用于制造復合渦輪機葉片的方法和壓緊組件的制作方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種用于制造復合渦輪機葉片的方法和在該方法中使用的壓緊組件。該復合葉片可以是包括三維編織紗線或纖維的預成形件和在該預成形件的紗線之間維持相對布置的粘結劑的類型。所述預成形件可以使用經紗和瑋紗來形成，該經紗的方向形成該預成形件的縱向方向。
[0002]具體地，本發明涉及用于渦輪機特別是渦輪噴氣引擎的風扇葉片的制造。然而，也可設想低壓壓氣機的葉片的制造，其中所獲得的操作溫度與該類型的葉片的熱力學強度兼容。而且，設想具有一體的平臺的張開轉子葉片的制造。
【背景技術】
[0003]通常，以復合材料特別是以碳纖維制造的風扇葉片由一堆預浸漬的單向層制成，所述單向層在高壓鍋中壓緊和聚合之前通過不同地定向連續層而放置在模具中。該項特別專用技術要求執行用于手工地堆疊層的操作，這是費時且昂貴的。
[0004]還建議使用干纖維來制備編織預成形件，所述干纖維在使用樹脂通過噴射進密封模具中進行浸漬之前通過縫合然后進行組裝。一個可替代方案由在噴射之前生產使用一種或多種固體插入件安裝的單一編織預成形件組成。然而，這些方案(專利文獻US5，672，417和US5，013，216)具有要求組裝幾個零件并例如通過分層在這些組裝區域中特別生成弱位置的缺點，該分層在機械強度特別是對于抗沖擊性方面是非常不利的。
[0005]為了克服這些缺點，專利文獻FR2 861 143提出制造在三維中編織的紗線或纖維的預成形件，在可選地切割和噴射粘結劑之后單獨使用該預成形件具有形成最終零件的可能性，最終零件形成渦輪葉片的所有部分，而不依靠使用插入件或任何其他附加元件。
[0006]具體地，在專利文獻FR2 892 339中顯示的制造方法被使用，在該制造方法過程中，在噴射該粘結劑和繼續進行該粘結劑的固化之前，該編織的且然后切割的預成形件在模具中成形。
[0007]然而，與該成形如何獲得有關的一定數量的問題在今天始終存在。
【發明內容】
[0008]本公開涉及一種壓緊組件，使用該壓緊組件，上述問題可以避免。具體地，該壓緊組件使預成形件可預壓緊。
[0009]該壓緊組件可以使用于預成形件，所述預成形件通過在三維中編織紗線而獲得并形成復合渦輪機葉片，所述預成形件同時包括翼面、葉片的腳部以及在該翼面與該腳部之間的葉片的根部。
[0010]該壓緊組件包括成形模具和垂直地可移動的壓緊工具，該成形模具限定向上張開的殼體，所述殼體適合于容納編織預成形件(其可以事先切割)，所述壓緊工具與該成形模具協作，以形成壓緊組件，所述壓緊組件當預成形件放置在該殼體中時可使所述預成形件壓緊。壓緊組件限定縱向方向和平行于該縱向方向的垂直中間平面。
[0011]所述壓緊工具可以包括至少三個單獨壓緊塊，在所述壓緊塊中是穿過所述中間平面的中央壓緊塊和位于所述壓緊工具的側邊緣處的兩個側壓緊塊，所述壓緊塊適合于從中央壓緊塊開始以獨立的方式朝向成形模具一個接一個地向下移動。
[0012]壓緊工具可以被配置為沿著成形模具的方向向下移動。
[0013]本公開還涉及使用壓緊組件來制造復合渦輪機葉片的方法。
【附圖說明】
[0014]通過參考所附附圖并閱讀以下說明，本發明的其他優點和特點將顯而易見，其中:
[0015]-圖1是切割后的預成形件的例子的總立體圖，
[0016]-圖2圖示制造方法的例子的步驟，
[0017]-圖3和4是沿著圖2的方向III和IV的截面圖，顯示使用根據本發明的第一實施例的壓緊組件在預成形件的兩個不同部分的輪廓上的壓緊效果。
[0018]-圖5是圖1的預成形件的部分視圖，以放大顯示腳部和根部，
[0019]-圖6是類似于圖4的截面圖，顯示壓緊組件的另一例子，
[0020]-圖7是圖6的壓緊組件的壓緊工具的立體圖。
【具體實施方式】
[0021]在以下詳細描述中，參考顯示壓緊組件的例子或制造工藝的例子的附圖。請注意，這些例子僅僅被視為示例性的，本發明的范圍并不限于這些例子。
[0022]在示例性實施例中，該制造方法開始于第一步驟a)，該第一步驟包括通過編織來制造三維預成形件10，該所編織的預成形件包括經紗20a和瑋紗20b。在這些組兩種紗線中，提供示蹤紗線22，所述示蹤紗線相對于其他紗線視覺上可辨別，并且至少在該預成形件的表面處均勻定位。
[0023]例如，瑋紗和經紗可以屬于由以下形成的組:碳纖維、玻璃纖維、石英纖維、碳化硅纖維、鋁纖維、聚芳基酰胺纖維和芳族聚酰胺纖維。
[0024]單件的編織預成形件然后根據該方法的第二步驟b)切割。更確切地，該編織預成形件通過根據一預確定的三維頂板來切割輪廓來確定外型，使得在變形后，該預成形件遵循成品零件的幾何形狀。該切割可以使用噴水器和/或使用機械設備(剪刀，切割機，鋸子等)和/或通過激光切割而執行。
[0025]這產生了如圖1中所示的經切割的預成形件10a。所述部分用于形成葉片的翼面12和腳部14，以及是在翼面12與腳部14之間的過渡部分的根部13。特別是，沿著平行于經紗20a的主縱向方向以及沿著平行于瑋紗20b的橫向方向，用于三維編織的經紗20a和瑋紗20b是碳纖維(黑色)，玻璃纖維或凱夫拉爾纖維(白色)形成主要位于該預成形件的表面處的示蹤紗線22。以此方式，示蹤紗線22在黑色的預成形件的剩余部分上呈現白色，因此，示蹤紗線22在視覺上是非常明顯可見的。另外，使用傳統的非破壞性的檢測技術(X射線或超聲顯像術的類型)可探測到這些示蹤紗線，使得可以檢查最終零件的符合程度。
[0026]特別是，在此，這些示蹤紗線22存在于在預定位置處在葉片的兩個面(分別用來形成壓力側壁17和吸力側壁18)的表面處，以用作在切割時進行定位的基準點，像這樣處理預成形件的其他步驟將在下文中討論。
[0027]在該切割步驟過程中，將沿著至少一個基準面16保持位于該預成形件表面處的一串示蹤紗線22，該基準面16在所示例中是形成前邊緣的面。
[0028]接下來，步驟c)被執行，其中實現被切割的預成形件1a的預變形。
[0029]具體為，在步驟c)過程中，通過將該經切割的預成形件1a放置在成形模具24中而實現預變形(圖2)，所述成形模具24具有不同部分，所述不同部分在它們之間限定腔室或殼體26，用來容納該經切割的預成形件10a，并具有用作用于定位至少一些示蹤紗線22的基準的標記。
[0030]用于定位該經切割的預成形件1a的不同系統可以被使用，特別是激光投射器27(參見圖2)，所述激光投射器將光束投射到示蹤紗線22的理想位置，因此使得容易地移動對應的示蹤紗線22，以獲得預確定的定位。
[0031]可替代地或另外地，再次占據所有或部分示蹤紗線22的輪廓和/或位置的罩可以定位在該預成形件上，以核對其正確定位。
[0032]當該經切割的預成形件1a定位在成形模具24中時，該經切割的預成形件1a被放置在一結構中，該結構通過圍繞平行于其主方向的軸線XX’施加一旋轉(圖2中的箭頭25a)而使該預成形件變形，這具有圍繞該軸線扭曲翼面的結果。
[0033]在一些情況下，也可以設置成形模具24，以具有移動部分24a，所述移動部分是可滑動的，并設計為倚靠預成形件的根部14的自由端，以施加應力(箭頭25b)，從而使該預成形件的該部分14產生希望的變形，或避免在該部分中的特定類型的變形，而變形被施加到預成形件1b的其他部分。
[0034]應該理解，對于通過利用示蹤紗線22作為基準元件用于將預成形件1a定位在成形模具24中來使經切割的預成形件1a成形，可以設想許多不同的可能性。
[0035]用于將經切割的預成形件1a放置在成形模具24中的策略還與之前根據所選擇的基準表面而形成的切割或描繪輪廓相關，所述基準表面具體由腳部、頭部、前緣16、后緣19或任何其他預確定區域中選擇。
[0036]該經切割的預成形件1a可以足夠準確的方式在成形模具24中就位，以執行所需要的所有變形，從而獲得希望的最終形狀。然而，也可將步驟c)作為多個子步驟實施。
[0037]包括熱固性樹脂的粘結劑隨后被注入所述注入模具中，以浸漬整個預成形件，并在預成形件的紗線之間維持相對結構;所述注入模具被加熱;基本具有所述葉片的形狀和尺寸的復合模制零件從該模具中抽出。
[0038]在步驟c)之后的步驟d)中，并在注入所述粘結劑之前，包括腳部，優選腳部14和根部13的至少一部分的預變形的預成形件1b的預壓緊在該預變形的預成形件1b的整個寬度上獲得。該預壓緊將特定纖維阻滯在一預設的位