專(zhuān)利名稱(chēng)：將內(nèi)槽終端引入構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將內(nèi)槽終端引入構(gòu)件的方法。對(duì)此應(yīng)該這樣制作內(nèi)槽終端，即盡管構(gòu)件受力，但終端不會(huì)擴(kuò)大。
在機(jī)器結(jié)構(gòu)和設(shè)備構(gòu)造中通常出現(xiàn)這樣的問(wèn)題，即防止因太高負(fù)荷而擴(kuò)大的裂紋繼續(xù)擴(kuò)大或者由于在目標(biāo)明確地開(kāi)設(shè)于構(gòu)件壁中的脹縫的端部上的切口作用而排除裂紋擴(kuò)大。一種解決上述問(wèn)題的已知現(xiàn)有技術(shù)是在內(nèi)槽中鉆孔，即在裂紋尖端或縫隙尖端開(kāi)設(shè)一個(gè)孔徑足夠大的孔。
在下文中，內(nèi)槽被理解為一條自然擴(kuò)大的裂紋、一個(gè)象“理論斷裂位置”這樣的控制裂紋的衰減切口或一條目標(biāo)明確地引入構(gòu)件中的縫隙，所述理論斷裂位置只允許裂紋在預(yù)定方向上擴(kuò)展并由于在其余壁厚中的擴(kuò)大裂紋開(kāi)口較小而只造成最小的泄漏橫截面。
由于鉆設(shè)內(nèi)槽終端而不利地產(chǎn)生了一個(gè)顯著的泄漏橫截面，這個(gè)泄漏橫截面例如在渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中是不希望出現(xiàn)的。由于這個(gè)原因以及由于強(qiáng)度的緣故，通常在這里實(shí)際上選擇了小鉆孔直徑以便長(zhǎng)久地解決上述問(wèn)題。
根據(jù)對(duì)斷裂機(jī)理的認(rèn)識(shí)，眾所周知地可以通過(guò)一個(gè)適用的裂紋尖端出口即通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)槽終端的方式防止或遲滯內(nèi)槽或裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大，從而可以繼續(xù)使用構(gòu)件并使其承受負(fù)荷。
本發(fā)明試圖避免上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷。它的任務(wù)在于提供一種在構(gòu)件中開(kāi)設(shè)內(nèi)槽終端的方法。利用該方法，一方面確實(shí)避免了在內(nèi)槽中形成裂紋或者裂紋擴(kuò)大，另一方面沒(méi)有出現(xiàn)加強(qiáng)的泄漏。
根據(jù)本發(fā)明，由此完成了上述任務(wù)，即在一種如權(quán)利要求1前序所述的方法中，內(nèi)槽終端與內(nèi)槽主延伸方向相關(guān)地在其方向上至少約轉(zhuǎn)向180°，其中轉(zhuǎn)向是在一個(gè)根據(jù)切口-斷裂機(jī)理觀點(diǎn)概計(jì)算出的彎曲部中實(shí)現(xiàn)的，最大曲率半徑位于壁中的最高應(yīng)力位置上，內(nèi)槽終端被一直引入一個(gè)至少盡可能卸載的區(qū)域內(nèi)并定位在那里，彎曲部?jī)?nèi)的壁件通過(guò)一個(gè)算出夠用的材料橋與其余壁部相連。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，防止存在的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大或者排除了在一個(gè)上述縫隙引入端部發(fā)生裂紋，從而可以無(wú)問(wèn)題地繼續(xù)使構(gòu)件承受負(fù)荷。另外，通過(guò)本發(fā)明方法而沒(méi)有在構(gòu)件中出現(xiàn)大孔，從而可以例如在熱渦輪機(jī)中盡可能降低泄漏損失。
當(dāng)彎曲部成半圓形到四分之三圓形、橢圓形或螺線形或相似曲線形狀時(shí)，這是特別適當(dāng)?shù)摹＿@些形狀特別適用于防止開(kāi)裂或制止裂紋擴(kuò)大。
在圖中示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，其中

圖1示出了在本發(fā)明第一變型實(shí)施例中的內(nèi)槽的截面；圖2示出了在本發(fā)明第二變型實(shí)施例中的內(nèi)槽的截面；圖3示出了在本發(fā)明第三變型實(shí)施例中的內(nèi)槽的截面；圖4示出了在本發(fā)明第四變型實(shí)施例變型中的內(nèi)槽的截面；圖5示出了在本發(fā)明第五變型實(shí)施例中的內(nèi)槽的截面。
在這些圖中只示出了對(duì)理解本發(fā)明而言是主要的部件。
以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖1-圖5來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1示出了一個(gè)目標(biāo)明確地引入壁1中的內(nèi)槽2的截面。內(nèi)槽2例如是一條通過(guò)適當(dāng)加工方法(如電蝕)引入壁1中的脹縫。內(nèi)槽2從側(cè)邊3起伸入壁1內(nèi)且它的寬度一般為0.3mm以上。
現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明如此設(shè)計(jì)脹縫終端，即內(nèi)槽2的終端4與內(nèi)槽2的主延伸方向相關(guān)地在其方向上轉(zhuǎn)向約180°，從而呈其曲率半徑為r的半圓形地將內(nèi)槽2的終端引入壁1中。彎曲部6的半徑r大小是根據(jù)切口-斷裂機(jī)理觀點(diǎn)概測(cè)算出來(lái)的，這樣作是為了確保在任何部位都不會(huì)發(fā)生開(kāi)裂或者出現(xiàn)裂紋擴(kuò)大。另外，脹縫2的終端4被一直帶入一個(gè)盡可能卸載的區(qū)域并在那里定位，即它終止于該區(qū)域內(nèi)。
終端設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有時(shí)首先是由負(fù)荷大小而其次是由負(fù)荷方向決定的。另外，可用空間以及最佳化問(wèn)題(漏縫盡可能小時(shí)的最高開(kāi)裂安全性)在其中扮演了一個(gè)角色。另一個(gè)主要觀點(diǎn)是如何知道或如何可以預(yù)先計(jì)算出在所有現(xiàn)行工作環(huán)境中的負(fù)荷方向和負(fù)荷值。
圖1示出了一種較早地用于已完全知曉其負(fù)荷值和負(fù)荷方向的情況中的簡(jiǎn)單形狀。
在圖2-圖5中舉例地示出了其它終端形狀，這些形狀在特殊情況下可能是有利的。
與圖1相比，圖2示出了內(nèi)槽2的終端4是如何與內(nèi)槽主延伸方向相關(guān)地在其方向上至少轉(zhuǎn)向180°的。在此實(shí)施例中，內(nèi)槽2終端成四分之三圓形，其中終端4進(jìn)入一個(gè)盡可能卸載的或完全卸載的區(qū)域并終止在此區(qū)域中。
在這個(gè)實(shí)施例中以及在隨后的實(shí)施例中，壁件還通過(guò)一個(gè)算出來(lái)夠用的材料橋5與其余壁部相連。
圖3和圖4示出了變型實(shí)施例，其中內(nèi)槽終端成半圓形到四分之三圓形或成相似的曲線形狀。另外，最大曲率半徑r總是位于最高應(yīng)力位置上，從而其寬度延伸量和高度延伸量相應(yīng)不同地形成了橢圓形。也如圖3表明的那樣，內(nèi)槽2不一定從壁2的側(cè)邊3起垂直延伸。
隨后，在圖5中以截面圖示出了一個(gè)在壁3中的內(nèi)槽2，其中內(nèi)槽終端成螺線形。當(dāng)必須在負(fù)荷方向隨意變化的情況下進(jìn)行計(jì)算時(shí)，這樣的終端提供了最大的裂紋擴(kuò)大阻力。如上所述地包含了本發(fā)明的所有其它特征。
顯然，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例。內(nèi)槽2例如可以是一個(gè)引入壁中來(lái)控制裂紋的上述衰減切口，所述切口的深度小于局部壁厚，這是考慮到只以預(yù)定形狀形成和擴(kuò)展裂紋，這帶來(lái)了以下優(yōu)點(diǎn)，即在擴(kuò)展裂紋的其余壁厚中形成了最小的泄漏橫截面。
另外，內(nèi)槽2例如也可以是一個(gè)因太高負(fù)荷或材料缺陷而出現(xiàn)在壁2中的裂紋。為了防止裂紋繼續(xù)擴(kuò)大并進(jìn)而仍然可以使構(gòu)件或壁2承受負(fù)荷，現(xiàn)在可以事后通過(guò)適當(dāng)加工方法引入具有上述形狀的終端?；蛘?，終端可以表面看起來(lái)被加工成控制裂紋的切口或者它可以目的明確地影響裂紋擴(kuò)展，從而通過(guò)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)呢?fù)荷條件來(lái)改變裂紋擴(kuò)展方向，于是裂紋尖端相對(duì)主延伸方向如此經(jīng)歷了至少約180°的轉(zhuǎn)向，即作為裂紋終端地出現(xiàn)了半圓形、四分之三圓形或橢圓形或螺線形的彎曲部。此外，可以如上所述的那樣在最高應(yīng)力位置上實(shí)現(xiàn)最大曲率半徑r，裂紋終端如此被引入壁中，即它進(jìn)入一個(gè)盡可能卸載或全部卸載的區(qū)域，其中終端彎曲部?jī)?nèi)的壁件通過(guò)一個(gè)算出來(lái)夠用的材料橋與其余壁部相連。
附圖標(biāo)記一覽表1-壁；2-內(nèi)槽(縫隙，切口，裂紋)；3-1號(hào)狀態(tài)的側(cè)邊；4-2號(hào)狀態(tài)的終端；5-材料橋；6-內(nèi)槽終端彎曲部；r-最大曲率半徑；
權(quán)利要求
1．將一個(gè)內(nèi)槽終端引入一個(gè)構(gòu)件的方法，其中內(nèi)槽(2)從一個(gè)壁(1)的側(cè)邊(3)起以其終端(4)伸入壁(1)內(nèi)，其特征在于，內(nèi)槽(2)的終端(4)與內(nèi)槽(2)的主延伸方向相關(guān)地在其方向上至少約轉(zhuǎn)向180°，其中轉(zhuǎn)向是在一個(gè)根據(jù)切口-斷裂機(jī)理觀點(diǎn)概算出的彎曲部(6)中實(shí)現(xiàn)的，最大曲率半徑(r)位于壁(1)中的最高應(yīng)力位置上，內(nèi)槽(2)的終端(4)被一直引入一個(gè)至少盡可能卸載的區(qū)域內(nèi)并定位在那里，彎曲部?jī)?nèi)的壁件(1)通過(guò)一個(gè)算出來(lái)夠用的材料橋(5)與其余壁(1)部相連。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)槽(2)的彎曲部(6)被制成半圓形到四分之三圓形。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)槽(2)的彎曲部(6)被制成半圓形到四分之三圓形或相似的曲線形狀。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，內(nèi)槽(2)的彎曲部(6)被制成螺線形。
全文摘要
在一種將內(nèi)槽終端引入構(gòu)件的方法中,其中內(nèi)槽(2)從壁(1)的側(cè)邊(3)起以其終端(4)伸入壁內(nèi),內(nèi)槽(2)的終端(4)與內(nèi)槽(2)的主延伸方向有關(guān)地在其方向上至少約轉(zhuǎn)向180°,其中轉(zhuǎn)向是在一個(gè)根據(jù)切口－斷裂機(jī)理觀點(diǎn)概算出的彎曲部(6)中實(shí)現(xiàn)的,最大曲率半徑(r)位于壁(1)中的最高應(yīng)力位置上,內(nèi)槽(2)的終端(4)終止于一個(gè)至少盡可能卸載的區(qū)域內(nèi),彎曲部?jī)?nèi)的壁件通過(guò)一個(gè)算出來(lái)夠用的材料橋(5)與其余壁(1)部相連。
文檔編號(hào)B23P6/04GK1223192SQ98127000
公開(kāi)日1999年7月21日 申請(qǐng)日期1998年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月22日
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