制造叶片泵的叶片的方法、叶片泵的叶片和叶片泵的制作方法
【专利说明】制造叶片泵的叶片的方法、叶片泵的叶片和叶片泵
[0001]本发明涉及制造叶片栗的叶片的方法。还提出叶片栗的叶片。还提出叶片栗。
[0002]US 2009/0114046 Al描述了具有铁基烧结转子和由工具钢制成的叶片的叶片栗。使用由工具钢SKH 51制成的叶片作为叶片栗的叶片的材料。
[0003]WO 2006/123502 Al描述了一种制造由烧结材料制成的叶片的方法。该叶片包括对其功能而言必要的半径和轮廓，它们通过后处理施加。
[0004]本发明的目的是简化叶片栗的制造。
[0005]通过具有权利要求1的特征的制造用于叶片栗的由金属烧结材料构成的净形叶片的方法和通过根据权利要求10的特征的叶片栗叶片和此外通过根据权利要求15的特征的叶片栗实现这一目的。从下文的说明书中获悉其它有利实施方案和扩展方案。权利要求书、说明书和附图中的一个或多个特征可以与来自其中的一个或多个特征组合成本发明的进一步实施方案。特别地，独立权利要求的一个或多个特征也可以被说明书和/或附图的一个或多个其它特征替代。所提出的权利要求仅应理解为是表达主题的草案，而不应限制于此。
[0006]提出一种制造用于叶片栗的由金属烧结材料构成的净形叶片的方法。该方法优选是制造开孔净形叶片的方法。在此，该叶片具有至少一个第一端面和一个第二端面以及一个第一侧面和一个与其平行取向的第二侧面。第二端面优选与所述第一端面平行取向。此夕卜，该叶片具有第一轮廓面和第二轮廓面。该制造叶片的方法至少包括下列步骤:
?使用粉末压机压制粉末混合物以形成生坯；
?在烧结炉中烧结该生坯以形成具有奥氏体结构的烧结件；
?在烧结炉内将该烧结件淬火到比该烧结件的马氏体起始温度低的温度以硬化该烧结件；
?将该烧结件退火；
?作为净形叶片取出该烧结件。
[0007]术语金属烧结材料是指已烧结的具有主要金属结合组分的材料。该金属烧结材料在此可特别具有例如烧结青铜、烧结铁或任何烧结钢。但是，金属烧结材料的概念不排除在该金属烧结材料中至少部分存在其它组分，如陶瓷。
[0008]术语叶片是指可用作叶片，尤其是用于叶片栗的薄片。但是，薄片的概念在此不排除叶片的形状偏离扁平的平面形状。
[0009]优选地，形成为薄片的叶片在此具有至少衍生自具有6个面的平行六面体的形状。例如，平行六面体的形状可以如此偏离，以致该平行六面体的两个相对面彼此并非平行取向，而是形成角度。同样地，此外可提供，该叶片的一个或多个面不形成平面。
[0010]优选地，第一侧面和与其平行取向的侧面都形成平面。其优点在于，可以将该叶片引入具有相应合适尺寸的槽形导轨中，该叶片随后安置在该槽形导轨中，但仅可在一个或最多两个空间维度中活动。
[0011]在一个具体实施方案中，不仅侧面彼此平行取向，而且第一端面也与第二端面平行取向布置。
[0012]优选地，第一端面和第二端面都形成为平面。第一端面和第二端面都形成为平面的优点在于，可以如此确定该叶片栗的尺寸，以使整个第一端面和整个第二端面在叶片栗的相互平行的内表面处至少几乎以契合方式取向，由此避免或至少在很大程度上避免进行沿所谓的端轴(Stirnachse )垂直于端面的活动。
[0013]除端面和侧面外，该叶片此外应包含第一轮廓面和第二轮廓面。所述第一轮廓面和第二轮廓面的特征特别在于，例如对于该叶片在叶片栗中的应用而言，可如此形成该轮廓面，以致能优化该轮廓面以经过叶片栗的壁的内侧面。由于通常借助叶片栗的转子的旋转运动引导叶片经过叶片栗的内壁并且内壁从叶片的角度看是向内弯曲的面，因此在此也特别可以提供向外弯曲的轮廓面。
[0014]在此可如此形成该轮廓面，以使该轮廓面的两个相对的边缘翘曲。在轮廓面的一个优选实施方案中例如可以提供一个或两个轮廓面具有翘曲矩形的设计。
[0015]例如可以提供，第一轮廓面和第二轮廓面具有相同面积，且这两个轮廓面具有相同曲率，其中该叶片最短的边是弯曲边。
[0016]此外可以提供，所述第一轮廓面和第二轮廓面彼此平行取向。由此产生叶片的第一轮廓面向外弯曲且叶片的第二轮廓面向内弯曲的设计，或反之亦然。
[0017]同样可行的是，第一轮廓面与第二轮廓面呈平面反射取向。在此，第一轮廓面优选与下述平面呈镜像:其法向矢量与这两个侧面中的每一个和这两个端面中的每一个平行取向。
[0018]由上文的描述产生的设计的优选实施方案是叶片设计为如下的实体:其从长方体形状开始，两个轮廓面各自具有向外弯曲或向内弯曲的相同曲率半径，其中这两个轮廓面的向外弯曲是优选设计。
[0019]例如，可能可行的是，所述第一轮廓面和/或第二轮廓面匹配例如叶片栗的内壁，且第一轮廓面与第二轮廓面呈平面反射取向。这种叶片设计的优点在于，由于叶片的高对称性，在将叶片插入叶片栗转子中为其提供的导轨时，可以避免与叶片相对于叶片栗内壁的取向有关的偏差。
[0020]还可以提供，第一轮廓面匹配例如叶片栗的内壁，而第二轮廓面具有任意设计，例如大体上平面的设计。
[0021]在一个具体实施方案中，该叶片具有由作为长方体形成的平行六面体衍生的设计。在这一具体实施方案中，该叶片具有12条边，其中三种不同的边长各出现四次。该长方体由此具有a X b X c的边长，其中a是边长I毫米至毫米的最短边，c是边长25毫米至30毫米的最长边，且b是边长7毫米至13毫米的中长边。在这一具体实施方案中，如下形成叶片:通过相应弯曲最短边a使第一轮廓面和第二轮廓面向外弯曲，各最短边a的曲率相同且各自朝外，即背离该实体，由此在该实体的顶视图中该曲率呈现为凹曲率。
[0022]术语“净形”是指如下的叶片设计:在从进行最后热处理的炉中取出叶片后不必再切削加工叶片以形成叶片的公差。在此，术语“公差”尤其是指对功能而言必需的尺寸-和形状公差。相反，术语“净形”尤其不应排除在取出该烧结件后将叶片去毛刺，尤其也为了清除例如可在压制过程中形成的突出的毛刺。在该方法的一个优选实施方案中，在烧结件在烧结炉内淬火后，同样在烧结炉内进行烧结件的退火。在这一优选实施方案中，在烧结件退火后，将烧结件作为净形叶片同样从烧结炉中取出，在此任选还可以等待烧结件冷却。
[0023]术语“粉末混合物”包括例如单质粉末的混合物或化合物粉末的混合物，其也可以被称作合金粉末，或单质粉末和/或化合物粉末的混合物。
[0024]在该制造叶片的方法的顺序中，术语“生坯”是指通过压制制成但尚未经受有针对性的热处理并且尤其尚未供往烧结工艺的中间产品。
[0025]此外可以提供，烧结炉内的生坯烧结在整个烧结工艺步骤期间保持恒定的温度(其因此是烧结温度)下进行以形成具有奥氏体结构的烧结件。但是，同样还可以提供，在不同温度下，例如在顺序离散次序的烧结温度下或以连续的温度进程或以离散和/或连续温度进程的组合进行烧结。但是，同样也可以提供该烧结件一系列的多个烧结时段，其被在尚不足以烧结该烧结件的较低温度下的其它时段中断。
[0026]可以例如通过下述事实实现生坯在烧结炉中的烧结以形成具有奥氏体结构的烧结件:在烧结件临淬火前在烧结炉内为烧结提供的温度在与用于制备压制体的粉末混合物的元素组成对应的元素组成下的固定相图中的奥氏体区中。
[0027]在此尤其可以提供，该在烧结件临淬火前达到的温度和/或在与粉末混合物的元素组成对应的元素组成下的固定相图中的相同奥氏体区内的一个或多个温度保持足够久以实现作为生坯放入烧结炉中的烧结件的主要奥氏体结构。“实现主要奥氏体结构”是指在该烧结件的至少50%的体积中获得奥氏体结构。
[0028]优选地，例如，可以提供，该烧结件的至少90%的体积在该烧结件临淬火前具有奥氏体结构。
[0029]在该方法的一个特别有利的实施方案中，例如，可以提供，该烧结件的几乎100%的体积在该零件临淬火前具有奥氏体结构。在该叶片的这一实施方案中(其中几乎100%的待烧结件具有奥氏体结构)在该烧结件淬火后几乎没有残余奥氏体。不存在残余奥氏体的优点是没有公差变化，由此可以以特别简单的方式实现该叶片作为净形叶片而不必进一步后处理的实施方案。
[0030]但是，在该方法的另一实施方案中，同样可以提供，作为净形叶片取出该叶片，并进行叶片的退火而没有进一步的有针对性的热处理。代替于此，根据所用材料，可能在环境温度下就足以实现叶片的退火。例如在具有高的轻金属或轻金属合金比例的叶片的情况下是这种情况。
[0031]在该方法的另一实施方案中，通过在压力下借助粉末压机的至少一个下冲头形成第一轮廓面和借助粉末压机的至少一个上冲头形成第二轮廓面，进行叶片的压制，并通过粉末压机的至少一个凹模(Matrize)形成第一端面、第二端面、第一侧面和第二侧面。
[0032]在第一轮廓面和/或第二轮廓面为叶片的最短边和最长边限定的那些面的叶片设计中，这导致如下的叶片取向:通过冲头施加的压力对轮廓面产生影响并由此由于上冲头和下冲头以及凹模之间的间隙而在边缘形成冲压飞边。在叶片烧结后可通过另一去毛刺工艺步骤除去这些冲压飞边。这种去毛刺的优点特别是将边缘修圆。
[0033]在该方法的另一实施方案中提供通过借助粉末压机的凹模形成至少第一轮廓面和第二轮廓面来实施叶片的压制。在该方法的这一实施方案中进一步提供，借助粉末压机的下冲头和上冲头在压力下形成第一侧面、第二侧面、第一端面和第二端面中的一个或多个。
[0034]在第一轮廓面和/或第二轮廓面是由叶片的最短和最长边限定的表面的净形叶片的一个实施方案中，这导致如下的叶片取向:通过冲头施加的压力尤其对端面产生影响。在此通过凹模形成轮廓面。在此可行的是，可以提供一个或两个轮廓面的几乎任意复杂的设计。此外，由于没有间隙，不必去毛刺。
[0035]此外，提供在1050°C至1300°C的温度范围内进行烧结的该方法的一个实施方案。
[0036]在这方面可以提供，在烧结的整个持续期间恒定温度存在在1050°C至1300°C的温度范围内。此外，可以提供在烧