专利名称：将内槽终端引入构件的方法
技术领域：
本发明涉及一种将内槽终端引入构件的方法。对此应该这样制作内槽终端，即尽管构件受力，但终端不会扩大。
在机器结构和设备构造中通常出现这样的问题，即防止因太高负荷而扩大的裂纹继续扩大或者由于在目标明确地开设于构件壁中的胀缝的端部上的切口作用而排除裂纹扩大。一种解决上述问题的已知现有技术是在内槽中钻孔，即在裂纹尖端或缝隙尖端开设一个孔径足够大的孔。
在下文中，内槽被理解为一条自然扩大的裂纹、一个象“理论断裂位置”这样的控制裂纹的衰减切口或一条目标明确地引入构件中的缝隙，所述理论断裂位置只允许裂纹在预定方向上扩展并由于在其余壁厚中的扩大裂纹开口较小而只造成最小的泄漏横截面。
由于钻设内槽终端而不利地产生了一个显著的泄漏横截面，这个泄漏横截面例如在涡轮机结构中是不希望出现的。由于这个原因以及由于强度的缘故，通常在这里实际上选择了小钻孔直径以便长久地解决上述问题。
根据对断裂机理的认识，众所周知地可以通过一个适用的裂纹尖端出口即通过适当设计内槽终端的方式防止或迟滞内槽或裂纹进一步扩大，从而可以继续使用构件并使其承受负荷。
本发明试图避免上述现有技术缺陷。它的任务在于提供一种在构件中开设内槽终端的方法。利用该方法，一方面确实避免了在内槽中形成裂纹或者裂纹扩大，另一方面没有出现加强的泄漏。
根据本发明，由此完成了上述任务，即在一种如权利要求1前序所述的方法中，内槽终端与内槽主延伸方向相关地在其方向上至少约转向180°，其中转向是在一个根据切口-断裂机理观点概计算出的弯曲部中实现的，最大曲率半径位于壁中的最高应力位置上，内槽终端被一直引入一个至少尽可能卸载的区域内并定位在那里，弯曲部内的壁件通过一个算出够用的材料桥与其余壁部相连。
本发明的优点在于，防止存在的裂纹进一步扩大或者排除了在一个上述缝隙引入端部发生裂纹，从而可以无问题地继续使构件承受负荷。另外，通过本发明方法而没有在构件中出现大孔，从而可以例如在热涡轮机中尽可能降低泄漏损失。
当弯曲部成半圆形到四分之三圆形、椭圆形或螺线形或相似曲线形状时，这是特别适当的。这些形状特别适用于防止开裂或制止裂纹扩大。
在图中示出了本发明的多个实施例，其中
图1示出了在本发明第一变型实施例中的内槽的截面；图2示出了在本发明第二变型实施例中的内槽的截面；图3示出了在本发明第三变型实施例中的内槽的截面；图4示出了在本发明第四变型实施例变型中的内槽的截面；图5示出了在本发明第五变型实施例中的内槽的截面。
在这些图中只示出了对理解本发明而言是主要的部件。
以下将结合实施例和附图1-图5来详细描述本发明。
图1示出了一个目标明确地引入壁1中的内槽2的截面。内槽2例如是一条通过适当加工方法(如电蚀)引入壁1中的胀缝。内槽2从侧边3起伸入壁1内且它的宽度一般为0.3mm以上。
现在，根据本发明如此设计胀缝终端，即内槽2的终端4与内槽2的主延伸方向相关地在其方向上转向约180°，从而呈其曲率半径为r的半圆形地将内槽2的终端引入壁1中。弯曲部6的半径r大小是根据切口-断裂机理观点概测算出来的，这样作是为了确保在任何部位都不会发生开裂或者出现裂纹扩大。另外，胀缝2的终端4被一直带入一个尽可能卸载的区域并在那里定位，即它终止于该区域内。
终端设计结构有时首先是由负荷大小而其次是由负荷方向决定的。另外，可用空间以及最佳化问题(漏缝尽可能小时的最高开裂安全性)在其中扮演了一个角色。另一个主要观点是如何知道或如何可以预先计算出在所有现行工作环境中的负荷方向和负荷值。
图1示出了一种较早地用于已完全知晓其负荷值和负荷方向的情况中的简单形状。
在图2-图5中举例地示出了其它终端形状，这些形状在特殊情况下可能是有利的。
与图1相比，图2示出了内槽2的终端4是如何与内槽主延伸方向相关地在其方向上至少转向180°的。在此实施例中，内槽2终端成四分之三圆形，其中终端4进入一个尽可能卸载的或完全卸载的区域并终止在此区域中。
在这个实施例中以及在随后的实施例中，壁件还通过一个算出来够用的材料桥5与其余壁部相连。
图3和图4示出了变型实施例，其中内槽终端成半圆形到四分之三圆形或成相似的曲线形状。另外，最大曲率半径r总是位于最高应力位置上，从而其宽度延伸量和高度延伸量相应不同地形成了椭圆形。也如图3表明的那样，内槽2不一定从壁2的侧边3起垂直延伸。
随后，在图5中以截面图示出了一个在壁3中的内槽2，其中内槽终端成螺线形。当必须在负荷方向随意变化的情况下进行计算时，这样的终端提供了最大的裂纹扩大阻力。如上所述地包含了本发明的所有其它特征。
显然，本发明不局限于上述实施例。内槽2例如可以是一个引入壁中来控制裂纹的上述衰减切口，所述切口的深度小于局部壁厚，这是考虑到只以预定形状形成和扩展裂纹，这带来了以下优点，即在扩展裂纹的其余壁厚中形成了最小的泄漏横截面。
另外，内槽2例如也可以是一个因太高负荷或材料缺陷而出现在壁2中的裂纹。为了防止裂纹继续扩大并进而仍然可以使构件或壁2承受负荷，现在可以事后通过适当加工方法引入具有上述形状的终端。或者，终端可以表面看起来被加工成控制裂纹的切口或者它可以目的明确地影响裂纹扩展，从而通过现在适当的负荷条件来改变裂纹扩展方向，于是裂纹尖端相对主延伸方向如此经历了至少约180°的转向，即作为裂纹终端地出现了半圆形、四分之三圆形或椭圆形或螺线形的弯曲部。此外，可以如上所述的那样在最高应力位置上实现最大曲率半径r，裂纹终端如此被引入壁中，即它进入一个尽可能卸载或全部卸载的区域，其中终端弯曲部内的壁件通过一个算出来够用的材料桥与其余壁部相连。
附图标记一览表1-壁；2-内槽(缝隙，切口，裂纹)；3-1号状态的侧边；4-2号状态的终端；5-材料桥；6-内槽终端弯曲部；r-最大曲率半径；
权利要求
1．将一个内槽终端引入一个构件的方法，其中内槽(2)从一个壁(1)的侧边(3)起以其终端(4)伸入壁(1)内，其特征在于，内槽(2)的终端(4)与内槽(2)的主延伸方向相关地在其方向上至少约转向180°，其中转向是在一个根据切口-断裂机理观点概算出的弯曲部(6)中实现的，最大曲率半径(r)位于壁(1)中的最高应力位置上，内槽(2)的终端(4)被一直引入一个至少尽可能卸载的区域内并定位在那里，弯曲部内的壁件(1)通过一个算出来够用的材料桥(5)与其余壁(1)部相连。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，内槽(2)的弯曲部(6)被制成半圆形到四分之三圆形。
3．如权利要求1所述的方法，其特征在于，内槽(2)的弯曲部(6)被制成半圆形到四分之三圆形或相似的曲线形状。
4．如权利要求1所述的方法，其特征在于，内槽(2)的弯曲部(6)被制成螺线形。
全文摘要
在一种将内槽终端引入构件的方法中,其中内槽(2)从壁(1)的侧边(3)起以其终端(4)伸入壁内,内槽(2)的终端(4)与内槽(2)的主延伸方向有关地在其方向上至少约转向180°,其中转向是在一个根据切口－断裂机理观点概算出的弯曲部(6)中实现的,最大曲率半径(r)位于壁(1)中的最高应力位置上,内槽(2)的终端(4)终止于一个至少尽可能卸载的区域内,弯曲部内的壁件通过一个算出来够用的材料桥(5)与其余壁(1)部相连。
文档编号B23P6/04GK1223192SQ98127000
公开日1999年7月21日 申请日期1998年12月21日 优先权日1997年12月22日
发明者J·克劳特茨格, U·L·恩格延 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司