒以提供燃燒氣體170)中時增大。

燃燒氣體170發送穿過hp渦輪128，其中來自燃燒氣體170的熱能和/或動能的一部分經由聯接於外殼118的hp渦輪定子導葉172和聯接於hp軸或轉軸134的hp渦輪轉子葉片174的連續級抽取，因此引起hp軸或轉軸134旋轉，由此支持hp壓縮機124的操作。燃燒氣體170接著發送穿過lp渦輪130，其中熱能和動能的第二部分從燃燒氣體170經由聯接於外殼118的lp渦輪定子導葉176和聯接於lp軸或轉軸136的lp渦輪轉子葉片178的連續級抽取，因此引起lp軸或轉軸136旋轉，由此支持lp壓縮機122的操作和/或風扇138的旋轉。

燃燒氣體170隨後發送穿過芯部渦輪發動機116的噴氣排氣噴嘴區段182來提供推進推力。同時，空氣的第一部分166的壓力在空氣的第一部分166在其從渦扇110的風扇噴嘴排氣區段182排出之前發送穿過旁通空氣流通路160時顯著地增大，也提供了推進推力。hp渦輪128、lp渦輪130和噴氣排氣噴嘴區段132至少部分地限定熱氣體路徑184，用於將燃燒氣體170發送穿過芯部渦輪發動機116。

上文所述的添加製造技術實現通過由互鎖過渡區10連結兩個或更多個構件來製造複雜物體。該技術可有利地用於製造渦扇110中的多種構件。例如，如下文所論述，添加製造技術可用於構造多種葉片盤200和轉子葉片202。這些構件可由一種或更多種材料製成且可展現改進的結構完整性。另外，這些構件可包括性能提高特徵，諸如保護塗層、提供小範圍運動的柔性接頭，以及具有一體的冷卻孔或通路的接頭。本領域技術人員將認識到，下文所述的實施例僅為可使用上文所述的添加製造過程製造的構件的實例，並且其它類似構造的構件在本發明的範圍內。

大體上參照圖9至12，呈現了按照本主題的葉片盤200的示例性實施例。本發明將參考葉片盤200來討論，本領域的技術人員將認識到，可以是燃氣渦輪發動機110的高壓或低壓渦輪或壓縮機盤。另外，本領域的技術人員將認識到，本發明的教導和益處也可應用於燃氣渦輪發動機110的其它構件。葉片盤200可以是一個整體的或一體地形成的零件(例如，圖9和10)，或葉片盤200可由連結在一起以形成多個零件組件的多個構件形成(例如，圖11和12)。

參照圖9和10，葉片盤200大體上包括轉子盤204，其具有外輪緣206、中央輪轂或內孔208，以及在外輪緣206和內孔208之間的腹板210。多個一體地形成的轉子葉片202從外輪緣206徑向地延伸。通孔形式的鑽孔212中心地位於內孔208中，以用於將葉片盤200安裝在軸上，且因此鑽孔212的軸線與葉片盤200的旋轉軸線重合。如圖所示，各個轉子葉片202與轉子盤204的外輪緣206一體地形成，且從轉子盤204的外輪緣206沿徑向方向r延伸。該葉片盤200在本領域中可有時稱為一體地裝有葉片的轉子(ibr)或"blisk"。

值得注意的是，葉片盤200可使用上面描述的添加製造技術來形成。例如，葉片盤200可通過在轉子盤204的中央輪轂或內孔208處開始將材料的層逐層連續地沉積且將材料沿徑向方向r向外沉積至轉子盤204的外輪緣206來添加製造。各個轉子葉片202可然後從互鎖過渡區10開始來添加製造，使用上述的方法來形成，且從轉子盤204的外輪緣206沿徑向延伸。如上面大體上描述的，互鎖過渡區10是在轉子盤204和轉子葉片202之間的一體的接頭，包括從轉子盤204的外輪緣206和多個轉子葉片202交替的延伸的多個凸起。以這種方式，轉子葉片202與轉子盤204一體地形成且與轉子盤204不可拆卸地聯接，且展現出強的機械聯結而不需要焊接、硬釺焊、或其它附接手段。另外，以這種方式形成的葉片盤200減少或消除對另外的加工和其它後處理技術的需要。

使用上述的製造過程，轉子盤204和轉子葉片202可各自由一種或更多種不同的材料製成。備選地，轉子盤204和轉子葉片202可以都由相同的材料形成。例如，轉子盤204可由第一金屬合金形成且轉子葉片202可由第二金屬合金形成。

另外，通過使用根據本主題的添加製造，所得的互鎖過渡區10可以是平面的或非平面的，互鎖特徵可間隔開以容許構件之間小範圍的運動，且接頭可具有一體的冷卻孔或通路。例如，互鎖過渡區10可限定多個流體通道，其提供轉子盤204和轉子葉片202之間的流體連通。例如，以這種方式，冷卻流體可穿過轉子盤204的中央輪轂或內孔208供應，且可流過轉子盤204、穿過互鎖過渡區10，且到轉子葉片202中。流體通道可以是直的、蛇形的、或適用於冷卻轉子盤204和/或轉子葉片202的任何其它形狀。

現在參照圖11和12，葉片盤200可備選地由包括多個分離的轉子葉片220(圖12)的轉子盤(圖11)形成。在這點上，轉子盤218的外輪緣206可構造用於成通過限定多個接收槽口或凹口222來附接轉子葉片220(例如，渦輪或壓縮機葉片)，接收槽口或凹口222構造成用於接收各個轉子葉片220。

具體參照圖12，各個轉子葉片220可包括翼型件224、平臺226、以及用於以已知方式將翼型件224安裝至轉子盤218的一體的燕尾部228。翼型件224可沿徑向方向r在位於接近於平臺226的根部端230和處於翼型件224的遠端的末梢端232之間延伸。各個翼型件224包括第一異型的側壁和第二異型的側壁。第一側壁是凸形的且限定翼型件224的吸力側，以及第二側壁是凹形的且限定翼型件224的壓力側。側壁在翼型件224的前緣234處和軸向地間隔開的後緣236處連結。更具體地，翼型件後緣236沿翼弦方向與翼型件前緣234間隔開且在翼型件前緣234下遊。第一和第二側壁從定位鄰近燕尾部228的葉片根部230沿跨度徑向地向外延伸至翼型件末梢端232。

在該示例性實施例中，互鎖過渡區10可在平臺226的外表面238和翼型件224的根部230上添加製造。類似於圖9和10的所描述的示例性實施例，轉子盤218和轉子葉片220可由多種材料形成且可併入諸如柔性接頭和/或一體的冷卻通道的特徵。例如，在一個實施例中，互鎖過渡區10中的多個凸起16不容許平臺226和翼型件224之間的相對移動。在另一個實施例中，多個凸起16可為長形凸起30。在這點上，長形凸起30可具有長形軸32，或可以以其它方式製作成允許平臺226和翼型件224之間的一些相對運動。另外，互鎖過渡區10可包括流體冷卻通道，其提供平臺226和翼型件224之間的流體連通。多個轉子葉片中的每一個可通過將燕尾部228插入在多個凹口或槽口222中的一個中而附接至轉子盤218。以這種方式，多個構件葉片盤200可使用上面描述的技術來製造。

另外，互鎖過渡區10可包括凸起16的幾何形狀中的變化，以實現兩個或更多個本體之間的阻尼和剛度中的變化，例如，兩個本體為第一構件12和第二構件14、轉子盤204和多個轉子葉片202、或平臺226和翼型件224。例如，軸18和球柄20的尺寸和/或長度可構造成改變兩個本體之間的物理相互作用，其可包括但不限於彎曲剛度、軸向剛度，且包括固有頻率。

使用互鎖過渡區10形成的添加製造的葉片盤200的上述示例實施例僅旨在為用於闡釋目的的示例性實施例。所示實施例為渦輪或壓縮機葉片盤，但本領域的技術人員將認識到，本發明的教導和益處也可應用於燃氣渦輪發動機110的其它構件。上述添加製造技術實現葉片盤200由一個或更多個件以及由一種或更多種材料的形成。另外，葉片盤200可併入可能由添加製造技術製成的許多其它特徵，諸如柔性接頭或冷卻流體通道。這些實施例絕不旨在限制本發明的範圍。實際上，本領域的技術人員將認識到，燃氣渦輪發動機110的許多其它構件可使用說明書各處和附圖中描述的添加製造技術來構成。

本書面描述使用了實例來公開本發明，包括最佳模式，且還使本領域的任何技術人員能夠實施本發明，包括製作和使用任何裝置或系統，以及執行任何併入的方法。本發明的專利範圍由權利要求限定，且可包括本領域的技術人員想到的其它實例。如果此類其它實施例包括並非不同於權利要求的書面語言的結構元件，或如果它們包括與權利要求的書面語言無實質差別的等同結構元件，則期望此類其它實例在權利要求的範圍內。