DE1577118A1 - Verfahren zur Herstellung von Gegenstaenden,insbesondere Turbinenschaufeln,und dergleichen aus Stangenmaterial - Google Patents

Description

• Tierfahren zur llerstel_lun,2 von Gegenständen, insbesondere Turbinenschaufeln und dgl., aus Stangenmaterial Die Erfindung betrifft dte Herstellung von Turbinen- und Verdichterschaufeln m;dgl. Gegenständen aus Stangenmaterial. Obwohl die Beschreibung zur beispielhaften Erläuterung .der Erfindung auf die Herstellung einer in den Zeichnungen dargestellten Verdichterschaufel gerichtet ist, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen auch auf die Herstellung beliebiger .anderer, unter Durchführung von maschinellen Bearbe-i_tungsvorgängen zur Ausbildung einer Reihe von Vertiefungen aus S-bI,ingeavnaterial herstellbarer Gegenstände a.n@iend en. In der folenden Beschreibung bezieht sich der Ausdruck "Schaufel" auf die sogenannten Turbinen- büw. Verdichterschaufeln, -blätter oder -flügel, während der Ausdruck 11Profil bzw. Profilteil" denjenigen Schaufelabschnitt bezeichnet, welcher frei von dem die Schaufel im Betrieb tragenden Turbinen- bzw. Verdiohterrad absteht. Der Ausdruck 'Wurzel bzw. Schaufelwurzeln bezeichnet die Basis bzw. den-Anbauteil der Schaufel, während sich der Ausdruck "Plattform" in der folgenden Beschreibung auf die Übergangsflüche zwischen Profil und wurzel bezieht. Das erfindungsgeimIße Verfanren er:ii-licht inubesondt:re die gewi.inschtenfalls autoi:iatische, der @tei.e nach erfol-eiide: Durchführung einer Arbeits@;aügfolt,e bei ne-ireren Schaufeln, während letztere noch einen `feil de-- urspriin;licllen St".n@:enmateriallc,'jrpers bilden, so daß dieses St@inl;eiiinatei-i@tl während des@;esamten Verlaufs des eriindun;;st- ein<*z:.len Terfa::rc:r@s sowohl als Roliling-Vorr;itonia7azin als euch rils dient. Hierdurch wird die Automatisierung und Steuerung der Bearbeitung in einen bisher nicht Ein anderes Erfindungsziel bezieht sich auf die Herstellung eines steifen, U-für.ii"en, einen vorher geformten, verti-iltnismäßig komplizierten Profilabschnitt einer Verd ichtersc:_U.ufel umschliess-riden und aus de,.iselben illateri@@.lsticlc wie dieser bestehenden Einfassungsrahmen: des Stan@;erunaterials, mit dessen Hilfe der vorr;eforinte Schaufelrohling bei der nellen Bearbeitung der Wurzel und möglicherweise von `i'eilen der Plattform der Schaufel starr =:ehaltei,t werden 'cann. Hierdurch wird das bisher erforderliche Einbetten des komplizierten und empfindlichen Profilteils in einen 1"atrizenkasten überflüssig, durch welchen ihm während der folgenden Maschinenbearbeitung der Schaufelwurzel Festigkeit und halt verliehen vnzrd e . Noch ein anderes Erfindungsziel betrifft die Ver:.ieidung der wiederholten Handhabung und Bearbeitung einzelner Ronriaterial-Werkstücke, wobei bisa r bei jedem Rohling zwisci.en (Jen eili-elilen Herstel l_uii"rs:@;ctlritten ein Einsp@iriiien, Ausspan-,)eil und ein Weiterleiten jedes 1tolilingos erforderlich i--rar. Ein ;Teiu-eres @rfindiin@s@iel ist es, die vorbereitenden Bewie Schmiede-l, Gesenkschnieden oder A1-f;ie 'en einzelner Vierkstücke bei der Herstellung von Turbinenschaufeln und dgr1. Werkstücken zu ver:@eiden. Genauer gesaU;t, schafft die Erfindung ein Verfahren zur HerstellunC eines Gegenstands aus Stang=enmaterial, wobei mindestens ein Abschnitt des Gez;enstands dünner ist als das Stant°eilin@zte:rial, das dadurch gekennzeichnet ist, daB zur Ausbildung, eines "in seinen Kanten von verhältnismäßig dicken Abschnitten des Werkstoffs umgrenzten, einstizcicigen Materialstegs aust.:ew:_ihlte Abschnitte des Stantreninaterials dünner gemacht werden und der Ui"ifani; des Stegs unter Festlegung freier Kanten des Gegenstrciids und zwecks Trennung desselben vom Stan;ren@iaterial vom angrenzenden Werkstoff getrennt wird. ."um besseren Verständnis und zur leichteren Verwirklichung ist die Er:c'i_idun- in Folgenden a.nli#%iid der l#ieichiiiuit-en näher er=L1-uter t. Es zeitfeil:

  Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Stücks stangen-

  förmigen Ausgangsmaterials für die herzustellenden

  Schaufeln otdgl. mit gestrichelt eingezeichneten,

  auf Abstände verteilten Bereichen, in welchen die,

  Gemäß Uig. 1 besitzt das beim erfindungsgemäßen Verfahren benutzte Stangenmaterial 12 rechteckige a. dgl. Querschnittsform und solche Abmessungen, daß es die Umrisse der aus ihm herzustellenden Turbinenscli.i_feln vollständig umschließt. Die Stange kann die handelsübliche Länge des Materials besitzen, aus welchem die Schaufeln hergestellt werden sollen, und kann in von den Eigenschaften der fertit-"en Schaufel vollst-.-idil;, teilviei"e oder g,--ir nicht hitzer,erl.lidelt sein.
• Von den in Zig. 9 in ferti";estelltem Zustand d=ir; ustellten Verdichter- bzw. furbinenscha-ifeln 14 i@F=r :E,z @i_L.; :ielzr'@r:e aus einem ununterbrochenen Stück des 12 (Fig. 1) ailpeferti_;-:t, von dealen jedf;, so:cxri e:; Gi_ch ur:i V@-:rdichterüc@,a,it@Blil t?litzlicher Struktur -tuft:eist. Der Profilteil 1> :a;.r @c@iai@.iei ist ver'r;leichsweise sehr düliii, v;o;}ei seine St<iil'--E3 für -ewöhnlich zu den Seitenkanten 16 hin abniia it, und ijesit;-t ltonkav-konvexen Querschnitt mit gegenüber dem verdrillter S-iitze 17. Das veriliiltnisiaiil3ii.@ :iasüi @°e Wur::el(:lide 18 der Schaufel ist über einen einstückig :nit dem Profilteil 15 ausgebildut und dient in üblicher Weise zum ausbaub<zren Einsetzen der .SciL:,.@fel vermittels ihrer Schwalbenschwanzform in den Umfan@_srand eines Turbinen- bzw. Verdichterrads. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Gegenstände 14 aus dem Stangenmatgrial 12 besteht aus einer Reihe von Verfahrensschritten, bei welchen zuerst von den einander gegenüberliegenden Flächen der Stange 12 her initeins.nder übereinstimmende Paare von Vertiefungen bzw. "Eindriic_=ungen" 24 solcher Form und Tiefe ausgearbeitet werden, daß ein an seinen Rändern materialeinheitlich in das St:ini:ciima.-terial c.te@i von Veri@i@fiiii@-en rittels eleittrociie,riisc:ier Metallentfc-:rnunc; ist in der USA-P,-iteiitscllr:Lft 3 058 895 offenbart.
• Irre Fall einer Turbinen- oder Verdichterschaufel umfaßt der Steig; G_"6 die e@esaiite lrof.i.lfll;.iche 15 der Schaufel 14 einsc::ließli ch des Übergangradiusbereichs der Plattforiii ?2, wo- . bei diese Fl@@.c'rien sämtlich in einem einzigen Arbeitsgang dizlen glei-ciizeitiC-es Ausarheiten der beiden aufeinander ausgerichteten Vertiefungen 24 geformt werden können. Durch dieses 1;in:@cii'@en von Vertiefunt2.:en können eine außergewöhnlich Eeii@aiie Form und eine gute OLerflächen";üte des Profilteils 15 und seiner Plattform 22 erzielt werden, während beide Schaufelabsef-iriitte über einen Verbindungssteg 21 mit einer Stärke von etwa 0913 4-"094 i--im einstöckig mit dem sie umschließenden `feil des ursprünglichen Körpers des Stangenmaterials 12 verbunden bleiben. Nach diesem Arbeitseiiig wird die ganze, eine Vielzahl fertiger Profilteile 15 rrft ihren zugeordneten Plattformteilen 22 " aufweisende Stange 12 von Hand oder automatisch schrittweise durch nicht dar-estellte Maschinen-Bearbeitungsstationen vorgeschoben, an laelchen die anschließenden, in den Fig. 4 und 5 dargestellten Bearbeitungsvorgänge vorgenommen werden. Bei dieser maschinellen Bearbeitung erhalten die Wurzelabschnitte 19 der Schaufeln 14 die gewünschte Querschnittsform, während die Profilstege 26 weiterhin einstöckig mit der Stange 1? verbunden und in dieser einf;eschlossen bleiben. Auf diese Weise bleibt die Stange 12 während der gesamten Arbeitsgangfolge starr und unzerschnitten, wobei sie als Vorratsmagazin für die Profilstege 26 dient und bis zur Durchführung des letzten Haupt-Arbeitsgangs steife Werkstück-Einspannflächen zur Verfügung stellt. Von den beiden in den Fig. 4 und.5 dargestellten. maschinellen Arbeitsgängen umfaßt letzter#e.einen Schneidvorgang, bei welchem die Stange 12 in Querrichtung in Stücke unterteilt wird, von denen jedes einen fertiggestellten Profilsteg 26 aufweist, der zusammen mit seinem U-förmigen Einfassunjrsrahrnen 27 ein einziges Werkstück bildet. Jedes dieser Stücke, in welche die Stange 12 unterteilt wird, ist in den Fig. 5 V als Werk- stück 28 bezeichnet. Beim letzten lrbeitsgang am Werkstück 28 ist es nur noch erforderlich, den Profilsteg 26 durch Ausstanzen in einer Presse aus seinem U-förmigen Versteifungerahmen 27 herauszutrennen, wobei der in Fig. 9 dargestellte Gegenstand.hervorgebracht wird. Der Profilsteg 26 erhält dabei freie Sei- tenkanten 16 und ein Spitzenende 17, welche zusammen den Umriss den Profilteils 15 der Schaufel festlegen. das Pr@izisbnsscrii;i:Leden dar und gewährleist"t gleichzeitig inbezug auf Genauigkeit und iiietallureisohe Eigenschaften ein besseres Erzeugnis als "@eoenkgeschwiedete Teile. Sämtliche Haupt-Arbeitsgänge werden an der Schaufel 14 vorgenominen, ##rl,hrend sie iiocai einen Restteil des ursprünglichen Stanf,en nia teri,@ls 12 bildet, so daß die Stange tatsächlich eiüiundert Schtliafnln cl@i,r;@t-I1t, diee.@ie-i und automatisch durch die versc_iiedenen maucUaellcü,rk;cits,;_;;«i,e r@cfü.iirt werden Urnen, d.err:rt, da,ß pr.#t,:ztiscla ,jegliches Einlegen und Überführen der einzelnen Werkstücke von Hand überflüssig wird. Das erfinduli(;s`emäße Verfahren kaiui nahezu vollauto;-,,1..durchgeführt werden und unterliegt praktisch überhaupt nicht den Nachteilen der manf -,elnden Steuermöglichkeit, wie sie bisher in Verbindung mit Handarbeit zutage trat. Es eignet sich auf einmalige Weise für die Herstellung von Turbinen- und Yerdichterschaufeln 14 mit hoher Genauig',:eit und bisher nicht erzielbaren niedrigen Herstellungskosten. Ohne Beschränkung auf die vorstehend zur Erläuterung der Erfindung dargestellten und beschriebenen genauen Formen und Arbeitsgänge soll der erweiterte Schutzumfang alle innerhalb des Rahmens und des Grundgedankens der Erfindung liegenden Änderungen, Abwandlungen und Äquivalente mit einschließen.

Claims (9)

1. P a t e n t a n s p r ii c: 1i e @f. Verfahren zur Herstellung eines @c:f;enst@anrlr; raus Stangenmaterial, wobei aaindes Gens ein Abscl:izitt des ije;ensta.nds dünner ist als das @iant;enaxai;eri@a, cl@idurch gekennzeichnet, daß zur Ausbilduajj etiies nri ei-_1en hallten von verhiltnismäßig dicKen Abschnitten des Werkstoffs umtrenzten, einstückiü;en biaterial:@E:s atis.-f:;@lihl.te Abschnitte des Stant@-emis.terials dünner :er:i@:clit werden Land der Urnfs.n,r des Stegs unter Festlegung freier Kanten des Gegenstands und zwecks `z'rennun,.; desaelbeii voti Staii:;enmaterial vo:n angrenzenden Werkstoff getrennt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekenrizeichiiet, da: der Steg durch Einsenken bzw. Ausarbeiten von zwei miteinander übereinstim#ienden Vertiefungen in einander gegenüberliegenden Flächen des Stangenraatc:ri,-.,.ls aus;;ebildet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch ge':ennzeichnet, daB der Steg mit einer gekrüarlten Oberfläche ausgebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Steg umgrenzende.verhältnismäßig dicke Abschnitt des Werkstoffs die ursprüngliche Stärke des Stangenmaterials besitzt. `..
5. Verf:@lireil Mach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch. -ekeiiii:@eichnet, da13 das Stangenmaterial vor dem heraustrennen des Stegs am einen Ende des Stegs unter Aiisb=[ldunt; eines mit dem Steg cinstü ckigen, verhältnismäßig rii"ssigen Abschnitt des hergestellten Gel..enstands in Querrichtung inascl: inf,ll bearbeitet wird.
6. 6. Verfahren nach Ansiiruch 5, dadurch gekennzeichnet, daB der mass i[2e Abschnitt des Gegenstands vor dem Heraustre.i:len des Stegs aus dein umschlierenden Materialabschnitt unter Zurücklassung eines aus dem Stegmaterial bestehenden, sta:r-ren Rahmens in Form eines U-förmigen, an seinem de:i massigen Abschnitt des Gegenstands benachbarten Ende: offenen Körners von dem an den Steg angrensenden I,:atr:rial Uetrennt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekernzzeichnet, daß der Steg durch Ausstanzen an seinen Ibindkanten aus dem ihn umgrenzenden Werkstoff herausgetrennt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Herstellung einer Vielzahl von Gegenatänden.aus einem einzigen Stück Stangenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungssci2ritte an mehreren, über die hänge des Stangenmaterials auf Abstände verteilten Stellen des Stangenmateriale durchgeführt werden.
9. 9. Verfahren nach einem d(-"r Ansprüche 1 l>is 7 zur Herstellung einer Vielzahl von @er;en@t@@nc@enaus einem einzigen Stücktanreil@late:ri@i7., dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlunf;s;"cl: rit (:e der Reihe nach an auf Abstände ver-" teill;en Stellen l;;tigs dertr.ii; @enmateri<Lls durchgeführt wurdeni daS St"nt°enmat(:rial nach der ner;jtellung jeweils eines e:.i.nstizckig mit dem Werk:; Loff zusrzilunenhängenden Gegenstands in Längsrichtung um einen cle,.i Abstand ziiischen de,@ Leruichen cizt:@. .rec@@.etidcn 4e:-Lrag vorije-,-;etiol;c:n und in -in `1'ci_l:@t@iclce unterteilt rri_rd, die .jeweils aua dert--rzustellenden Gegenstand und dem den tc:; tzm"-renzeriden, verhältnisinUßig dicken Matebestc?ten,t_ und der Steg schließlich nach dein in Querrichtung erfolgenden Durchtrenii(#"n des Stangennuaterials voll. dein ihre umgrenzenden Ltatcrialabschnitt getrennt wird.