用于燃气涡轮发动机风扇叶片中的鸠尾榫的表面处理方法
【专利摘要】一种对叶片中的鸠尾榫进行表面处理的方法，包括如下步骤：沿着所述鸠尾榫的周向侧提供抛光操作。接下来，在所述鸠尾榫的轴向端部处提供喷丸处理。由所述方法制成的叶片也被要求保护。本申请的这些和其它特征通过说明书和附图将得到更好的理解。为了表面处理风扇叶片鸠尾榫以承受这些力，第一表面处理步骤抛光被示出。术语抛光能够大致描述为使工具接触以物理处理工件上的表面。
【专利说明】用于燃气涡轮发动机风扇叶片中的鸠尾榫的表面处理方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及一种用于处理叶片中的鸠尾榫的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]燃气涡轮发动机是公知的，并且典型地具有将空气传输到压缩机的风扇。来自压缩机的空气向下游进入到燃烧部段，空气在此处与燃料混合并被燃烧。该燃烧的产物向下游从涡轮机转子上经过，该涡轮机转子转而驱动风扇旋转。
[0003]风扇可以包括安装到转子的多个分离叶片。叶片具有移动空气的翼面以及被称为鸠尾榫的径向内部部分，该径向内部部分被接纳在转子中的槽之内。
[0004]鸠尾榫在燃气涡轮发动机操作期间经受高应力。因此，其对于风扇叶片的设计者提出了挑战。
[0005]已经提出的解决施加到鸠尾榫内的应力的一种方法是在鸠尾榫上利用抛光操作。抛光操作将诱发该部件之内的应力。这些被诱发应力是能够在该部件之内被诱发到期望深度的残余压应力。被诱发应力抵销操作期间施加的应力，以使得整个应力水平更低。
[0006]抛光操作在被诱发应力的水平和到材料内的深度上提供了良好控制。然而，抛光典型地要求稍微平坦的表面，因而复杂表面不可能是用于抛光的候选对象。
[0007]—旦抛光操作已经应用到部件，则尚未抛光的表面可以具有升高的应力或者可能不期望的其他改变。
【发明内容】
[0008]一种对叶片中的鸠尾榫进行表面处理的方法，包括如下步骤:沿着所述鸠尾榫的周向侧提供抛光操作。接下来，在所述鸠尾榫的轴向端部处提供喷丸处理(shot peening)。由所述方法制成的叶片也被要求保护。
[0009]本申请的这些以及其他特征将通过随后的说明书和附图得到更好地理解，下面是这些附图的简要说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1A显示了风扇叶片。
[0011]图1B显示了安装到转子内的风扇叶片。
[0012]图2显示了根据本发明的第一方法步骤。
[0013]图3显示了后续步骤。
【具体实施方式】
[0014]图1A显示了具有从鸠尾榫24径向向外延伸的翼面18的风扇叶片20。翼面能够被称为具有前缘21和后缘22。鸠尾榫24具有周向侧表面100以及轴向端部102和104。如能够从图1A意识到的，轴向端部102和104并非规则表面，而是具有复杂的弯曲形状。周向侧100沿着轴向长度具有大致规则形状。
[0015]图1B显示了安装在转子16中的槽17之内的风扇叶片20。如能够意识到的，侧100在转子16正在旋转时接收大量应力，因为旋转力传输经过侧100。端部102和104并不接收相同的力。如图所示，周向侧100具有比端部102和104更为规则的表面。
[0016]为了对风扇叶片鸠尾榫进行表面处理以承受这些力，第一表面处理步骤，抛光，被示于图2中。术语抛光能够大致描述为使工具接触以物理处理工件上的表面。
[0017]在50处极为示意性地示出的利用抛光工具的抛光操作已经使表面104与侧表面100接触。抛光工具50可以提供低塑性抛光。一种公知的低塑性技术公开于美国专利6，415，486中。然而，其他抛光操作能够被使用。
[0018]如图2所示，在一般抛光操作中，工具50利用计算机数控(CNC)定位控制器56和压力控制器58控制。宽泛而言，鸠尾榫的选定区域100 —经识别，来自工具表面52的压缩的期望幅度和残余期望应力分布就被确定。压力被控制靠着表面，以形成具有压应力深度层的变形区域。压力能够变化以在鸠尾榫24之内实现期望残余应力分布以及压缩幅度。
[0019]尽管抛光在周向侧表面100上工作极好,但是其对于端部102和104并不同样有效。由于端部102和104具有复杂表面，因此其并不容易利用抛光技术处理。此外，侧100的抛光在端部102和104处导致不期望的应力分布。
[0020]因而，图3显示了图2步骤的后续步骤。在图3中，喷丸处理罩62被安装以包围端部102和104。喷丸处理工具60对着端部102和104输送颗粒64。喷丸处理工艺有点示意性地示于图3中，然而，本领域普通技术人员将会认识到如何将喷丸处理提供到表面102和 104。
[0021]在两步骤方法完成之后，风扇叶片20已经在其端部102/104两者以及鸠尾榫的侧100处被表面处理，从而其将在燃气涡轮发动机的富有挑战的环境中提供有效操作。
[0022]此外，作为图2步骤之前的初始可选步骤，整个鸠尾榫可以在抛光之前被初始地喷丸处理。
[0023]如上公开的叶片被用作风扇叶片。当使用在将存在于燃气涡轮发动机的低温部分中的叶片上时，相信本申请的教导将会最为成功。然而，可能的是，在更高温度区域中的叶片也可以得益于这些方法。此外，这些方法可以应用在具有使用在非燃气涡轮发动机应用中的翼面和鸠尾榫的叶片中。因而，尽管本发明可能最多地应用在风扇叶片和低压压缩机部段中，但是其也可以应用于其他位置。
[0024]尽管实施方式已经被公开，但是本领域普通技术人员将会意识到，某些修改将会落在本发明的范围之内。出于该原因，所附权利要求应当被研究以确定本发明的真实范围和内容。
【权利要求】
1.一种对叶片中的鸠尾榫进行表面处理的方法，包括如下步骤: 沿着所述鸠尾榫的周向侧提供抛光操作；以及 然后对所述鸠尾榫的轴向端部提供喷丸处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抛光操作为低塑性抛光。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述抛光技术包括与所述鸠尾榫的周向侧接触的本体，所述本体受控于定位控制器和压力控制器以沿着所述周向侧在所述鸠尾榫之内施加期望应力分布和压缩载荷。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，整个鸠尾榫在所述抛光操作之前经受喷丸处理工艺。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轴向端部并非规则表面，而是具有复杂的弯曲形状。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述周向侧具有更规则形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述叶片用在燃气涡轮发动机中。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述叶片为风扇叶片。
9.一种叶片，包括: 从鸠尾榫径向向外延伸的翼面，所述翼面具有前缘和后缘；以及具有周向侧和轴向端部的所述鸠尾榫，其中所述周向侧通过抛光操作进行表面处理，并且所述轴向端部通过喷丸处理进行表面处理；以及 所述轴向端部具有复杂的弯曲形状，并且所述周向侧沿着轴向长度具有大致规则形状。
10.根据权利要求9所述的叶片，其中，所述叶片用在燃气涡轮发动机中。
11.根据权利要求10所述的叶片，其中，所述叶片为风扇叶片。
【文档编号】B24B39/00GK104039507SQ201380005752
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月16日 优先权日:2012年1月17日
【发明者】V.K.斯塔拉曼 申请人:联合工艺公司