制造葉片泵的葉片的方法、葉片泵的葉片和葉片泵的制作方法
【專利說明】制造葉片泵的葉片的方法、葉片泵的葉片和葉片泵
[0001]本發(fā)明涉及制造葉片栗的葉片的方法。還提出葉片栗的葉片。還提出葉片栗。
[0002]US 2009/0114046 Al描述了具有鐵基燒結(jié)轉(zhuǎn)子和由工具鋼制成的葉片的葉片栗。使用由工具鋼SKH 51制成的葉片作為葉片栗的葉片的材料。
[0003]WO 2006/123502 Al描述了一種制造由燒結(jié)材料制成的葉片的方法。該葉片包括對其功能而言必要的半徑和輪廓，它們通過后處理施加。
[0004]本發(fā)明的目的是簡化葉片栗的制造。
[0005]通過具有權(quán)利要求1的特征的制造用于葉片栗的由金屬燒結(jié)材料構(gòu)成的凈形葉片的方法和通過根據(jù)權(quán)利要求10的特征的葉片栗葉片和此外通過根據(jù)權(quán)利要求15的特征的葉片栗實現(xiàn)這一目的。從下文的說明書中獲悉其它有利實施方案和擴展方案。權(quán)利要求書、說明書和附圖中的一個或多個特征可以與來自其中的一個或多個特征組合成本發(fā)明的進一步實施方案。特別地，獨立權(quán)利要求的一個或多個特征也可以被說明書和/或附圖的一個或多個其它特征替代。所提出的權(quán)利要求僅應(yīng)理解為是表達主題的草案，而不應(yīng)限制于此。
[0006]提出一種制造用于葉片栗的由金屬燒結(jié)材料構(gòu)成的凈形葉片的方法。該方法優(yōu)選是制造開孔凈形葉片的方法。在此，該葉片具有至少一個第一端面和一個第二端面以及一個第一側(cè)面和一個與其平行取向的第二側(cè)面。第二端面優(yōu)選與所述第一端面平行取向。此夕卜，該葉片具有第一輪廓面和第二輪廓面。該制造葉片的方法至少包括下列步驟:
?使用粉末壓機壓制粉末混合物以形成生坯；
?在燒結(jié)爐中燒結(jié)該生坯以形成具有奧氏體結(jié)構(gòu)的燒結(jié)件；
?在燒結(jié)爐內(nèi)將該燒結(jié)件淬火到比該燒結(jié)件的馬氏體起始溫度低的溫度以硬化該燒結(jié)件；
?將該燒結(jié)件退火；
?作為凈形葉片取出該燒結(jié)件。
[0007]術(shù)語金屬燒結(jié)材料是指已燒結(jié)的具有主要金屬結(jié)合組分的材料。該金屬燒結(jié)材料在此可特別具有例如燒結(jié)青銅、燒結(jié)鐵或任何燒結(jié)鋼。但是，金屬燒結(jié)材料的概念不排除在該金屬燒結(jié)材料中至少部分存在其它組分，如陶瓷。
[0008]術(shù)語葉片是指可用作葉片，尤其是用于葉片栗的薄片。但是，薄片的概念在此不排除葉片的形狀偏離扁平的平面形狀。
[0009]優(yōu)選地，形成為薄片的葉片在此具有至少衍生自具有6個面的平行六面體的形狀。例如，平行六面體的形狀可以如此偏離，以致該平行六面體的兩個相對面彼此并非平行取向，而是形成角度。同樣地，此外可提供，該葉片的一個或多個面不形成平面。
[0010]優(yōu)選地，第一側(cè)面和與其平行取向的側(cè)面都形成平面。其優(yōu)點在于，可以將該葉片引入具有相應(yīng)合適尺寸的槽形導(dǎo)軌中，該葉片隨后安置在該槽形導(dǎo)軌中，但僅可在一個或最多兩個空間維度中活動。
[0011]在一個具體實施方案中，不僅側(cè)面彼此平行取向，而且第一端面也與第二端面平行取向布置。
[0012]優(yōu)選地，第一端面和第二端面都形成為平面。第一端面和第二端面都形成為平面的優(yōu)點在于，可以如此確定該葉片栗的尺寸，以使整個第一端面和整個第二端面在葉片栗的相互平行的內(nèi)表面處至少幾乎以契合方式取向，由此避免或至少在很大程度上避免進行沿所謂的端軸(Stirnachse )垂直于端面的活動。
[0013]除端面和側(cè)面外，該葉片此外應(yīng)包含第一輪廓面和第二輪廓面。所述第一輪廓面和第二輪廓面的特征特別在于，例如對于該葉片在葉片栗中的應(yīng)用而言，可如此形成該輪廓面，以致能優(yōu)化該輪廓面以經(jīng)過葉片栗的壁的內(nèi)側(cè)面。由于通常借助葉片栗的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動引導(dǎo)葉片經(jīng)過葉片栗的內(nèi)壁并且內(nèi)壁從葉片的角度看是向內(nèi)彎曲的面，因此在此也特別可以提供向外彎曲的輪廓面。
[0014]在此可如此形成該輪廓面，以使該輪廓面的兩個相對的邊緣翹曲。在輪廓面的一個優(yōu)選實施方案中例如可以提供一個或兩個輪廓面具有翹曲矩形的設(shè)計。
[0015]例如可以提供，第一輪廓面和第二輪廓面具有相同面積，且這兩個輪廓面具有相同曲率，其中該葉片最短的邊是彎曲邊。
[0016]此外可以提供，所述第一輪廓面和第二輪廓面彼此平行取向。由此產(chǎn)生葉片的第一輪廓面向外彎曲且葉片的第二輪廓面向內(nèi)彎曲的設(shè)計，或反之亦然。
[0017]同樣可行的是，第一輪廓面與第二輪廓面呈平面反射取向。在此，第一輪廓面優(yōu)選與下述平面呈鏡像:其法向矢量與這兩個側(cè)面中的每一個和這兩個端面中的每一個平行取向。
[0018]由上文的描述產(chǎn)生的設(shè)計的優(yōu)選實施方案是葉片設(shè)計為如下的實體:其從長方體形狀開始，兩個輪廓面各自具有向外彎曲或向內(nèi)彎曲的相同曲率半徑，其中這兩個輪廓面的向外彎曲是優(yōu)選設(shè)計。
[0019]例如，可能可行的是，所述第一輪廓面和/或第二輪廓面匹配例如葉片栗的內(nèi)壁，且第一輪廓面與第二輪廓面呈平面反射取向。這種葉片設(shè)計的優(yōu)點在于，由于葉片的高對稱性，在將葉片插入葉片栗轉(zhuǎn)子中為其提供的導(dǎo)軌時，可以避免與葉片相對于葉片栗內(nèi)壁的取向有關(guān)的偏差。
[0020]還可以提供，第一輪廓面匹配例如葉片栗的內(nèi)壁，而第二輪廓面具有任意設(shè)計，例如大體上平面的設(shè)計。
[0021]在一個具體實施方案中，該葉片具有由作為長方體形成的平行六面體衍生的設(shè)計。在這一具體實施方案中，該葉片具有12條邊，其中三種不同的邊長各出現(xiàn)四次。該長方體由此具有a X b X c的邊長，其中a是邊長I毫米至毫米的最短邊，c是邊長25毫米至30毫米的最長邊，且b是邊長7毫米至13毫米的中長邊。在這一具體實施方案中，如下形成葉片:通過相應(yīng)彎曲最短邊a使第一輪廓面和第二輪廓面向外彎曲，各最短邊a的曲率相同且各自朝外，即背離該實體，由此在該實體的頂視圖中該曲率呈現(xiàn)為凹曲率。
[0022]術(shù)語“凈形”是指如下的葉片設(shè)計:在從進行最后熱處理的爐中取出葉片后不必再切削加工葉片以形成葉片的公差。在此，術(shù)語“公差”尤其是指對功能而言必需的尺寸-和形狀公差。相反，術(shù)語“凈形”尤其不應(yīng)排除在取出該燒結(jié)件后將葉片去毛刺，尤其也為了清除例如可在壓制過程中形成的突出的毛刺。在該方法的一個優(yōu)選實施方案中，在燒結(jié)件在燒結(jié)爐內(nèi)淬火后，同樣在燒結(jié)爐內(nèi)進行燒結(jié)件的退火。在這一優(yōu)選實施方案中，在燒結(jié)件退火后，將燒結(jié)件作為凈形葉片同樣從燒結(jié)爐中取出，在此任選還可以等待燒結(jié)件冷卻。
[0023]術(shù)語“粉末混合物”包括例如單質(zhì)粉末的混合物或化合物粉末的混合物，其也可以被稱作合金粉末，或單質(zhì)粉末和/或化合物粉末的混合物。
[0024]在該制造葉片的方法的順序中，術(shù)語“生坯”是指通過壓制制成但尚未經(jīng)受有針對性的熱處理并且尤其尚未供往燒結(jié)工藝的中間產(chǎn)品。
[0025]此外可以提供，燒結(jié)爐內(nèi)的生坯燒結(jié)在整個燒結(jié)工藝步驟期間保持恒定的溫度(其因此是燒結(jié)溫度)下進行以形成具有奧氏體結(jié)構(gòu)的燒結(jié)件。但是，同樣還可以提供，在不同溫度下，例如在順序離散次序的燒結(jié)溫度下或以連續(xù)的溫度進程或以離散和/或連續(xù)溫度進程的組合進行燒結(jié)。但是，同樣也可以提供該燒結(jié)件一系列的多個燒結(jié)時段，其被在尚不足以燒結(jié)該燒結(jié)件的較低溫度下的其它時段中斷。
[0026]可以例如通過下述事實實現(xiàn)生坯在燒結(jié)爐中的燒結(jié)以形成具有奧氏體結(jié)構(gòu)的燒結(jié)件:在燒結(jié)件臨淬火前在燒結(jié)爐內(nèi)為燒結(jié)提供的溫度在與用于制備壓制體的粉末混合物的元素組成對應(yīng)的元素組成下的固定相圖中的奧氏體區(qū)中。
[0027]在此尤其可以提供，該在燒結(jié)件臨淬火前達到的溫度和/或在與粉末混合物的元素組成對應(yīng)的元素組成下的固定相圖中的相同奧氏體區(qū)內(nèi)的一個或多個溫度保持足夠久以實現(xiàn)作為生坯放入燒結(jié)爐中的燒結(jié)件的主要奧氏體結(jié)構(gòu)?！皩崿F(xiàn)主要奧氏體結(jié)構(gòu)”是指在該燒結(jié)件的至少50%的體積中獲得奧氏體結(jié)構(gòu)。
[0028]優(yōu)選地，例如，可以提供，該燒結(jié)件的至少90%的體積在該燒結(jié)件臨淬火前具有奧氏體結(jié)構(gòu)。
[0029]在該方法的一個特別有利的實施方案中，例如，可以提供，該燒結(jié)件的幾乎100%的體積在該零件臨淬火前具有奧氏體結(jié)構(gòu)。在該葉片的這一實施方案中(其中幾乎100%的待燒結(jié)件具有奧氏體結(jié)構(gòu))在該燒結(jié)件淬火后幾乎沒有殘余奧氏體。不存在殘余奧氏體的優(yōu)點是沒有公差變化，由此可以以特別簡單的方式實現(xiàn)該葉片作為凈形葉片而不必進一步后處理的實施方案。
[0030]但是，在該方法的另一實施方案中，同樣可以提供，作為凈形葉片取出該葉片，并進行葉片的退火而沒有進一步的有針對性的熱處理。代替于此，根據(jù)所用材料，可能在環(huán)境溫度下就足以實現(xiàn)葉片的退火。例如在具有高的輕金屬或輕金屬合金比例的葉片的情況下是這種情況。
[0031]在該方法的另一實施方案中，通過在壓力下借助粉末壓機的至少一個下沖頭形成第一輪廓面和借助粉末壓機的至少一個上沖頭形成第二輪廓面，進行葉片的壓制，并通過粉末壓機的至少一個凹模(Matrize)形成第一端面、第二端面、第一側(cè)面和第二側(cè)面。
[0032]在第一輪廓面和/或第二輪廓面為葉片的最短邊和最長邊限定的那些面的葉片設(shè)計中，這導(dǎo)致如下的葉片取向:通過沖頭施加的壓力對輪廓面產(chǎn)生影響并由此由于上沖頭和下沖頭以及凹模之間的間隙而在邊緣形成沖壓飛邊。在葉片燒結(jié)后可通過另一去毛刺工藝步驟除去這些沖壓飛邊。這種去毛刺的優(yōu)點特別是將邊緣修圓。
[0033]在該方法的另一實施方案中提供通過借助粉末壓機的凹模形成至少第一輪廓面和第二輪廓面來實施葉片的壓制。在該方法的這一實施方案中進一步提供，借助粉末壓機的下沖頭和上沖頭在壓力下形成第一側(cè)面、第二側(cè)面、第一端面和第二端面中的一個或多個。
[0034]在第一輪廓面和/或第二輪廓面是由葉片的最短和最長邊限定的表面的凈形葉片的一個實施方案中，這導(dǎo)致如下的葉片取向:通過沖頭施加的壓力尤其對端面產(chǎn)生影響。在此通過凹模形成輪廓面。在此可行的是，可以提供一個或兩個輪廓面的幾乎任意復(fù)雜的設(shè)計。此外，由于沒有間隙，不必去毛刺。
[0035]此外，提供在1050°C至1300°C的溫度范圍內(nèi)進行燒結(jié)的該方法的一個實施方案。
[0036]在這方面可以提供，在燒結(jié)的整個持續(xù)期間恒定溫度存在在1050°C至1300°C的溫度范圍內(nèi)。此外，可以提供在燒