本公開涉及防止或限制裂紋沿著焊縫(weld)的擴展。特別地，公開了一種焊接方法以及通過該方法形成的焊縫。一個特別重要的應(yīng)用是飛行器領(lǐng)域，特別是噴氣發(fā)動機以及用于噴氣發(fā)動機的安裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

飛行器的不同部分，特別是發(fā)動機結(jié)構(gòu)的各個部分以及發(fā)動機與飛行器結(jié)構(gòu)之間的負載路徑內(nèi)的部件，例如，機翼，在飛行期間經(jīng)受大的應(yīng)力。

發(fā)動機部件和負載路徑內(nèi)的部件通常通過鑄造其部分或者通過使用金屬板或鍛件，并且隨后將不同部分焊接在一起來制造。連接不同結(jié)構(gòu)的任何焊線(weldline)可能具有源于制造的初始缺陷，例如氣孔。這種缺陷可能在應(yīng)力下，特別是由于飛行期間發(fā)生的熱和機械應(yīng)力發(fā)展為裂紋。因此，在飛行器和發(fā)動機結(jié)構(gòu)的某些區(qū)域中避免焊線，以便不故意地構(gòu)建出結(jié)構(gòu)裂紋萌生點。在焊線被發(fā)現(xiàn)可接受的位置處，焊線的尺寸通常通過損傷容限標準來確定，這是因為裂紋擴展是由于飛行期間的高負載和循環(huán)負載類型而不可避免地可能發(fā)生的疲勞問題。這些負載通常具有垂直于焊縫的分量，該分量作用以撕開由焊縫接合的結(jié)構(gòu)。損傷容限(也稱為臨界裂紋長度)由嚴格的標準規(guī)定，并取決于焊線的具體位置。不應(yīng)該允許裂紋生長成長于該標準，使得可以保持安全飛行和正常的發(fā)動機運轉(zhuǎn)。設(shè)計要求是，焊縫設(shè)計有損傷容限壽命，該損傷容限壽命大于部件檢查間隔。當估計損傷容限壽命時，假設(shè)一定的初始缺陷大小。因此，在定期檢查期間，應(yīng)盡可能檢測出裂紋，從而能夠在此期間修復(fù)裂紋。

至少在商業(yè)飛行行業(yè)內(nèi)，通常每次飛行將產(chǎn)生主負載循環(huán)和若干較小負載循環(huán)。這些負載循環(huán)產(chǎn)生兩種類型的疲勞，低循環(huán)疲勞(lcf)和高循環(huán)疲勞(hcf)，hcf意味著在短時間段內(nèi)超過1000000次循環(huán)。hcf通常由振動引起，并且由于其性質(zhì)，在一個單次飛行期間將存在許多振動循環(huán)，通常是發(fā)動機軸每轉(zhuǎn)一周一個循環(huán)。因此，如果在暴露于hcf的區(qū)域中出現(xiàn)裂紋，hcf疲勞可能在僅幾個小時飛行內(nèi)就會發(fā)生。因此，由于hcf引起的裂紋的快速生長，在故障發(fā)生之前的正常檢查間隔期間不可能識別出由于hcf所引起的裂紋生長。因此，去除在經(jīng)受hcf加載的區(qū)域中裂紋萌生的可能風險是非常重要的。這通常通過使用具有比如果僅考慮材料強度所需厚度更大的厚度的結(jié)構(gòu)元件來實現(xiàn)。通常，hcf疲勞集中在飛行器的發(fā)動機結(jié)構(gòu)和發(fā)動機安裝結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域。因此，只有特定發(fā)動機結(jié)構(gòu)的相對有限的局部區(qū)域?qū)⒈┞队趆cf。因此，如上所述的方法將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的全局超尺寸(over-dimensioning)以便克服hcf的局部問題。因此，結(jié)構(gòu)可能相對較重。對于某些類型的應(yīng)用，特別是由昂貴材料制成的部件和/或應(yīng)當輕質(zhì)的部件，這可能與部件的目的相矛盾。此外，飛行器結(jié)構(gòu)的重量可能影響例如燃油消耗和飛行經(jīng)濟性。

因此，雖然對于純lcf區(qū)域可以使用相對較薄的結(jié)構(gòu)元件，但包括hcf區(qū)域的結(jié)構(gòu)通常相對較重。因此，一個問題是能夠也為暴露于hcf的區(qū)域制造輕質(zhì)部件。

可能在定期檢查和維修間隔期間檢測和修復(fù)由于lcf而出現(xiàn)并擴展的裂紋。

從ep1674187a1已知裂紋修復(fù)方法的一個實例，其描述了通過從焊線的側(cè)面去除材料并隨后對該區(qū)域施加修復(fù)焊縫來阻止脆性裂紋。然而，該文獻與沿焊縫的裂紋修復(fù)有關(guān)，而不是防止沿焊線的裂紋擴展。

本公開旨在至少在一定程度上減輕上述問題。一個目的是允許也用于在飛行期間暴露于hcf的部件的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的制造。一個目的是防止和限制由lcf引起的裂紋擴展。本公開的目的是預(yù)防性的，并且有利地與焊線的初始形成一起應(yīng)用。這與公開了在已經(jīng)出現(xiàn)裂紋后修復(fù)焊線的ep1674187a1明顯相反。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本公開的一個方面，公開了一種通過焊接，特別是通過對焊接合兩個結(jié)構(gòu)元件的方法。該方法包括以下步驟：

-形成接合兩個結(jié)構(gòu)元件的焊線；

-橫跨焊線添加材料，從而形成一個或多個止裂部以用于限制沿著焊線的裂紋擴展。在相對于焊線的長度觀察時，一個或多個止裂部每個均具有沿著焊線的有限的延伸部。

有利地，但非排他地，將材料添加到焊線的頂部上。例如，可以橫跨焊縫施加金屬珠或金屬線。由此可以形成橫跨焊線或在焊線上方延伸的肋狀元件。如果在焊線中或在焊線附近萌生裂紋，則通常將沿著焊線發(fā)生擴展。特別地，焊線與周圍結(jié)構(gòu)之間的過渡區(qū)域易于裂紋擴展。當裂紋擴展并最終到達止裂部時，止裂部將限制裂紋進一步擴展。通過限制裂紋擴展，用于焊接檢查的維護間隔可以被延長。因此，止裂部形成止擋物、阻斷物或裂紋擴展障礙物，使得形成的裂紋不能沿著焊線進一步繼續(xù)擴展?？梢酝ㄟ^橫跨焊線添加連續(xù)的材料流或者通過添加不連續(xù)點的附加材料來形成止裂部，該不連續(xù)點的附加材料變得互連并且一起形成橫跨焊線的連續(xù)止裂部。

沿著焊線可以形成一個或更多個止裂部，這取決于例如特定幾何形狀以及可能施加在焊線和周圍結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用和負載的類型。當例如由兩個結(jié)構(gòu)元件形成的部件具有結(jié)構(gòu)特征或其它幾何特征，諸如連接到也將用于限制裂紋擴展的傾斜定向的第三結(jié)構(gòu)元件時，一個止裂部可以是足夠的。由此，裂紋擴展被限制在止裂部與這種結(jié)構(gòu)特征或其它幾何特征之間的距離。

由于裂紋最有可能沿著焊線，特別是沿著在焊線與相鄰結(jié)構(gòu)之間的過渡中的焊線的任一側(cè)擴展，所以止裂部優(yōu)選地跨越焊線，以便附接到焊線的每一側(cè)上的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本公開的實施例，該方法可以包括在沿著焊線的不同位置處形成至少兩個止裂部?？梢孕纬啥鄠€止裂部，其中每個止裂部定位在沿著焊線的不同位置處。由此，裂紋擴展將由相鄰止裂部之間的距離限制，使得沿著焊線的裂紋不生長成長于該距離。

止裂部橫跨焊線延伸并延伸到焊線的任一側(cè)，優(yōu)選每一側(cè)的結(jié)構(gòu)元件。

如上所述，止裂部具有沿著焊線的有限的延伸部。這意味著止裂部僅沿著焊線的一部分延伸，優(yōu)選地僅沿著焊線的一小部分延伸。根據(jù)本公開的方法的目的并非是在焊線的頂部上形成額外的焊縫或其它延伸特征以便覆蓋焊線的大部分。相反，止裂部可以被理解為沿著焊線的離散事件。

根據(jù)一個實施例，止裂部沿著焊線的延伸部可以具有與焊線的寬度或焊線的寬度加上熱影響區(qū)相同的量級。當通過焊接接合兩個結(jié)構(gòu)元件時，不僅焊線的材料將受到形成焊線時所涉及的熱的影響，而且兩個結(jié)構(gòu)元件的與焊線相鄰的區(qū)域也將受到形成焊線時所涉及的熱的影響。由此，熱影響區(qū)應(yīng)被理解為焊線加上焊線的每一側(cè)的結(jié)構(gòu)元件上的熱影響區(qū)域。

根據(jù)一個實施例，當沿著焊線定位多個止裂部時，所有止裂部的沿著焊線的延伸部的總和包括小于焊線的長度的25％。也就是說，如果加和所有止裂部的延伸部，總長度將小于其被定位橫跨的焊線的總長度的25％。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以跨越焊線，使得止裂部的面向結(jié)構(gòu)元件和焊線的面部大體完全附接到結(jié)構(gòu)元件和焊線的表面。

止裂部可以跨越焊線并且到達位于兩個結(jié)構(gòu)元件中的任一個結(jié)構(gòu)元件或兩者上的一個或多個特征。也就是說，止裂部不限于僅橫跨焊線延伸，而是可以進一步延續(xù)以便到達并最終與位于焊線的任一側(cè)上的結(jié)構(gòu)特征接觸。這些特征可以例如是凸臺、連接元件或位于結(jié)構(gòu)元件上的任何種類的元件。此外，止裂部可以跨過多于一個焊線。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以通過金屬沉積(md)形成。金屬沉積可以被認為是一種增材制造。它也可以稱為迭層焊接。它包括通過焊接過程來沉積金屬。金屬可以通過將能量從能量源例如激光引導(dǎo)到金屬絲或粉末來沉積，該金屬絲或粉末由此熔化到下方的結(jié)構(gòu)上。金屬可以逐層沉積，使得在表面的頂部上構(gòu)建結(jié)構(gòu)。在該過程期間，第一層與下面的表面熔合并且隨后的層彼此融合，使得形成一體部件。由此，可以形成跨過焊線的止裂部。

根據(jù)一個實施例，焊線和止裂部可以由相同的材料形成。

根據(jù)一個實施例，焊線和止裂部可以由與兩個結(jié)構(gòu)元件相同的材料形成。

根據(jù)一個實施例，焊線和/或止裂部和/或結(jié)構(gòu)元件可以包括鈦(ti)合金。

根據(jù)一個實施例，焊線和/或止裂部和/或結(jié)構(gòu)元件可以包括鎳(ni)高溫合金。這種合金的特定類型以鉻鎳鐵合金的名義所熟知。

這些類型的合金例如使用在航空發(fā)動機及其部件中，特別是在應(yīng)該最小化重量的場合。根據(jù)本公開的方法在重量和成本是關(guān)鍵因素的這些類型的應(yīng)用中特別有用。

根據(jù)一個實施例，焊線和/或止裂部和/或結(jié)構(gòu)元件包括鋁(al)。

根據(jù)一個實施例，沿著焊線可以形成有多個止裂部，使得相鄰的止裂部(c1，c2，…，cn)彼此間隔開預(yù)定距離(d1,2，d2,3，…，dn-1,n)。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以規(guī)則地間隔開。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以間隔開，使得相鄰的止裂部(c1，…，cn)之間的距離(di-1,i)不全部相等。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以不規(guī)則地間隔開。

相鄰的止裂部之間的間隔可以由操縱止裂部形成的控制器控制。例如，在金屬沉積的情況下，間隔可以由金屬沉積裝置的控制器控制。出于實際原因，止裂部的確切位置可以通過第一結(jié)構(gòu)元件和第二結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)和/或幾何限制來確定。也就是說，止裂部可以簡單地定位在實際定位它們的位置處。然而，優(yōu)選地應(yīng)考慮限制裂紋擴展的預(yù)期功能。

根據(jù)一個實施例，距離可以由沿著焊線的最大允許裂紋長度限制。也就是說，兩個相鄰的止裂部之間的距離可以不長于最大允許裂紋長度。優(yōu)選地，該距離應(yīng)該更小，至少具有安全裕度。

根據(jù)一個實施例，最大允許裂紋長度可以由至少一個預(yù)定的強度和/或功能標準確定。

強度標準(也稱為結(jié)構(gòu)標準)可以與防止裂紋生長過長使得不再能夠阻止裂紋的進一步生長有關(guān)。如果裂紋生長過長，則施加到焊線的應(yīng)力可能導(dǎo)致裂紋以不受控制的方式擴展，例如導(dǎo)致裂紋繼續(xù)進行或?qū)е虏牧系姆浅？焖俚乃毫?。如果裂紋生長得過長，則它也可能擴展通過止裂部。因此，相鄰的止裂部應(yīng)該以如下距離布置，使得裂紋不會擴展到裂紋變得不受控制或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固的長度。該臨界裂紋長度可以取決于在焊線的區(qū)域中可能發(fā)生的應(yīng)力的量。因此，臨界裂紋長度可以取決于焊縫所在位置處的特定發(fā)動機部件以及焊線在該發(fā)動機部件內(nèi)或上的位置。

功能標準或功能標準可與由裂紋引起的焊線或結(jié)構(gòu)的完整性不足所引起的后果有關(guān)。例如，假定為氣密的部件中的裂紋將導(dǎo)致該部件的完整性不足，從而在使用期間引起泄漏。在這種情況下，可以限制裂紋擴展，使得通過裂紋的泄漏不超過最大允許泄漏。

此外，止裂部的強度，即，止裂部的防止裂紋橫跨其擴展的能力可能受到例如止裂部的幾何形狀和/或止裂部形成參數(shù)的影響。

根據(jù)一個實施例，止裂部的厚度和/或大小可以由預(yù)定的強度和/或功能標準確定。這些標準可以是如上所述的標準。厚度應(yīng)被理解為止裂部在與焊縫和/或結(jié)構(gòu)元件的表面正交或垂直的方向上的高度。該大小可以被理解為由止裂部覆蓋的二維面積，即，止裂部與下面的焊線和結(jié)構(gòu)元件的附接面積。

止裂部的強度可以優(yōu)選地考慮相鄰的止裂部之間的距離來選擇，以便能夠防止裂紋生長得大于相鄰的止裂部之間的距離?？梢酝ㄟ^選擇止裂部的大小來調(diào)整止裂部的強度。可以變化的尺寸是由止裂部覆蓋的表面面積，諸如其長度和寬度，以及止裂部的高度或厚度，該高度或厚度是止裂部的在大體垂直于焊線表面的方向上的尺寸。

根據(jù)一個實施例，可以允許焊線在形成止裂部之前相對于形成焊線期間獲得的溫度冷卻。一旦焊線已經(jīng)冷卻到某一溫度，就可以形成止裂部。也可以在已經(jīng)存在的焊線上形成止裂部。特別地，擱架上的包括焊線的部件可以裝備有止裂部。

在形成止裂部之前或基本同時，可以有意地加熱旨在要形成的表面區(qū)域，以便促進止裂部與該表面的熔合。

根據(jù)一個實施例，可以使用相同的方法執(zhí)行形成焊線的步驟和形成止裂部的步驟。

根據(jù)一個實施例，可以通過激光焊接執(zhí)行形成焊線的步驟，和/或可以使用激光執(zhí)行所述添加材料的步驟。也就是說，可以通過激光焊接執(zhí)行形成焊線的步驟和形成止裂部的步驟。特別地，如上所述，可以通過使用金屬沉積來執(zhí)行兩個步驟?？商鎿Q地，可以通過激光焊接形成這些步驟中的僅一個步驟。例如，可以使用另一種形式的焊接形成焊線，并且隨后可以通過激光焊接，例如通過如上所述的金屬沉積形成止裂部?？商鎿Q地，可以通過鎢-惰性氣體焊接(tig)形成焊線和/或止裂部?？梢酝ㄟ^其它焊接方法例如線性摩擦焊接形成焊線。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以具有在主軸線方向上延伸的細長形狀，例如大致矩形、橢圓形或卵形。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以由此具有諸如大致矩形、橢圓形或卵形的細長形狀，其中，它們的主軸線定向成垂直于焊線

根據(jù)一個實施例，止裂部可以具有諸如大致矩形、橢圓形或卵形的細長形狀，其中，它們的主軸線以與焊線成傾斜角度的方式定向。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以具有諸如大致矩形、橢圓形或卵形的細長形狀，其中，它們的主軸線沿著焊線延伸。

當具有細長形狀的多個止裂部沿著焊線定位時，不一定以相同的方式相對于焊線定向。主軸線相對于焊線的定向可以通過止裂部位置處或附近的局部幾何形狀和/或結(jié)構(gòu)情況確定。也就是說，止裂部的定向可以通過在止裂部的位置處能夠獲得的對象來確定。

因此，例如取決于止裂部位置處的幾何形狀和結(jié)構(gòu)限制，不同的止裂部可以以與焊線成不同角度的方式布置。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以具有大致圓形形狀。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以具有大致多邊形形狀。

可替換地或另外，防裂焊線可以呈在接合兩個結(jié)構(gòu)元件的焊線的任一側(cè)之間交替的連續(xù)焊縫的形式。例如，z字形焊縫可以疊置在接合焊縫上，以形成連續(xù)的止裂焊縫。在另一種布置中，可以使用連續(xù)的階梯形焊縫圖案，其中防裂焊縫的部分垂直于接合焊縫，并且防裂焊縫的部分平行于接合焊縫。例如見圖6。

有利地，防裂焊縫可以呈每個都橫跨主焊縫(即，將兩個結(jié)構(gòu)元件接合在一起的焊縫)延伸的多個離散焊縫的形式，其中多個防裂焊縫被布置成大體垂直于主焊縫。

沿著焊線的所有止裂部可以具有相似的形狀。然而，沿著焊線的所有止裂部不一定具有相似的形狀。例如，由于在止裂部的位置處的幾何形狀或其它結(jié)構(gòu)限制，所以該形狀可以不同。

根據(jù)一個實施例，止裂部可以在正交于焊線的方向上具有高度。該高度可以在結(jié)構(gòu)元件的厚度的0.5至10倍的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，高度可以在結(jié)構(gòu)元件的厚度的0.5至5倍的范圍內(nèi)，甚至更優(yōu)選地在結(jié)構(gòu)元件的厚度的0.5至3倍的范圍內(nèi)。因此，止裂部可以具有與結(jié)構(gòu)元件的厚度相同量級的高度。

根據(jù)本公開的第二方面，公開了一種用于加強接合兩個結(jié)構(gòu)元件的焊線的方法。該方法包括以下步驟：橫跨焊線添加材料，從而形成一個或更多個止裂部以用于限制沿著焊線的裂紋擴展。在相對于焊線的長度觀察時，一個或更多個止裂部每個均具有沿著焊線的有限的延伸部。因此，可以將止裂部添加到已經(jīng)存在的焊線。因此，包括由焊線接合的結(jié)構(gòu)元件的現(xiàn)有部件或結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以設(shè)置有止裂部。

根據(jù)本公開的第三方面，公開了包括兩個結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。兩個結(jié)構(gòu)元件通過如上所述的方法接合。然而，焊線可以用于接合多個結(jié)構(gòu)元件。

根據(jù)一個實施例，公開了包括這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的噴氣發(fā)動機或噴氣發(fā)動機的部件，例如風扇殼體、風扇結(jié)構(gòu)、壓縮機結(jié)構(gòu)、渦輪機結(jié)構(gòu)或發(fā)動機安裝結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個實施例，公開了一種包括這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的飛行器。

上面討論的一個或更多個實施例可以彼此結(jié)合并且與本公開的不同方面結(jié)合。

附圖說明

下文將參考附圖通過非限制性實例進一步解釋本公開，在附圖中：

圖1以橫截面示意性地示出飛行器發(fā)動機，

圖2示意性地示出止裂部的形成，

圖3a示意性地示出包括止裂部的焊線，

圖3b示出包括不規(guī)則間隔開的多個止裂部的焊線，

圖3c示出包括規(guī)則間隔開的多個止裂部的焊線，

圖4示意性地示出設(shè)置有止裂部的壓縮機結(jié)構(gòu)，

圖5示意性地示出設(shè)置有止裂部的壓縮機結(jié)構(gòu)的細節(jié)

圖6示意性地示出兩種替代的防裂焊縫圖案。

具體實施方式

在圖1中示意性地示出飛行器發(fā)動機1。飛行器發(fā)動機圍繞中心軸線2延伸。

飛行器發(fā)動機1的主要部分是沿軸線2以如下順序布置的圍繞風扇6的風扇殼體4、低壓壓縮機8、壓縮機結(jié)構(gòu)10、高壓壓縮機12、燃燒器14、高壓渦輪機16、低壓渦輪機18以及渦輪機構(gòu)20。

包括在高壓壓縮機12之后的低壓壓縮機8的壓縮區(qū)段在通過進口3進入發(fā)動機的空氣的至少一部分進入燃燒器14之前壓縮該空氣的至少一部分。經(jīng)由進口進入的空氣的一部分可以被引導(dǎo)通過旁路流動路徑(未示出)，使得產(chǎn)生向前的推力。在燃燒區(qū)段中，燃燒通過空氣與燃料的混合物的點燃和燃燒而發(fā)生。通過包括高壓渦輪機16和低壓渦輪機18的渦輪區(qū)段使燃燒產(chǎn)物膨脹，從而使渦輪機圍繞軸線2旋轉(zhuǎn)。高壓渦輪機16和高壓壓縮機12被安裝在共用的軸(未示出)上，使得高壓渦輪機驅(qū)動高壓壓縮機的旋轉(zhuǎn)。高壓渦輪機16之后是低壓渦輪機18，低壓渦輪機18被安裝在與低壓壓縮機8和風扇6共用的軸上，使得低壓渦輪機18使風扇6和低壓壓縮機8旋轉(zhuǎn)。這兩個軸是同心的并圍繞發(fā)動機中心軸線2旋轉(zhuǎn)。

壓縮機結(jié)構(gòu)10是位于低壓壓縮機8與高壓壓縮機12之間的結(jié)構(gòu)。它是從發(fā)動機向飛行器本體傳遞推力的負載路徑內(nèi)的靜態(tài)部件，從而向前驅(qū)動飛行器。如上所述，壓縮機結(jié)構(gòu)的具體構(gòu)造和設(shè)計取決于具體的發(fā)動機構(gòu)造，并且在各種術(shù)語下被熟知。不同的制造商使用不同的術(shù)語并具有不同的建造結(jié)構(gòu)。術(shù)語中間壓縮機殼體(icc)、中間殼體(imc)和風扇轂框架(fhf)都是指位于低壓壓縮區(qū)段與高壓壓縮區(qū)段之間的構(gòu)造。本文描述的止裂部技術(shù)可以應(yīng)用于在以上列出的發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的任何結(jié)構(gòu)中包括的焊線。

如圖1所示，壓縮機結(jié)構(gòu)10包括推力凸耳22或類似元件，從而允許經(jīng)由推力連桿24將發(fā)動機安裝到吊架。吊架進而連接到飛行器的機翼。向前驅(qū)動飛行器的推力經(jīng)由這種結(jié)構(gòu)從發(fā)動機傳遞到飛行器本體。發(fā)動機結(jié)構(gòu)在發(fā)動機安裝部或推力凸耳附近的部分可以被認為是主結(jié)構(gòu)元件(pse)，從而也通過在沒有任何焊縫的區(qū)域中的裂紋擴展來確定尺寸。本文描述的止裂部技術(shù)可以應(yīng)用于在以上列出的發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的任何結(jié)構(gòu)中包括的被認為是主結(jié)構(gòu)元件(pse)的任何結(jié)構(gòu)元件。特別地，止裂部技術(shù)可以應(yīng)用于包括在pse中的焊線。它也可以應(yīng)用于空氣框架結(jié)構(gòu)的其它位置，例如機艙和吊架。

在圖2中示意性地示出了通過根據(jù)本公開的一些實施例的焊接來接合兩個結(jié)構(gòu)元件的方法，這兩個結(jié)構(gòu)元件在這里示出為第一部件26和第二部件28。該方法包括兩個主要步驟。在第一主要步驟中，形成接合第一部件26和第二部件28的焊線30。該焊線30可以通過各種已知的焊接方法形成。在第二步驟中，如圖2所示，橫跨焊線30添加材料32，從而形成用于限制沿著焊線30的裂紋擴展的止裂部34。止裂部34在焊線30上從第一部件26跨到第二部件28。在相對于焊線的長度觀察的，止裂部34沿著焊線30具有有限的延伸部。因此，目的并不是用附加材料32覆蓋焊線30的長度，而是沿著焊線30形成呈一個或更多個止裂部34形式的離散特征。如上所述，止裂部的延伸部可以具有與焊線或熱影響區(qū)的寬度相同的量級。

在圖2所示方法的實施例中，止裂部34通過稱為金屬沉積(md)的方法形成。在該方法中，焊接材料32可以呈由送絲器36供給的絲的形式，并且通過這里呈激光38形式的能量源在現(xiàn)有焊線30的頂部上熔化。由此，形成從第一部件26橫跨焊線30延伸到第二部件28的止裂部34?？商鎿Q地，可以由粉末源分配的粉末的形式提供材料32。粉末可以使用鼓風機在焊線上方的空氣中循環(huán)，并使用例如激光38而熔化在下面的表面上。

在md過程期間，可以加熱頂部上待形成止裂部34的表面，以便在沉積金屬與第一部件26和第二部件28以及焊線30的表面之間實現(xiàn)良好的均勻化。由此，止裂部可以大體完全附接到下面的表面。熔化附加材料32的過程繼續(xù)進行，直到獲得具有一定大小的止裂部34。

送絲器36和激光源38可以相對于焊線30移動，從而沿著焊線形成多個止裂部34。

可以使用相同的方法執(zhí)行形成焊線的步驟和形成止裂部的步驟。例如，可以使用參考圖2描述的金屬沉積方法來執(zhí)行兩個步驟。由此，可以使用兩種不同的焊接裝置，或者可以使用相同的裝置來執(zhí)行兩個步驟。焊線30和止裂部34可以由相同的材料形成。更重要的是，能夠用與兩個結(jié)構(gòu)元件相同的材料形成焊線30和止裂部34。在本文所述的應(yīng)用類型中，常用材料是鈦(ti)合金、鎳(ni)高溫合金和鋁(al)。

可以允許焊線在形成止裂部之前相對于形成焊線期間獲得的溫度冷卻。由此，可以大體彼此連續(xù)地執(zhí)行第一步驟和第二步驟。然而，也能夠通過圖2所示的方法在已經(jīng)存在的焊線上添加止裂部34。

圖3a至3c示意性地示出包括已經(jīng)通過參考圖2描述的方法接合的兩個結(jié)構(gòu)元件的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)40。每個系統(tǒng)40均包括通過焊線30接合的第一部件26和第二部件28，以及橫跨焊線30布置的一個或更多個止裂部34。止裂部34的目的在于限制沿焊線30擴展的裂紋42的生長。

圖3a示出包括一個止裂部34的系統(tǒng)40，該止裂部34限制裂紋42沿著焊線30的擴展?？梢酝ㄟ^存在于包括結(jié)構(gòu)系統(tǒng)40的部件中的其它幾何特征(未示出)在另一方向上限制圖3a中示出的裂紋42。

圖3b和3c示出已經(jīng)在沿著焊線30的不同位置處形成多個止裂部34的系統(tǒng)40。由此，可以沿焊線30布置多個止裂部34，使得相鄰的止裂部(c1，c2，...cn)彼此間隔開預(yù)定距離(d1,2，d2,3，…，dn-1,n)。由此，止裂部34可以被布置成規(guī)則地或不規(guī)則地間隔開。圖3b和3c示意性地示出這一原理。

圖3b示出了相鄰止裂部(c1，…，cn)之間的距離(di-1,i)不完全相等的實施例。在圖3b中，止裂部34之間的距離是不規(guī)則的。不同的止裂部34的具體位置可以通過例如制造可能性來確定，諸如通過在焊線30的直接附近不存在其它特征的位置確定，使得易于執(zhí)行例如橫跨焊線30的金屬沉積。在圖3b中，裂紋42的擴展受到c2和c3表示的止裂部34限制。因此，裂紋42不能生長得長于距離d2,3。

圖3c示出了具有規(guī)則間隔開的止裂部34的實施例。在圖3c中，所有止裂部34彼此等距地定位。

如圖3a至3c中可見，每個止裂部34沿著焊線30具有有限的延伸部。止裂部34的延伸部可以具有與焊線30的寬度或者與在焊線30上延伸的熱影響區(qū)以及第一部件26和第二部件28的相鄰區(qū)域相同的量級。由此，止裂部34可以被視為沿著焊線30的單獨的離散特征。如果多個止裂部34沿著焊線30定位，則每個止裂部34的延伸部的總和可以包括小于焊線30的長度的25％。

在圖3a至3c中，止裂部34可以跨越焊線30，并且延伸到第一部件26和第二部件28上。止裂部34的尺寸被設(shè)定為提供足夠高的機械強度以防止裂紋擴展。另外，如果由于第一部件26和第二部件28中的一個或兩個的幾何形狀和/或結(jié)構(gòu)構(gòu)造，額外的加強將是有利的，例如由于布置在第一部件26和/或第二部件28上的特征(未示出)，則止裂部可以布置成使得進一步延伸到第一部件26和/或第二部件28上，最終延伸到這些特征上。

獨立于止裂部34是否以規(guī)則的距離布置，相鄰的止裂部34之間的距離應(yīng)優(yōu)選不大于沿著特定焊線的預(yù)定最大允許裂紋長度，這是因為該距離限制裂紋擴展。如上所述，最大允許裂紋長度由至少一個預(yù)定的強度和/或功能標準確定。

此外，止裂部34的尺寸可以由預(yù)定的強度和/或功能標準來確定。特別地，止裂部34的厚度和/或大小可以由預(yù)定的強度和/或功能標準來確定。該厚度也可以被稱為在形成止裂部34的表面上，即，在第一部件26和第二部件28上的止裂部34的高度。止裂部34的高度通?？梢跃哂信c第一部件26和第二部件28的厚度相同的量級。因此，止裂部34的高度可以近似等于結(jié)構(gòu)元件的厚度，或者它可以是結(jié)構(gòu)元件的厚度的幾倍。止裂部34的大小與它的附接到第一部件26和第二部件28以及焊線30的面積有關(guān)。理想地，止裂部34被完全附接到下面的表面26、28、30。

強度標準與防止突然、快速裂紋擴展或爆裂有關(guān)。優(yōu)選地，止裂部34應(yīng)該彼此定位在如下距離內(nèi)，使得它們可以防止沿焊線30擴展的裂紋42的快速、不受控制的生長。

功能標準是與保持設(shè)置止裂部34的部件的功能有關(guān)而不管裂紋42如何的標準。由此，不應(yīng)該允許裂紋42生長成長于保持部件的可接受功能的情況。例如，如果止裂部34被定位在發(fā)動機部件上，則應(yīng)限制通過裂紋42的空氣泄漏，使得保持發(fā)動機的功能。

盡管為了圖示，在圖3a-3c中，止裂部34被示出為具有大致矩形形狀，它們的主軸線大體垂直于焊線30延伸，止裂部34可以具有基本上任何形狀。該形狀可以例如通過制造的容易性確定，例如通過在止裂部要被定位的區(qū)域中的幾何限制確定。

例如，止裂部34可以具有在主軸線44的方向上延伸的細長形狀，例如大致矩形、橢圓形或卵形。止裂部34可以它們的主軸線44在相對于焊線30的任何方向上定向的方式定向。例如，主軸線44可以定向成垂直于焊線30，如圖3a所示。此外，主軸線44可以以與焊線成傾斜角度的方式定向，或者止裂部34可以它們的主軸線44沿著焊線30延伸的方式定向，如由圖5中的止裂部70所示。

止裂部34的其它可能的形狀是圓形或多邊形。

甚至，沿著焊線30的所有止裂部34不一定具有相似的形狀，而是該形狀可以由局部要求和/或局部幾何限制和/或結(jié)構(gòu)限制來確定。

如上所述，本文公開的方法具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，該方法可以應(yīng)用于噴氣發(fā)動機或噴氣發(fā)動機的部件，例如風扇殼體、風扇結(jié)構(gòu)、壓縮機結(jié)構(gòu)、渦輪機結(jié)構(gòu)或發(fā)動機安裝結(jié)構(gòu)。本文提出的焊接方法特別適用于壓縮機結(jié)構(gòu)和發(fā)動機安裝支撐結(jié)構(gòu)(emss)，例如發(fā)動機殼體上的發(fā)動機安裝附接凸耳或類似結(jié)構(gòu)以及發(fā)動機結(jié)構(gòu)的對于發(fā)動機安裝負載路徑關(guān)鍵的部分。取決于具體的發(fā)動機構(gòu)造和發(fā)動機制造商，這些結(jié)構(gòu)可能在不同術(shù)語下被熟知。在下面描述的實例中，作為一般術(shù)語，我們將這種結(jié)構(gòu)稱為發(fā)動機壓縮機結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使用不同的術(shù)語稱呼。例如，它可以被稱為主結(jié)構(gòu)元件(pse)、中間壓縮機殼體(icc)、中間殼體(imc)和風扇轂框架(fhf)，這些都指的是位于低壓壓縮區(qū)段與高壓壓縮區(qū)段之間的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將發(fā)動機安裝到吊架，吊架進而安裝到飛行器的機翼。這些結(jié)構(gòu)是通過吊架和機翼將發(fā)動機推力傳遞到飛行器結(jié)構(gòu)的直接主負載路徑。止裂部技術(shù)可以應(yīng)用于包括在以上列出的發(fā)動機安裝支撐結(jié)構(gòu)中的任何結(jié)構(gòu)中的焊縫。在這個區(qū)域，臨界裂紋長度是剛好能支撐極限負載的長度。

本文所述的方法特別有用的另一個實例是暴露于振動的泄放凸臺以及橫跨將泄放凸臺接合到外殼的焊縫的應(yīng)力。這些由于hcf加載而生長的裂紋如果不停止則可能會在飛行的數(shù)小時內(nèi)生長超出臨界裂紋長度。由此，通常不能在定期檢查期間檢測出出現(xiàn)的裂紋。在這種情況下，通過橫跨焊線的止裂部的存在，可以提早停止裂紋，足以防止飛行期間的功能障礙。

圖4示出了根據(jù)上面參考圖1描述的任何類型的壓縮機結(jié)構(gòu)10。壓縮機結(jié)構(gòu)10設(shè)置有通過上述方法形成的多個止裂部34。壓縮機結(jié)構(gòu)10包括通過焊線30接合的第一部件46和第二部件48。沿著該焊線30布置有多個止裂部34。如圖4中可見，止裂部34中的表示為止裂部34'的一個止裂部在焊線30上延伸并且延伸到分別位于第一部件46和第二部件48上的其它特征50、52。圖4所示的壓縮機結(jié)構(gòu)10還包括通過焊線58、60焊接到壓縮機結(jié)構(gòu)10上的凸臺54、56。在這些焊線58、60上設(shè)置止裂部34。

圖5示出了在發(fā)動機安裝支撐結(jié)構(gòu)的區(qū)域中的上面參照圖1描述的類型的壓縮機結(jié)構(gòu)10的另一視圖。這里示出了由焊線66接合的第一部件62和第二部件64。焊線66將在飛行期間暴露于高負載。如上所述，第二部件64包括推力凸耳22，推力凸耳22形成將推力從發(fā)動機傳遞到飛行器本體的力路徑的部分。焊線66已經(jīng)設(shè)置有多個止裂部68、70。該圖還示出了沿焊線66布置的不同形狀的止裂部68、70的實例。在圖5中，示出了四個矩形止裂部68，矩形止裂部68以它們的主軸線44垂直于焊線66的方式定向。止裂部70被示出為具有橢圓形狀，止裂部70以它的主軸線44沿著焊線66的方式定向。

圖4和圖5所示的壓縮機結(jié)構(gòu)10可以布置在飛行器引擎中，例如根據(jù)圖1所示。

本文描述的止裂部可以在發(fā)動機部件的制造期間應(yīng)用，也可以應(yīng)用于已經(jīng)存在的發(fā)動機部件上。

從本方法中不排除在添加材料以產(chǎn)生止裂部之前在止裂部的位置處去除材料。然而，在不去除下面的任何材料的情況下，如果僅在較早制成的焊線的頂部上添加材料，則該方法被簡化。因此，不最初去除材料的方法目前是優(yōu)選的。

本文描述的方法不限于圖1所示的飛行器發(fā)動機類型的部件，但也可用于其它類型飛行器發(fā)動機中的應(yīng)用。此外，不限于飛行器發(fā)動機的領(lǐng)域，而是可以用于具有裂紋擴展限制的要求高強度焊縫的任何類型的應(yīng)用。

在權(quán)利要求范圍內(nèi)的焊接方法以及在權(quán)利要求范圍內(nèi)的焊接方法的應(yīng)用所產(chǎn)生的產(chǎn)品和部件的進一步變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。