本发明涉及一种制造用于涡轮机的叶片盘的方法，更特别地，涉及一种通过将叶片轨道摩擦焊接到涡轮机的转子盘来制造叶片盘的方法。本发明还涉及一种形成突出部的方法以及叶片和包括通过所述方法形成的突出部的转子盘。
背景技术：
1、气候变化是世界各地许多立法和监管机构关注的主要问题。事实上，各国已经、正在或将要采取各种碳排放限制措施。特别是，一项雄心勃勃的标准既适用于新型飞行器，也适用于那些需要实施技术解决方案以使其符合现行法规的流通飞行器。几年来，民航一直在动员起来，为应对气候变化做出贡献。
2、技术研究工作已经使非常显著地改善飞行器的环境性能成为可能。申请人考虑了在设计和开发的所有阶段的影响因素，以获得能耗更低、更尊重环境、在民用航空中的集成和使用对环境影响适中的航空部件和产品，从而提高飞行器的能源效率。
3、因此，申请人一直致力于通过使用方法和利用良性开发和制造过程并尽可能减少温室气体排放以减少其活动的环境足迹来减少其对气候的负面影响。
4、这项持续的研究和开发工作涉及新一代飞行器发动机、减轻飞行器重量(特别是通过使用的材料和轻型机载设备)、开发电气技术以确保推进，以及对技术进步的重要补充、航空生物燃料。
5、为此，本发明是旨在非常显著提高飞行器性能的技术研究的结果，并且在这个意义上有助于减少飞行器对环境的影响。
6、在这种情况下，本发明涉及一种轨道摩擦焊接方法，该轨道摩擦焊接方法用于生产涡轮机压缩机的叶片盘(通常称为“整体叶盘”)或叶片鼓(通常也称为“百隆(blum)”)。
7、轨道摩擦焊接是一种焊接方法，在该焊接方法中，使待组装的零件在力的作用下接触，并通过通常由偏心距限定并伴随着均匀的切向速度的圆形运动进行焊接，从而在两个零件之间的焊接接合处产生摩擦和均匀的加热。
8、还已知使用线性摩擦焊接，这是一种焊接方法，在该焊接方法中，通过待焊接的界面的来回运动产生必要的热量。然而，轨道摩擦焊接相对于线性摩擦具有几个优点，例如，由于圆形摩擦运动，两个界面之间的相对运动是连续的，这提供了更好的热均匀性。与线性运动不同，对于线性运动，两个零件的相对速度在每半个振荡周期时变为零。此外，轨道焊接的周期时间显著低于线性摩擦焊接的周期时间(分别为约2分钟与约5分钟)。
9、公开的专利文献ep 2 535 516 a1公开了一种用于将叶片轨道摩擦焊接到涡轮机转子的方法，其中，一旦在叶片和盘之间的焊接区域中达到一材料消耗，轨道运动就停止在参考位置，并且将锻造力施加在抵靠转子的叶片上，以便完成焊接。
10、焊接后，进行与叶片外表面相适应的渐进式机加工，以从界面去除焊接过程中向外推出的材料(通常称为“边料”)，从而避免与机加工相关的任何跳跃。
11、然而，焊接可能暴露出叶片与转子盘的焊接接头，这会表现出结构缺陷和/或材料健康缺陷。
12、公开的专利文献ep 1 495 829 a1公开了一种用于制造组合成型的叶片和盘的方法，其中每个叶片具有要通过线性摩擦而焊接到盘的突出部。该文献提出了一种突出部的设计，包括所述突出部的最宽部分与最窄部分的比小于2以最小化其弯度。该文献还提出了突出部的端部处的特定形状，该形状沿着线性摩擦焊接期间的线性振荡的切向。
13、然而，该文献提出的突出部设计还有改进的空间，因为它不能应用于轨道焊接。事实上，这种突出部使得不可能通过轨道焊接获得健康且无污染物的焊接接合。
技术实现思路
1、技术问题
2、本发明旨在解决现有技术带来的至少一个问题。更准确地说，本发明旨在提出一种叶片和盘突出部的接合部截面，该接合部截面使得能够控制和优化轨道焊接，以获得无污染物的健康焊接接合。
3、技术方案
4、本发明的主题是一种用于通过涡轮机的叶片盘的叶片和突出部之间的轨道摩擦焊接来确定接合部截面的尺寸的方法，其中，所述截面的尺寸确定为使得从所述截面外围的点完全在所述截面中延伸并且扫过所述截面的射线的平均射线长度(其中所述平均射线长度是最大平均长度zmax)与从所述截面外围的另一点完全在所述截面中延伸并且扫过该截面的射线的平均射线长度(其中所述平均长度是最小平均长度zmin)之间的比小于或等于2。
5、根据本发明的有利实施例，在截面外围处的其中平均射线长度为最大zmax的另一点位于距该截面的沿着相应叶片的弦的两个端部一距离处，该两个端部对应于所述相应叶片的前缘和后缘。
6、根据本发明的有利实施例，在截面外围处的其中平均射线长度为最小zmin的点位于该截面的沿着相应叶片的弦的一个端部，该一个端部对应于所述相应叶片的前缘或后缘。
7、根据本发明的有利实施例，突出部在与叶片的接合部处的截面的尺寸通过相对于在与叶片接合和机加工之后的最终截面加宽所述截面来确定。
8、根据本发明的有利实施例，突出部在与叶片的接合部处的截面在该截面的两个端部中的至少一个端部处相对于最终截面加宽。
9、替代性地，突出部在与叶片的接合部处的截面在截面的凹形部分处相对于最终截面加宽到叶片的前缘和后缘之间的中心部分。
10、根据本发明的有利实施例，确定突出部在与叶片的接合部处的截面的尺寸包括分别计算沿着外围分布的一系列点的平均射线长度，以及确定该系列点的平均射线长度中的最大平均射线长度zmax和最小平均射线长度zmin。
11、根据本发明的有利实施例，确定突出部在与叶片的接合处的截面的尺寸包括迭代地确定不同截面的最大平均射线长度zmax和最小平均射线长度zmin。
12、本发明还涉及一种制造涡轮机的叶片盘的方法，包括以下步骤：提供具有突出部的盘；通过轨道摩擦焊接将叶片接合到突出部；其中所述盘的突出部根据本发明的尺寸确定方法确定尺寸。
13、根据本发明的有利实施例，根据本发明的尺寸确定方法确定突出部的尺寸，并包括另外的步骤：对突出部和与突出部接合的叶片进行机加工，以去除加宽并得到最终截面。
14、本发明还涉及一种转子盘，该转子盘旨在制造用于涡轮机的叶片盘，该转子盘包括外表面，该外表面设置有从该外表面径向延伸的一环形排的突出部，每个突出部包括旨在通过轨道摩擦与叶片焊接的截面，其中所述突出部通过根据本发明的尺寸确定方法确定尺寸。
15、根据本发明的有利实施例，该截面在200mm2至7000mm2之间。
16、根据本发明的有利实施例，该截面在2000mm2至3000mm2之间。
17、本发明还涉及一种旨在制造用于涡轮机的叶片盘的叶片，该叶片包括旨在通过轨道摩擦与转子盘焊接的面，其中所述面具有通过根据本发明的尺寸确定方法确定尺寸的截面。
18、根据本发明的有利实施例，该截面在200mm2至7000mm2之间。
19、根据本发明的有利实施例，该截面在2000mm2至3000mm2之间。
20、本发明的措施的优点在于，在遵循最大平均长度zmax与最小平均长度zmin的比小于或等于2的同时确定接合部截面的尺寸使得可以保证焊接过程中确保材料混合的更好的均匀性的表面接触，从而产生具有耐性和更坚固的焊接。
21、事实上，射线从待焊接截面外围的点延伸并完全扫过该截面的演变在物理上代表轨道运动期间待剪切长度的均匀性，因此也代表边料中排出的材料流沿叶片轮廓的均匀性。它代表污染物从焊接喷出污染物的均匀性。
22、此外，通过本发明的方法确定尺寸的突出部包括改进的刚度。
23、应当理解，以下实施例的每个细节可以与其他实施例的每个其他细节相结合。
1.一种用于通过涡轮机的叶片盘的叶片(4)和突出部(6)之间的轨道摩擦焊接来确定接合部(10)的截面(s)的尺寸的方法，其特征在于，所述截面(s)的尺寸确定为使得从所述截面(s)的外围(11.1)处的点(a，b)完全在所述截面(s)中延伸并扫过所述截面(s)的射线的为最大平均长度zmax的平均射线长度和从所述截面(s)的外围(11.1)处的另一点(a、b)完全在所述截面(s)中延伸并扫过所述截面(s)的射线的为最小平均长度zmin的平均射线长度之间的比小于或等于2。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述截面的外围处的其中所述平均射线长度为最大zmax的另一点(a，b)位于距所述截面(s)的沿着相应叶片(4)的弦的两个端部(11.2，11.3)一距离处，所述两个端部对应于所述相应叶片(4)的前缘(4.2)和后缘(4.3)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在所述截面(s)的外围(11.1)处的其中所述平均射线长度为最小zmin的点(a，b)位于所述截面(s)的沿着相应的叶片(4)的弦的一个端部(11.2，11.3)处，所述一个端部对应于所述相应的叶片(4)的前缘(4.2)或后缘(4.3)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述突出部(6)在与所述叶片(4)的接合部(10)处的所述截面(s)的尺寸通过在相对于与所述叶片(4)接合和机加工之后的最终截面(4.1)加宽所述截面(s)来确定。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述突出部(6)在与所述叶片(4)的接合部(10)处的所述截面(s)在所述截面(s)的两个端部(11.2、11.3)中的至少一个端部处相对于所述最终截面(4.1)加宽。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，确定所述突出部(6)在与所述叶片(4)的接合部(10)处的截面(s)的尺寸包括分别计算沿所述外围(11.1)分布的一系列点的平均射线长度，以及确定所述一系列点的平均射线长度中的最大平均射线长度zmax和最小平均射线长度zmin。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，确定所述突出部(6)在与所述叶片(4)的接合部(10)处的截面(s)的尺寸包括迭代地确定不同截面(11、12)的最大平均射线长度zmax和最小平均射线长度zmin。
8.一种用于制造涡轮机的叶片盘的制造方法，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述突出部(6)的尺寸根据权利要求4或5确定，并且包括另外的步骤：
10.一种旨在制造用于涡轮机的叶片盘的转子盘(2)，所述转子盘(2)包括外表面(8)，所述外表面设置有从所述外表面(8)径向延伸的一环形排的突出部(6)，每个突出部(6)包括旨在通过轨道摩擦与叶片(4)焊接的截面(s)，其特征在于，所述突出部(6)的尺寸通过根据权利要求1至8中任一项所述的方法来确定。
11.根据权利要求11所述的转子盘(2)，其中，所述截面(s)在200mm2至7000mm2之间。
12.根据权利要求11或12所述的转子盘(2)，其中，所述截面(s)在2000mm2至3000mm2之间。
13.一种旨在制造用于涡轮机的叶片盘的叶片(4)，所述叶片(4)包括旨在通过轨道摩擦与转子盘(2)焊接的面(s)，其特征在于，所述面(s)具有尺寸通过根据权利要求1至8中任一项所述的尺寸确定方法来确定的截面(s)。
14.根据权利要求9所述的叶片(4)，其中，所述截面(s)在200mm2至7000mm2之间。
15.根据权利要求9或10所述的叶片(4)，其中，所述截面(s)在2000mm2至3000mm2之间。
