專利名稱：制造結(jié)合板的過程及其獲得的結(jié)合板和實(shí)施該過程的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造由多個(gè)具有金屬基體的陶瓷細(xì)絲組成的板的過程，還涉及這些細(xì)絲的結(jié)合。
背景技術(shù)：
特別是在航空領(lǐng)域，一個(gè)不變的目標(biāo)就是優(yōu)化部件的強(qiáng)度，使之達(dá)到質(zhì)量最小尺寸最小。因此，某些部件從現(xiàn)在開始可能會(huì)包含一種由金屬基體復(fù)合材料制成的嵌件，該部件也可能是單片的。這種復(fù)合材料包括金屬合金基體，例如鈦(Ti)合金，纖維在該金屬合金基體的中心延伸，例如碳化硅(SiC)陶瓷纖維。這種纖維具有比鈦大得多的拉伸強(qiáng)度(與鈦的1000Mpa相比，通常為4000Mpa)。因此，由纖維來承受負(fù)載，金屬合金基體提供與部件的其他部分結(jié)合在一起的粘合劑的功能，同時(shí)提供保護(hù)和隔離纖維的功能，纖維絕不可彼此接觸。此外，陶瓷纖維能防腐蝕，但必須用金屬增強(qiáng)。
這些復(fù)合材料可以用于形成盤體、軸體、沖頭體、殼體和墊片，如用于如葉片等單片部件的增強(qiáng)層。
要生產(chǎn)這種復(fù)合材料嵌件，要先生產(chǎn)被稱為“帶涂層細(xì)絲”的細(xì)絲，該帶涂層細(xì)絲包括金屬鍍層陶瓷纖維。金屬使該細(xì)絲具有用于處理該細(xì)絲所必需的彈性和柔韌性。優(yōu)選地，一種非常細(xì)的碳或鎢細(xì)絲位于纖維的中心，沿其軸線，該碳細(xì)絲涂敷有碳化硅，同時(shí)由碳構(gòu)成的薄膜插入纖維與金屬之間，以便在沉積于纖維上的液態(tài)金屬冷卻時(shí)發(fā)生的不均勻熱松弛期間提供擴(kuò)散阻隔/緩沖作用。
該復(fù)合細(xì)絲，或者帶有涂層細(xì)絲，可用各種各樣的方法制造，例如，通過在電場(chǎng)中金屬的氣體淀積、通過使用金屬粉末電泳、或者通過在液體金屬槽中熱鍍陶瓷纖維。陶瓷纖維浸入液體金屬中的涂敷過程在本申請(qǐng)人申請(qǐng)的專利EP 0 931 846中有述。通過這種過程來制造速度是非?？斓?。
在已知的生產(chǎn)帶有由金屬合金基體復(fù)合材料制成的嵌件的部件的過程中，帶涂層細(xì)絲由稱之為預(yù)成形體的工件形成的。預(yù)成形體是通過在兩個(gè)繞中央芯軸延伸的金屬固定凸緣之間纏繞帶涂層細(xì)絲獲得的。纏繞是按螺旋方式進(jìn)行的，獲得的預(yù)成形體為盤形，其厚度為帶涂層細(xì)絲的厚度。為了確保預(yù)成形體的結(jié)合，固定凸緣包括孔，從該孔噴涂提供粘合功能的材料，如丙烯酸(類)樹脂圖1為制造具有復(fù)合材料嵌件的部件的操作實(shí)施例的示意圖。多個(gè)預(yù)成形體1，均為盤狀，堆在圓柱形總體形狀的容器2中。容器具有環(huán)形腔3，與容器的軸線4垂直的環(huán)形腔3的橫截面的形狀為預(yù)成形體1的形狀。預(yù)成形體1堆疊直到填滿腔3的整個(gè)高度。典型地，因此可堆疊80個(gè)預(yù)成形體。
然后，有必要執(zhí)行粘合劑去除操作，隨后除氣，這樣從預(yù)成形體1中除去粘合劑，如丙烯酸(類)樹脂。這是因?yàn)樵跊_壓階段期間，當(dāng)冷卻與加熱時(shí)，必須保持無污染的部件與鈦接觸。環(huán)形蓋5置于容器2的頂部，其具有形狀與環(huán)形腔的形狀互補(bǔ)但軸向尺寸較小的突起6，突起6與上部預(yù)成形體1形成接觸。預(yù)成形體蓋子5焊接在容器2上，例如通過電子束焊接，腔最好保持真空。隨后，對(duì)該組件進(jìn)行熱等靜壓。在該操作過程中，由并列的帶涂層細(xì)絲構(gòu)成的嵌件被壓縮，通過擴(kuò)散，帶涂層細(xì)絲的金屬外殼層被焊接在一起并焊接到容器2的腔3的壁上，以生成由金屬合金(如鈦合金)構(gòu)成的致密組件，陶瓷纖維(如SiC纖維)在該金屬合金中呈環(huán)狀延伸。
從壓緊堆疊的預(yù)成形體1，獲得包含由復(fù)合材料制成的嵌件的圓柱形部件。任選地，這種部件可以經(jīng)受應(yīng)力松弛處理，使得可以補(bǔ)償在組件冷卻時(shí)陶瓷纖維與嵌入其中的金屬之間的不均勻膨脹。
然后，通常對(duì)部件進(jìn)行機(jī)加工。例如，如果目的是制造單片壓縮盤——術(shù)語(yǔ)“單片”意為葉片是從帶有盤的單個(gè)部件形成的——該容器，包括其復(fù)合材料嵌件，加工構(gòu)成一片葉片輪盤或“葉盤”，一部分邊緣支撐著包含復(fù)合材料嵌件的葉片。由于包含在邊緣中的陶瓷復(fù)合材料的陶瓷纖維帶來了組件的高硬度和高強(qiáng)度值，該邊緣的尺寸要比傳統(tǒng)金屬葉盤的尺寸小很多。特別是這樣的邊緣可以是簡(jiǎn)單的環(huán)形形狀。
制造帶有復(fù)合材料嵌件的部件的這種過程具有一些缺點(diǎn)，由于其步驟所需要的時(shí)間長(zhǎng)度、復(fù)雜度和精確度，使該過程難以大規(guī)模實(shí)施。
首先，由于陶瓷纖維很脆，在帶涂層細(xì)絲上操作最重要的是必須避免它們之間的任何接觸，迄今為止帶涂層細(xì)絲的焊接法還沒有想象出來。
此外，由于粘合劑去除和除氣操作耗時(shí)很長(zhǎng)，而且不能確定全部粘合劑都已去除。為了確保粘合劑完全去除，對(duì)于保證鈦合金的后續(xù)性能的正確尤其必要，需要進(jìn)行若干粘合劑去除和除氣操作。這增加了過程的整個(gè)耗時(shí)并且增加了整個(gè)成本。
另外，如果細(xì)絲在正纏繞于兩個(gè)凸緣之間時(shí)斷裂，就必須形成新的預(yù)成形體，在目前情況下還沒有解決這種問題再恢復(fù)纏繞的方法。
而且，目前在容器中定位帶涂層細(xì)絲預(yù)成形體是手工操作。因此，該操作的成本，尤其是其精度，會(huì)受到影響。現(xiàn)在，在容器中放置帶涂層細(xì)絲是生產(chǎn)步驟中的關(guān)鍵因素，它決定著合成物的性能，依照部件的主應(yīng)力對(duì)陶瓷纖維的取向具有巨大影響。同時(shí)，在制造部件的各種各樣步驟的過程中，通過保持陶瓷纖維的完整性，它還決定著合成物的質(zhì)量。最后，還是因?yàn)榉胖脦繉蛹?xì)絲的操作相對(duì)耗時(shí)長(zhǎng)且由手工完成，它決定著部件的最終成本。因此，對(duì)在容器中細(xì)絲的定位的改進(jìn)是有益的。
還已知一種過程，它包括構(gòu)建一個(gè)由多個(gè)金屬細(xì)絲肩并肩地形成的板，該板中，細(xì)絲彼此平行放置并相互接觸，且從構(gòu)成軋機(jī)的兩個(gè)滾輪之間穿過。這迫使細(xì)絲粘結(jié)在一起。這種過程不能輕易地被應(yīng)用于帶涂層細(xì)絲，如用于那些依照本發(fā)明帶有由復(fù)合材料制成的嵌件的部件的帶涂層細(xì)絲，這是因?yàn)檫@些帶涂層細(xì)絲在其中心包含極脆的陶瓷纖維，它要冒由于這個(gè)過程缺乏準(zhǔn)確性而被弄斷的危險(xiǎn)。這種斷裂會(huì)使得復(fù)合材料嵌件中的陶瓷纖維帶來的所有優(yōu)點(diǎn)全部失效。此外，該過程必須熱執(zhí)行，這會(huì)導(dǎo)致鈦殼表面污染，然后污染必須除去。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于構(gòu)建帶涂層細(xì)絲的板的過程，該過程可非?？煽康卮笠?guī)模實(shí)施，該板可被處理且能夠用于形成包括由復(fù)合材料制成的嵌件的部件的過程。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的是通過一個(gè)過程來取得，該過程是用于制造包括多個(gè)帶有涂層細(xì)絲的板，帶涂層細(xì)絲包括帶有金屬護(hù)套的陶瓷纖維，其特征在于所述細(xì)絲一個(gè)挨著一個(gè)地放置在同一平面上，細(xì)絲通過激光點(diǎn)焊焊接在一起。
本發(fā)明的過程能夠生產(chǎn)易于處理和加工的半成品。結(jié)合片的硬度由固定點(diǎn)之間的間隔來控制。此外，激光焊接容許非常準(zhǔn)確地生成點(diǎn)焊縫，為了達(dá)到不損壞陶瓷纖維的目的，這是非常重要的。最后，該方法可很容易自動(dòng)化，使得該技術(shù)具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性。
更特別地，所述細(xì)絲延伸過激光焊接裝置，所述激光焊接裝置生成點(diǎn)焊縫，點(diǎn)焊縫在垂直于細(xì)絲延伸方向的段內(nèi)排成直線，或者形成之字形狀。反過來可能仍然成立，焊接設(shè)備相對(duì)于細(xì)絲的板移動(dòng)。在生成一段點(diǎn)焊縫的過程中，細(xì)絲可以是靜態(tài)的。


通過閱讀結(jié)合附圖描述本發(fā)明的過程的實(shí)施的說明書將使本發(fā)明更清楚地被理解且其他特征也將呈現(xiàn)出來，其中圖1是用于制造帶有現(xiàn)有技術(shù)的復(fù)合材料嵌件的部件操作的透視圖；圖2是用于實(shí)施制造依據(jù)本發(fā)明的帶涂層細(xì)絲板的過程的用于形成帶涂層細(xì)絲板的設(shè)備的示意圖；圖3是依照?qǐng)D2設(shè)備的第一工作模式形成的板的俯視圖；圖4是依照?qǐng)D2設(shè)備的第二工作模式形成的板的俯視圖；圖5是在垂直于帶有涂層細(xì)絲延伸方向的平面上，在圖2設(shè)備的激光焊接模塊處，用于把兩條細(xì)絲焊接在一起的剖視圖，；圖6是依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的帶有涂層細(xì)絲的板的透視圖；圖7是依照本發(fā)明獲得的板的應(yīng)用，圖6的板繞著芯軸鋪設(shè)的透視圖。
具體實(shí)施例方式
首先，根據(jù)一種已知技術(shù)形成許多帶涂層細(xì)絲，最好通過涂覆過程，在該過程中陶瓷纖維被浸入液體金屬槽。這些細(xì)絲每個(gè)都繞在線軸上。每個(gè)細(xì)絲具有例如0.2mm至0.3mm的直徑。
參看圖2，多個(gè)線軸7各自帶有繞著其圓周纏繞的帶涂層細(xì)絲8，置于線軸7的模塊9上。該模塊9使得可以將線軸7放置成使得它們能夠在無需細(xì)絲8互相交叉的情況下朝著下文中給出的翹曲模塊展開。在這種情況下，線軸模塊9具有呈支承著線軸7的等腰三角形形式的結(jié)構(gòu)，一半線軸7沿著三角形的一側(cè)，另一半沿著另一側(cè)，三角形的頂點(diǎn)指向燈絲8從線軸7展開的這側(cè)，朝著位于形成線軸模塊9結(jié)構(gòu)的三角形的對(duì)稱軸線上的點(diǎn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)線軸7可以支承一捆或一陣列的帶涂層細(xì)絲。這樣，為了形成由一百個(gè)帶涂層細(xì)絲構(gòu)成的板，可以使用十個(gè)線軸7，每個(gè)線軸7具有一捆十個(gè)繞著其圓周纏繞的帶涂層細(xì)絲。
帶涂層細(xì)絲8朝著翹曲模塊10展開。此處該翹曲模塊10示意性地并未詳細(xì)地示出，因?yàn)楸绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員可獲知其結(jié)構(gòu)。它比得上用于編織領(lǐng)域的翹曲模塊。翹曲模塊10包括容許細(xì)絲8互相平行拉伸的導(dǎo)向裝置，作為同一個(gè)平面中的層，彼此接觸而不會(huì)相互重疊。目的是形成由彼此接觸的并行細(xì)絲8構(gòu)成的平板。
這樣翹曲的細(xì)絲8被推至激光焊接模塊11中。這個(gè)模塊包括扁平支承件12，細(xì)絲8在扁平支承件12上方運(yùn)動(dòng)，激光焊接裝置13安裝于該支承件上方。細(xì)絲8因此被推過激光焊接裝置13。整個(gè)組件最好包含于惰性氣體環(huán)境中，例如通過噴嘴注入的氬氣構(gòu)成的環(huán)境。激光焊接裝置13例如可包括摻雜釹的YAG(釔鋁石榴石)激光，其相對(duì)于其功率及其激光束的沖擊點(diǎn)而言具有高精度的優(yōu)點(diǎn)，以及具有極準(zhǔn)直射束的優(yōu)點(diǎn)。激光此處最好具有介于2W與5W之間的功率。
在激光焊接模塊11的下游，細(xì)絲8由模塊17推動(dòng)以便在支承件12上方從線軸模塊9平移地拉動(dòng)細(xì)絲8。該推動(dòng)模塊17在這種情況下包括旋轉(zhuǎn)線軸17′，細(xì)絲8繞著線軸17′纏繞。線軸17’如箭頭18所示旋轉(zhuǎn)。這樣，細(xì)絲8由推動(dòng)模塊17沿著翹曲模塊10和激光焊接模塊11從線軸模塊9的其線軸7推動(dòng)，整個(gè)組件形成了用于形成帶涂層細(xì)絲8的結(jié)合板的裝置55。結(jié)合板纏繞于推動(dòng)模塊的線軸17′上。
圖5示出了剖面表示，其位于垂直于帶涂層細(xì)絲8所延伸方向的平面中，在用于將兩個(gè)細(xì)絲8焊接在一起的激光焊接模塊11處。焊接使用激光焊接裝置13通過點(diǎn)焊進(jìn)行。每個(gè)細(xì)絲8通過多次點(diǎn)焊與其相鄰細(xì)絲連接。如前所示，每個(gè)細(xì)絲8包括涂有金屬護(hù)套15的陶瓷纖維14，例如由鈦合金制成的金屬護(hù)套15。激光束如箭頭16所示指向兩個(gè)連續(xù)細(xì)絲8之間的接觸點(diǎn)的方向，垂直于包含沿著支承件12受推動(dòng)的細(xì)絲8的所有軸線的平面。這導(dǎo)致其金屬護(hù)套15局部熔化。使用的激光功率低但集中度高，以便確保陶瓷纖維14不受這種局部熔化的影響。最小體積的金屬護(hù)套15被熔化。這足以保證細(xì)絲8在這一點(diǎn)上連接在一起。對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以便使得由金屬熔化產(chǎn)生的焊池并不流出。
重要的是激光束的方向沿著迭蓋兩個(gè)細(xì)絲8的點(diǎn)區(qū)域，垂直于細(xì)絲8的平面，以便使得其并不損壞陶瓷纖維14，在制造帶有復(fù)合材料嵌件的部件的應(yīng)用中，陶瓷纖維14的完整性是指定給其的操作所需的條件。
點(diǎn)焊縫不需要很強(qiáng)。它們的功能僅僅是確保細(xì)絲8總體固結(jié)或者相互固位以便形成結(jié)合板。這種固結(jié)的強(qiáng)度必須剛好足以容許板得到處理，并且可能纏繞和展開，以便例如構(gòu)成帶有復(fù)合材料嵌件的部件。因此焊接剛好將細(xì)絲8保持在一起。
圖3和4示意性地示出了兩種設(shè)想的激光焊接模塊11的操作模式，在這種情況下用于形成包括十二個(gè)帶涂層細(xì)絲8的板。
在圖3中的操作模式中，當(dāng)帶涂層細(xì)絲8位于激光焊接裝置13下方時(shí)，推動(dòng)模塊17停止以便留下靜止的細(xì)絲8。然后焊接設(shè)備13沿著垂直于在焊接設(shè)備13下方延伸的方向的段在相鄰的細(xì)絲8之間產(chǎn)生一組點(diǎn)焊縫。為此目的，焊接設(shè)備13在兩個(gè)細(xì)絲8之間做出第一點(diǎn)焊縫19，如上文參看圖5所述。然后它被停止并垂直于細(xì)絲8的延伸方向運(yùn)動(dòng)，以便與介于兩個(gè)細(xì)絲8之間的下一個(gè)接觸點(diǎn)成一直線，其將下一個(gè)接觸點(diǎn)焊接成第二點(diǎn)焊縫19，諸如此類，直到所有細(xì)絲8已經(jīng)沿著這個(gè)移動(dòng)段結(jié)合在一起為止。因此，焊接設(shè)備13在焊接設(shè)備13下方垂直于細(xì)絲8的延伸方向做出一段點(diǎn)焊縫19。然后致動(dòng)推動(dòng)模塊17以便使得細(xì)絲8延伸過長(zhǎng)度“L”經(jīng)過焊接設(shè)備13，隨后在平行于第一個(gè)段的另一個(gè)段上重復(fù)操作。
在圖4中所示的操作模式中，細(xì)絲8被在沿箭頭20所示的延伸方向上連續(xù)地推動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)通過推動(dòng)模塊17施加。焊接設(shè)備13執(zhí)行與前文相同的操作，即焊接操作，然后沿著垂直于細(xì)絲8運(yùn)動(dòng)的方向20的路徑朝著下一個(gè)點(diǎn)移動(dòng)，等等，從第一細(xì)絲8直到最后一個(gè)，然后沿反向方式。如果細(xì)絲8的運(yùn)動(dòng)速度足夠低，則可以在兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的細(xì)絲8之間焊接點(diǎn)焊縫19。因此在細(xì)絲8之間產(chǎn)生一組點(diǎn)焊縫19，其在由細(xì)絲8形成的板上方形成之字形。
還可以通過在焊接每個(gè)點(diǎn)焊縫19時(shí)停止推動(dòng)模塊17而獲得這種之字形點(diǎn)焊縫19的分布，推動(dòng)模塊17在每個(gè)點(diǎn)焊縫19之間推動(dòng)細(xì)絲8通過較短距離“L”，同時(shí)焊接設(shè)備13運(yùn)動(dòng)。
還可以進(jìn)行以下操作，即細(xì)絲8的運(yùn)動(dòng)只在形成點(diǎn)焊縫19時(shí)減慢。
點(diǎn)焊縫19的這種分布的優(yōu)點(diǎn)是其在由細(xì)絲8形成的板的表面上方具有更大的均勻性。
無論什么情況，在離開激光焊接模塊11時(shí)，細(xì)絲8呈結(jié)合板的形式，它們?cè)诮Y(jié)合板內(nèi)在保持點(diǎn)焊縫19處連接在一起。板纏繞于推動(dòng)模塊17的線軸17’上。
此處沒有參考用于制造帶涂層細(xì)絲8的結(jié)合板的過程的裝配階段。這個(gè)階段可以由本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員自由地修改，例如通過在過程開始時(shí)將細(xì)絲8纏繞于線軸17’上而進(jìn)行，而不將它們連接在一起，因此最終纏繞的板的最內(nèi)部分不是板形，或者例如通過在過程開始時(shí)使用另一種推動(dòng)裝置推動(dòng)細(xì)絲以及通過在它們開始呈板形式時(shí)將它們連接于線軸17’上而進(jìn)行。
在圖3中所示的段構(gòu)型的范圍內(nèi)的點(diǎn)焊縫19的段之間的距離“L”，或者說圖4中所示的之字形構(gòu)型中的兩個(gè)連續(xù)的點(diǎn)焊縫19之間的縱長(zhǎng)距離“L”，根據(jù)帶涂層細(xì)絲8的板的所需剛性來設(shè)定。因此，對(duì)于剛性板，點(diǎn)焊縫19將密集，而對(duì)于柔性板，點(diǎn)焊縫19將更遠(yuǎn)離。當(dāng)然可以想象點(diǎn)焊縫19的另一種分布構(gòu)型。點(diǎn)焊縫19的構(gòu)型和間距將根據(jù)結(jié)合板所要用于的應(yīng)用選擇，特別是如果它必須盤繞、扭轉(zhuǎn)等等，而仍然按照最小間距以便保證整個(gè)組件在應(yīng)用的限定條件之下保持粘合。與帶涂層細(xì)絲8的板所要用于的應(yīng)用相比，關(guān)于點(diǎn)焊縫19的分布的構(gòu)型的規(guī)格較少依賴于過程本身。
由于激光焊接的執(zhí)行速度及其精確度，可以在自動(dòng)化系統(tǒng)中大規(guī)模地制造帶涂層細(xì)絲8的結(jié)合板，細(xì)絲8連接在一起，以便實(shí)現(xiàn)剛剛描述的過程。因此快速地獲得大量的帶涂層細(xì)絲8的板----可以形成幾千米的相同板----按照可以多種方式利用的形式。而且，板通過熔化細(xì)絲8的金屬護(hù)套15結(jié)合在一起，因此無須加入材料，特別是無須加入結(jié)合劑如粘合劑，因此，在用于使用帶涂層細(xì)絲形成帶有復(fù)合材料嵌件的部件的更一般的過程中，使得可以消除所有的結(jié)合劑除去步驟。
根據(jù)本發(fā)明形成的板的應(yīng)用將在下面描述。
參看圖6，因此形成了帶涂層細(xì)絲8的板21，所述板此處包括十四個(gè)通過如圖3中所示的形成板的方法緊固在一起的互相并行的細(xì)絲。因此，細(xì)絲8通過沿著互相平行并且垂直于板21的總體軸線23(即當(dāng)細(xì)絲8按照線性方式延伸時(shí)垂直于細(xì)絲8的軸線)的段22延伸的點(diǎn)焊縫連接在一起。板21的端部?jī)A斜以便獲得寬度為“D”的端段26、27，與板21的軸線23角度形成“α”。
參看圖7，如此傾斜的板21被繞著圓柱形芯軸24覆蓋或鋪設(shè)。這個(gè)芯軸24為空心金屬管，最好由與涂敷了帶涂層細(xì)絲8的陶瓷纖維的金屬相同的金屬制成，此處由鈦合金制成。其具有圓形外周長(zhǎng)，該值等于板21的傾斜端部的寬度“D”。在覆蓋之前，板21經(jīng)過其端段之一繞著芯軸24的一端纏繞，然后成螺旋形繞著芯軸24覆蓋，由于板21的軸線23與形成板21的傾斜端部的段26、27特別是段26之間的角度α，所以可以實(shí)現(xiàn)螺旋狀覆蓋，該段26預(yù)先繞著芯軸24的一端纏繞。板21的縱向邊緣與芯軸24的軸線25形成角度β(其中β＝π/2-α)。板21全部繞著芯軸24覆蓋，完全蓋著其外表面，而板21的帶涂層細(xì)絲8不互相迭蓋。板21的縱向邊緣在覆蓋的每圈處連續(xù)地互相形成接觸。最后，板21的設(shè)計(jì)及其傾斜的端段26、27使得其尺寸與芯軸24的展開面積相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)最終部件所需的由金屬基體復(fù)合材料制成的嵌件的厚度而定，可以接連地繞著芯軸24覆蓋多個(gè)板21。優(yōu)選地，當(dāng)一個(gè)板繞著前面的板21覆蓋時(shí)，其在芯軸24的端部的初始位置使得一旦已經(jīng)覆蓋了新板，其帶涂層細(xì)絲8中的每一個(gè)按照交錯(cuò)方式在前一板的兩個(gè)帶涂層細(xì)絲8之間延伸，從而確保組件的更好緊湊性。而且，可以使板21角度發(fā)生偏移以便使得，此外，它們的縱向邊緣連接所沿著的曲線互相偏離，最好盡可能地遠(yuǎn)離(例如，限定了兩個(gè)縱向邊緣之間的接觸的每個(gè)曲線可位于距離前板的兩個(gè)鄰近曲線等距處)。不言而喻，必須根據(jù)已經(jīng)覆蓋的板21的數(shù)量來調(diào)節(jié)每個(gè)新板21的尺寸。在已知單個(gè)細(xì)絲的尺寸、芯軸的周長(zhǎng)和已經(jīng)覆蓋的層的數(shù)量的情況下，構(gòu)成每個(gè)另加的板的細(xì)絲的數(shù)量可容易地計(jì)算出。優(yōu)選地，板21最初位于和纏繞的芯軸24的端部具有形成了軸向止動(dòng)器的邊，其徑向尺寸等于所有板21的厚度或者大于該厚度。同樣的情況應(yīng)用于另一端部。
角度α由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)最終的部件將承受的應(yīng)力和各種各樣的應(yīng)力(離心、拉伸、扭轉(zhuǎn)、壓縮等等。)模式確定。承擔(dān)力的主要是陶瓷纖維，它們的取向和它們的分布對(duì)部件的性能具有關(guān)鍵影響。因此可以根據(jù)所述的應(yīng)用修改角度α、帶涂層細(xì)絲8的直徑、陶瓷纖維的直徑等等。在此處考慮的特殊情況中，α被設(shè)為45°。
任選地，如果許多板21繞著芯軸24覆蓋，可以為這些板21提供不同的角度α。然而，在這種情況下推薦使用金屬護(hù)套較厚的帶涂層細(xì)絲8，以便正確地保護(hù)位于它們內(nèi)的陶瓷纖維。
當(dāng)板21的端部26繞著芯軸24的端部纏繞或者前板的端部纏繞時(shí)，在覆蓋開始時(shí)，為了覆蓋板21，如果這是最初的板21，后者就被緊固于芯軸24上，或者如果這是最終的板21，被緊固于前板上。覆蓋繼續(xù)進(jìn)行，板21的另一端按類似方式緊固于整個(gè)組件上。優(yōu)選地，通過兩個(gè)電極之間的接觸并且中頻電流通路，使用接觸焊方法來焊接板21的端部的薄帶?？梢圆捎萌我馄渌椒?。
根據(jù)另一種實(shí)施方法，板21可以優(yōu)選地使用接觸焊方法，通過兩個(gè)電極之間的接觸和中頻電流通路，沿著相對(duì)于芯軸24的縱線焊在芯軸24或前板上。
一旦已經(jīng)繞著芯軸24覆蓋了所需數(shù)量的板21，就將整個(gè)組件插入護(hù)套中，護(hù)套的內(nèi)徑等于該組件的外徑。該護(hù)套最好由與涂敷了帶涂層細(xì)絲8的纖維的金屬合金相同的金屬合金制成，此處由鈦合金制成。護(hù)套與形成了芯軸24的軸向止動(dòng)器的邊互補(bǔ)，以便使得最好在其每一個(gè)端部處由圓形金屬板堵塞的組件均一并且呈圓柱的形式。圓形板和護(hù)套最好通過電子束焊接方法焊接以便構(gòu)成密封的容器。這些板最好由鈦合金制成。電子束焊接容許在護(hù)套內(nèi)部預(yù)先形成真空。形成的組件隨后通過高溫等靜壓處理壓實(shí)。
在例如在1000巴的壓力950℃的溫度下進(jìn)行的高溫等靜壓處理期間，使得鈦合金發(fā)生擴(kuò)散并且形成復(fù)合材料的金屬基體，陶瓷纖維在其內(nèi)延伸。由于鈦合金在高溫下為粘性，所以在金屬基體形成期間，其容許良好的材料擴(kuò)散流，而不損壞陶瓷纖維。因此，獲得的軸具有與芯軸24一致的內(nèi)部鈦合金厚度、由具有鈦合金基體的復(fù)合材料制成的中心嵌件和與護(hù)套一致的外部鈦合金厚度，其中陶瓷纖維按照螺旋狀方式在鈦合金基體中延伸。
可以根據(jù)所需的最終部件對(duì)該軸進(jìn)行機(jī)加工。優(yōu)選地，除去軸的端部及金屬板和板的任選軸向止動(dòng)器邊中的一個(gè)或兩個(gè)，以便獲得在其整個(gè)長(zhǎng)度上均勻的軸。由于復(fù)合材料嵌件，所以這種軸具有對(duì)力的抵抗力很好的優(yōu)點(diǎn)，這容許其壁的總厚度顯著地小于常規(guī)型軸。這種小厚度意味著除了可觀的重量減輕以外，尺寸更小，這對(duì)需要存在許多同心軸的應(yīng)用很有用。
用于制造一片帶涂層細(xì)絲的過程，已在本應(yīng)用中描述，還能夠?qū)嵤?gòu)成帶有帶涂層細(xì)絲嵌件的部件的過程，直接通過繞著芯軸來纏繞薄片，然后壓縮該組件。由此制成的包括嵌件的部件，獲得起來比現(xiàn)有技術(shù)使用預(yù)成形體的過程快很多。
最后，本應(yīng)用的制成帶涂層細(xì)絲板的過程容許獲得中間產(chǎn)品——板，該板可以用于多種應(yīng)用。該中間產(chǎn)品可使要實(shí)施的過程非?？臁?br> 權(quán)利要求
1.制造結(jié)合板的過程，該結(jié)合板包括多個(gè)帶涂層的細(xì)絲(8)，該帶涂層的細(xì)絲(8)包括涂有金屬護(hù)套(15)的陶瓷纖維(14)，其特征為將所述細(xì)絲一個(gè)挨一個(gè)放置在同一個(gè)平面上，通過激光點(diǎn)焊(13)將所述細(xì)絲焊接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的過程，其中所述細(xì)絲延伸過激光焊接裝置(13)，所述激光點(diǎn)焊裝置(13)形成在垂直于所述細(xì)絲延伸方向的段內(nèi)排成直線的點(diǎn)焊縫。
3.如權(quán)利要求2所述的過程，其中在形成一段點(diǎn)焊縫過程中，所述細(xì)絲(8)是靜止的。
4.如權(quán)利要求1所述的過程，其中所述細(xì)絲延伸過激光焊接裝置(13)，所述激光點(diǎn)焊裝置(13)在所述板上形成之字形狀布置的點(diǎn)焊縫。
5.如權(quán)利要求4所述的過程，其中所述細(xì)絲(8)連續(xù)延伸過所述激光焊接裝置(13)。
6.如權(quán)利要求4所述的過程，其中在點(diǎn)焊縫形成過程中所述細(xì)絲是靜止的。
7.如權(quán)利要求2至6所述的任意一種過程，其中在所述細(xì)絲延伸過所述激光焊接裝置之前，它們延伸通過翹曲模塊(10)。
8.如權(quán)利要求2至7所述的任意一種過程，其中所述細(xì)絲由旋轉(zhuǎn)線軸推動(dòng)。
9.如權(quán)利要求2至8所述的任意一種過程，其中所述細(xì)絲從線軸模塊被推動(dòng)，所述模塊的每個(gè)線軸具有一條纏繞的帶涂層細(xì)絲或者一束帶涂層細(xì)絲。
10.一種用于實(shí)施權(quán)利要求2至9所述的任意一種過程的設(shè)備，其包括線軸模塊(9)、翹曲模塊(10)、激光焊接模塊(13)和推動(dòng)模塊(17)。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述激光焊接裝置(13)包括支承件，在所述支承件的上方安裝有激光焊接裝置。
12.如權(quán)利要求10或者11所述的設(shè)備，其中所述激光焊接裝置(13)包括YAG激光器。
13.如權(quán)利要求10至12所述的任意一種設(shè)備，其中所述推動(dòng)模塊包括旋轉(zhuǎn)線軸(17)。
14.帶涂層細(xì)絲的結(jié)合板，每個(gè)細(xì)絲包括涂敷有金屬護(hù)套(15)的陶瓷纖維(14)，通過依據(jù)權(quán)利要求1至9所述的任意一種用于形成帶涂層細(xì)絲的板的過程所形成。
15.如權(quán)利要求14所述的帶涂層細(xì)絲的結(jié)合板，其中該結(jié)合板的細(xì)絲通過在平行的段內(nèi)成直線的點(diǎn)焊縫結(jié)合在一起。
16.如權(quán)利要求14所述的帶涂層細(xì)絲的結(jié)合板，其中該結(jié)合板的細(xì)絲通過在所述板上成之字形狀的點(diǎn)焊縫結(jié)合在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造結(jié)合板的過程，該結(jié)合板包括多個(gè)帶涂層細(xì)絲(8)，該帶涂層細(xì)絲(8)包括涂有金屬護(hù)套(15)的陶瓷纖維(14)，其特征為將所述細(xì)絲一個(gè)挨一個(gè)放置在同一個(gè)平面上，通過激光點(diǎn)焊(13)將所述細(xì)絲焊接在一起。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該過程的設(shè)備和由此獲得的板。該過程用于制造航空渦輪機(jī)領(lǐng)域的部件。
文檔編號(hào)B21F29/00GK1872446SQ20061008361
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月27日
發(fā)明者讓-邁克爾·弗朗徹特, 吉勒斯·克雷恩 申請(qǐng)人:斯奈克瑪