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专利号: 2021112300736
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种制备涡轮导叶叶身预制体的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)芯模的制备:

根据涡轮导叶内层几何尺寸,制备得到内凹的石墨芯模;之后对石墨芯模内凹侧进行镜像对称,在石墨芯模周长尺寸不变的条件下改变截面形状,使石墨芯模内凹侧变为外凸,得到外凸的石墨芯模;其中涡轮导叶内层几何尺寸具体是:变截面外形,叶身内层面内沿X方向最大长度21mm,沿Y方向最大长度40mm,面外沿Z方向最大长度70mm,中空腔体的外形与涡轮导叶叶身外轮廓相似;

(2)参数获取:

根据涡轮导叶叶身尺寸,每隔10mm进行切片,获取横向截面,提取所有截面壁厚参数;

获取的截面参数如下:叶身壁厚2mm,后缘长度为28mm,厚度从6mm逐渐减小至2mm,叶身壁厚和后缘部分参数沿叶身织造方向没有变化;其余参数如下:第1层叶身上缘外周长162mm,内周长92mm;第2层叶身上缘外周长159mm,内周长88mm;

第3层叶身上缘外周长155mm,内周长84mm;第4层叶身上缘外周长151mm,内周长79mm;第5层叶身上缘外周长147mm,内周长74mm;第6层叶身上缘外周长143mm,内周长70mm;第7层叶身下缘外周长139mm,内周长66mm;

(3)组织设计:

涡轮导叶叶身织造采用层层角联锁结构,依据步骤(2)得到的截面壁厚参数,得到每层经纱和纬纱排列数量,以确定变截面方法;

(4)织造:

采用提花织机,将21层69列经纱按照涡轮导叶叶身外形在步骤(1)的外凸的石墨芯模上进行排列,涡轮导叶叶身沿Z方向是变截面,通过经纱排列和加减经纱来实现变截面的编织,进行涡轮导叶叶身织造;

其中,织造采用的纱线为3K Sylramic纤维束,织造经密和纬密分别为8根/cm和5根/cm;

初始排纱为:第1、21层18 30号纱锭排纱,第2、20层14 34号纱锭排纱,第3、19层11 36~ ~ ~号纱锭排纱,第4、18层9 38号纱锭排纱,第5、17层7 12、32 39号纱锭排纱,第6、16层5 10、~ ~ ~ ~

34 40号纱锭排纱,第7、15层4 7、35 42号纱锭排纱,第8、14层2 5、38 44号纱锭排纱,第9、~ ~ ~ ~ ~

13层1 4、38 54号纱锭排纱,第10 12层1 4、39 69号纱锭排纱;

~ ~ ~ ~ ~

所述的加减经纱在第一个织造循环中经纱排列的基础上,每隔5个织造循环对经纱进行加减纱操作,具体是:第6个织造循环,第2 6、16 20层右侧分别减少1根纱线,第7 15层右侧分别减少2根纱~ ~ ~线;

第11个织造循环,第2、20层左右两侧分别减少1根纱线,第3 6、16 19层右侧分别减少1~ ~根纱线,第7 15层右侧分别减少2根纱线,第5 17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线;

~ ~

第16个织造循环,第2 20层右侧分别减少1根纱线;

~

第21个织造循环,第2、20层左右两侧分别减少1根纱线,第3 19层右侧分别减少1根纱~线,第5 17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线;

~

第26个织造循环,第1、21层分别减少8根纱线,第2 20层右侧分别减少1根纱线;

~

第31个织造循环,第2、20层左右两侧分别减少1根纱线,第3 19层右侧分别减少1根纱~线,第5 17层叶身内壁右侧分别增加1根纱线;

~

经纱与纬纱运动:经纱中接结经纱、衬经纱分别穿入不同的综框,接结经纱钢筘水平方向前后运动,每次移动2个纱位,相邻接结经纱沿法线运动方向相反,衬经纱钢筘保持不动;

控制每层经纱间运动形成织口,引入纬纱,在打纬机构与石墨芯模的配合下将纬纱打紧;

(5)织造完成后,在得到的涡轮导叶叶身预制体两端预留经纱,得到外凸的涡轮导叶叶身预制体,之后取出外凸的石墨芯模,并将外凸的涡轮导叶叶身预制体套入内凹的石墨芯模,在涡轮导叶叶身负压侧定型工装的配合下,将外凸的涡轮导叶叶身预制体进行压缩,形成涡轮导叶叶身预制体;

涡轮导叶叶身预制体为中空结构,参数具体为:叶身为变截面外形,叶身沿X方向最大长度25mm,沿Y方向最大长度85mm,沿Z方向最大长度70mm;中空结构外形与叶身外轮廓相似,沿X方向最大长度21mm,沿Y方向最大长度为40mm,沿Z方向最大长度70mm。

2.权利要求1所述的方法制备的涡轮导叶叶身预制体。

3.一种制备涡轮导叶预制体的方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)上缘板的制备:

根据上缘板尺寸,每隔10mm获取截面参数;之后采用层层角联锁结构,依据获取的截面参数,进行经密、纬密及排纱量设计;

获取的截面参数如下:上缘板截面尺寸没有发生变化,所以只说明其中一层的参数即可;上缘板长134mm,宽56mm,斜边长66mm,厚4mm;

之后,在织机上将4层45列纱锭排成矩形,沿经纱方向的第1 9个织造循环,经纱根数在~左侧开始从2根递增至44根;第10 58个织造循环,经纱根数为44根;在59 67个织造循环,经~ ~纱根数在左侧开始从44根递减到2根;第1 5、43 67个织造循环引入纬纱,第6 42个织造循~ ~ ~环引入细针;得到上缘板预制体;

(2)下缘板的制备:

根据下缘板尺寸,每隔10mm获取截面参数;之后采用层层角联锁结构,依据获取的截面参数,进行经密、纬密及排纱量设计;

获取的截面参数如下:上缘板截面尺寸没有发生变化,所以只说明其中一层的参数;下缘板长84mm,宽42mm,斜边长47mm,厚2mm;

之后,在织机上将2层34列纱锭排成矩形,沿经纱方向的第1 8个织造循环,经纱根数在~左侧开始从2根递增至34根;第9 34个织造循环,经纱根数为34根;在35 42个织造循环,经~ ~纱根数在左侧开始从34根递减到2根;第1 4、35 42个织造循环引入纬纱,第5 34个织造循~ ~ ~环引入细针;得到下缘板预制体;

(3)连接

将权利要求2所述的涡轮导叶叶身预制体的预留纱替换上、下缘板的细针,完成置换,将上、下缘板预制体和涡轮导叶叶身预制体连接起来,形成涡轮导叶预制体,之后固定工装进行固定,来达到轮导叶的外形要求,完成涡轮导叶预制体的制备;

(4)预定型

将聚二甲基硅氧烷与二甲苯按照质量比1:1的混合均匀,形成定型溶液;之后将步骤(3)所述的涡轮导叶预制体使用工装固定,25℃恒温条件下浸渍在定型溶液中6h,之后在室温下干燥4h,然后置于烘箱中在100℃下烘干1h,得到预定型的涡轮导叶预制体。

4.权利要求3所述的方法制备得到的预定型的涡轮导叶预制体。

5.权利要求4所述的预定型的涡轮导叶预制体、权利要求2所述的涡轮导叶叶身预制体的应用,其特征在于,所述的应用是在燃气发动机中的应用。