用於燃氣渦輪發動機風扇葉片中的鳩尾榫的表面處理方法
2023-08-05 12:52:06 1
用於燃氣渦輪發動機風扇葉片中的鳩尾榫的表面處理方法
【專利摘要】一種對葉片中的鳩尾榫進行表面處理的方法，包括如下步驟：沿著所述鳩尾榫的周向側提供拋光操作。接下來，在所述鳩尾榫的軸向端部處提供噴丸處理。由所述方法製成的葉片也被要求保護。本申請的這些和其它特徵通過說明書和附圖將得到更好的理解。為了表面處理風扇葉片鳩尾榫以承受這些力，第一表面處理步驟拋光被示出。術語拋光能夠大致描述為使工具接觸以物理處理工件上的表面。
【專利說明】用於燃氣渦輪發動機風扇葉片中的鳩尾榫的表面處理方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及一種用於處理葉片中的鳩尾榫的表面處理方法。
【背景技術】
[0002]燃氣渦輪發動機是公知的，並且典型地具有將空氣傳輸到壓縮機的風扇。來自壓縮機的空氣向下遊進入到燃燒部段，空氣在此處與燃料混合併被燃燒。該燃燒的產物向下遊從渦輪機轉子上經過，該渦輪機轉子轉而驅動風扇旋轉。
[0003]風扇可以包括安裝到轉子的多個分離葉片。葉片具有移動空氣的翼面以及被稱為鳩尾榫的徑向內部部分，該徑向內部部分被接納在轉子中的槽之內。
[0004]鳩尾榫在燃氣渦輪發動機操作期間經受高應力。因此，其對於風扇葉片的設計者提出了挑戰。
[0005]已經提出的解決施加到鳩尾榫內的應力的一種方法是在鳩尾榫上利用拋光操作。拋光操作將誘發該部件之內的應力。這些被誘發應力是能夠在該部件之內被誘發到期望深度的殘餘壓應力。被誘發應力抵銷操作期間施加的應力，以使得整個應力水平更低。
[0006]拋光操作在被誘發應力的水平和到材料內的深度上提供了良好控制。然而，拋光典型地要求稍微平坦的表面，因而複雜表面不可能是用於拋光的候選對象。
[0007]—旦拋光操作已經應用到部件，則尚未拋光的表面可以具有升高的應力或者可能不期望的其他改變。
【發明內容】
[0008]一種對葉片中的鳩尾榫進行表面處理的方法，包括如下步驟:沿著所述鳩尾榫的周向側提供拋光操作。接下來，在所述鳩尾榫的軸向端部處提供噴丸處理(shot peening)。由所述方法製成的葉片也被要求保護。
[0009]本申請的這些以及其他特徵將通過隨後的說明書和附圖得到更好地理解，下面是這些附圖的簡要說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1A顯示了風扇葉片。
[0011]圖1B顯示了安裝到轉子內的風扇葉片。
[0012]圖2顯示了根據本發明的第一方法步驟。
[0013]圖3顯示了後續步驟。
【具體實施方式】
[0014]圖1A顯示了具有從鳩尾榫24徑向向外延伸的翼面18的風扇葉片20。翼面能夠被稱為具有前緣21和後緣22。鳩尾榫24具有周向側表面100以及軸向端部102和104。如能夠從圖1A意識到的，軸向端部102和104並非規則表面，而是具有複雜的彎曲形狀。周向側100沿著軸向長度具有大致規則形狀。
[0015]圖1B顯示了安裝在轉子16中的槽17之內的風扇葉片20。如能夠意識到的，側100在轉子16正在旋轉時接收大量應力，因為旋轉力傳輸經過側100。端部102和104並不接收相同的力。如圖所示，周向側100具有比端部102和104更為規則的表面。
[0016]為了對風扇葉片鳩尾榫進行表面處理以承受這些力，第一表面處理步驟，拋光，被示於圖2中。術語拋光能夠大致描述為使工具接觸以物理處理工件上的表面。
[0017]在50處極為示意性地示出的利用拋光工具的拋光操作已經使表面104與側表面100接觸。拋光工具50可以提供低塑性拋光。一種公知的低塑性技術公開於美國專利6，415，486中。然而，其他拋光操作能夠被使用。
[0018]如圖2所示，在一般拋光操作中，工具50利用計算機數控(CNC)定位控制器56和壓力控制器58控制。寬泛而言，鳩尾榫的選定區域100 —經識別，來自工具表面52的壓縮的期望幅度和殘餘期望應力分布就被確定。壓力被控制靠著表面，以形成具有壓應力深度層的變形區域。壓力能夠變化以在鳩尾榫24之內實現期望殘餘應力分布以及壓縮幅度。
[0019]儘管拋光在周向側表面100上工作極好,但是其對於端部102和104並不同樣有效。由於端部102和104具有複雜表面，因此其並不容易利用拋光技術處理。此外，側100的拋光在端部102和104處導致不期望的應力分布。
[0020]因而，圖3顯示了圖2步驟的後續步驟。在圖3中，噴丸處理罩62被安裝以包圍端部102和104。噴丸處理工具60對著端部102和104輸送顆粒64。噴丸處理工藝有點示意性地示於圖3中，然而，本領域普通技術人員將會認識到如何將噴丸處理提供到表面102和 104。
[0021]在兩步驟方法完成之後，風扇葉片20已經在其端部102/104兩者以及鳩尾榫的側100處被表面處理，從而其將在燃氣渦輪發動機的富有挑戰的環境中提供有效操作。
[0022]此外，作為圖2步驟之前的初始可選步驟，整個鳩尾榫可以在拋光之前被初始地噴丸處理。
[0023]如上公開的葉片被用作風扇葉片。當使用在將存在於燃氣渦輪發動機的低溫部分中的葉片上時，相信本申請的教導將會最為成功。然而，可能的是，在更高溫度區域中的葉片也可以得益於這些方法。此外，這些方法可以應用在具有使用在非燃氣渦輪發動機應用中的翼面和鳩尾榫的葉片中。因而，儘管本發明可能最多地應用在風扇葉片和低壓壓縮機部段中，但是其也可以應用於其他位置。
[0024]儘管實施方式已經被公開，但是本領域普通技術人員將會意識到，某些修改將會落在本發明的範圍之內。出於該原因，所附權利要求應當被研究以確定本發明的真實範圍和內容。
【權利要求】
1.一種對葉片中的鳩尾榫進行表面處理的方法，包括如下步驟: 沿著所述鳩尾榫的周向側提供拋光操作；以及 然後對所述鳩尾榫的軸向端部提供噴丸處理。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述拋光操作為低塑性拋光。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述拋光技術包括與所述鳩尾榫的周向側接觸的本體，所述本體受控於定位控制器和壓力控制器以沿著所述周向側在所述鳩尾榫之內施加期望應力分布和壓縮載荷。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，整個鳩尾榫在所述拋光操作之前經受噴丸處理工藝。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述軸向端部並非規則表面，而是具有複雜的彎曲形狀。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述周向側具有更規則形狀。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述葉片用在燃氣渦輪發動機中。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述葉片為風扇葉片。
9.一種葉片，包括: 從鳩尾榫徑向向外延伸的翼面，所述翼面具有前緣和後緣；以及具有周向側和軸向端部的所述鳩尾榫，其中所述周向側通過拋光操作進行表面處理，並且所述軸向端部通過噴丸處理進行表面處理；以及 所述軸向端部具有複雜的彎曲形狀，並且所述周向側沿著軸向長度具有大致規則形狀。
10.根據權利要求9所述的葉片，其中，所述葉片用在燃氣渦輪發動機中。
11.根據權利要求10所述的葉片，其中，所述葉片為風扇葉片。
【文檔編號】B24B39/00GK104039507SQ201380005752
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年1月16日 優先權日:2012年1月17日
【發明者】V.K.斯塔拉曼 申請人:聯合工藝公司