DE2007736B2

DE2007736B2 - Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines Zellenkerns

Info

Publication number: DE2007736B2
Application number: DE2007736A
Authority: DE
Inventors: Derek Aspden; John Hoyle
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1969-02-22
Filing date: 1970-02-19
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR2031187A5; JPS5250757B1; DE2007736C3; DE2007736A1; GB1261081A; US3635070A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Zellenkerns mit einer gekrümmten oberen und einer gekrümmten unteren Fläche, insbesondere eines wabenartigen Stützkernes für Strömungskörper, bei dem ein plattenförmiges Zellengebilde, dessen ebene obere und dessen ebene untere Plattenfläehe durch die stirnseitigen Ränder der Zellenwände gebildet werden, die zu den Plattenflächen senkrecht stehen und von der einen zur anderen Plattenfläehe geradlinig durchgehen, zunächst beschnitten und dann nach Herabsetzen des Verformungswiderstandes der Zellenwände in einem Formgesenk unter Druckanwendung spanlos fertiggeformt wird.

Derartige Zellenkerne, beispielsweise in Honigwabenaufbau, werden zur Aussteifung von Bauteilen insbesondere dort benutzt, wo eine hohe Festigkeit, speziell eine hohe Verwindungsfestigkeit, bei geringem Gewicht gefordert wird. Ein solches Anwendungsgebiet stellen die hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzten Schaufeln bei Gasturbinen dar, die aus Gewichtsgründen und zum Zwecke der Kühlmitteldurchführung häufig als Hohlschaufeln ausgeführt sind, und tferen mechanische Pestfgkeit allein nicht ausreicht, so w daß zur Versteifung ein Zellenkern eingesetzt wird. Damit nun ein solcher Zellenkern die ihm zugedachte Wirkung der Aussteifung übernehmen kann, ist es erforderlich, daß er genau der Innenform des Hohlkörpers, z. B. einer Hohlschaufel, angepaßt ist. Eine spanabhebende ⁶S Bearbeitung von Zellengebifden (FR-PS 1 534 372) ist verhältnismäßig umständlich und zeitraubend.

Bs ist auch bereits bekannt geworden (»Aircraft Production«, luni 1959, S, 215 bis 221) ein ebenes, plnttenförmiges Zellengebilde zunächst zu beschneiden und dann in einem Formgesenk unter Druckanwendung spanlos fertig zu formen, nachdem der Verformung;» widerstand der Zellenwände herabgesetzt worden ist. Von einem solchen Verfahren geht die Erfindung aus. Im bekannten Falle wird der Verformungswiderstand durch Erwärmung herabgesetzt. Dies kann dazu führen, daß die Zellenwände beim Formpressen an unkontrollierbaren Stellen einknicken bzw. verbogen werden, so daß das Zellengebilde seine Steifigkeit und Jtützfähigkeit stellenweise einbüßt

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Formgebung des Zellengebildes einwandfrei kontrollierbar ist und insbesondere der Verformungswiderstand für das Formpressen in die Endform nicht über die gesamte Höhe der Wände, sondern an definierten Stellen vermindert wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß durch das Beschneiden di<; ub^ic Plattenflache des Zellengebildes eine der oberen gekrümmten Fläche des Zellenkernes weitgehend angenäherte Form erhält, daß das Herabsetzen des Verformungswider Standes durch geringfügiges Umbiegen der die untere Plattenfläche bildenden Ränder der Zellenwände geschieht und daß das Feriigformen des Zellenkernes durch Kaltpressen in einem geschlossenen Formgesenk erfolgt.

Hierdurch wird erreicht, daß auch im endgültig verformten Zustand die Zellenwände über die gesamte Höhe des Zellke.nes geradlinig durchgehen und recht winklig zu dessen ebenen Begrenzungsflächen nehen, die durch die stirnseitigen Zellenwände gebildet wer den.

Die schneidende Bearbeitung nur der einen Seite des Zellengebildes bereitet keine Schwierigkeiten, da das piattenförmige Zellengebilde mit seiner anderen ebenen Seite aufgespannt werden kann. Infolge der Verminderung der Steifigkeit der Zcüenwände lediglich in deren Randbereich durch Umbiegen der an der nicht durch Schneiden bearbeiteten flachen Seite liegenden stirnseitigen Ränder bleibt die Starrheit der übrigen Abschnitte der Zellwände, d. h. die Druckfestigkeit, unbeeinträchtigt erhalten.

Ein zum Umbiegen der Zellenwandränder geeignetes Werkzeug ist sehr einfach aufgebaut. Es besteht aus einer Platte mit an deren Unterseite nach unten vorstehenden Zacken, die in ihrer Ebene auf einer dem Zellendurchmesser angepaßten Kreisbahn ohne Eigendrehung bewegbar und zusätzlich quer verschiebbar ist.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit Werkzeugen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Grundrißansicht eines plattenförmigen Zellengebildes in Honigwabenaufbau,

F i g. 2 eine Seitenansicht des plattenförmigen Zellengebildes nach Fig. I,

Fig.3 eine Schnittansicht des einseitig beschnittenen Zellengebiides,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs zum Umbiegen der Zellenwandränder,

F i g. 5 eine Schnittansicht eines in einem Formgesenk in die endgültige Gestalt gepreßten Zellengebildes,

F i g. 6 eine schematische Schnittansicht eines ohne Vorformung verquetschten Zellengiibildes,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Hohl*

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schaufel eines Gasturbinenstrahltriebwerk!!, in die ein fertiger Zellenkern einfügbar ist.

Das aus F i g. I und 2 ersichtliche Ausgangswerkstück besteht aus einem plattenförmigen Zellengebilde JO mit Honigwabenaufbau 12, Dieses plattenförmige Zellengebilde 10 wird mit seiner unteren Plattcnfläche 14 auf einen Werkstöckträger aufgelegt und an seiner oberen Plattenfläche 16 durch Beschneiden in eine der endgültigen Gestalt des Zelienkerns 26 angenäherte, gekrümmte Fläche 16' gebracht. Das Beschneiden kann auf herkömmlirhe Weise z. B. mittels eines dünnen Scheibenmessers erfolgen. Danach wird das so erhaltene Zwischenwerkslück in den Formhohlraum eines Trägei blockes 18 eingesetzt, und die die untere Plattenfläche 14 bildenden stirnseitigen Ränder der Zellenwände 20 werden geringfügig bis zu einer Tiefe von etwa 0,25 mm umgebogen. Dadurch wird der Verformungswiderstand der Zellenwände 20 gegen das spätere Umformen an dieser Stelle herabgesetzt. Dieses geringe Vorbiegen bestimmt die Art und Weise des Verquetschens der Zellenwände 20 unter dem Preßdruck eines geschlossenen Formgesenkes 19, 19' (F i g. 5), denn die Verquetschung setzt beim Verformen in die endgültige Gestalt dann an diesen Rändern ein, während die übrigen Teile der Zellenwände 20 nichi beeinträchtigt werden. Ohne dieses Vorbiegen würcicn sich die Wunde des Zellengebildes 10 beim Umformen zum Zellenkern 26 in unkontrollierbarer Weise, wie bei 22 in Fi g. fa dargestellt, verformen, was zu einer Verminderung der Steifigkeit des gesamten Zellenkernes 26 führen würde.

Ein Werkzeug zum Biegen der stirnseiligen Zellenwandränder ist in F i g. 4 dargestellt. Dieses Werkzeug besteht aus einer ebenen Platte 24, aus deren Unterfläche Zacken 28 vorstehen. Das Werkzeug wird auf die untere Plattenfläche 14 des beschnittenen Zellengebilde!. 10 aufgesetzt. Die Platte 24 wird in ihrer Ebene auf einer dem Zellendurchmesser angepaßten Kreisbahn ohne Eigendrehung bewegt und zusätzlich quer verschoben. Dadurch erfassen die Zacken 28 die Ränder der Zellenwände 20 und biegen diese geringfügig um. Das Fertigformen des Zellenkernes 26 erfolgt dann durch Preßdruck innerhalb des geschlossenen Formgesenkes 19, 19' ohne Zuführung von Wärme. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zel'.enkern 26 zum Einsatz in eine Hohlschaufel 30 eines Gasturbinenstrahltriebwerks bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Zellenkerns mit einer gekrümmten oberen und einer gekrüminten unteren Fläche, insbesondere v'ines wabenartigen Stützkernes für Strömungskörper, bei dem tin plattenförmiges Zellengebilde, dessen ebene obere und dessen ebene untere Plattenfläehe durch die stirnseitigen Ränder der Zellenwände gebildet werden, die zu den Plattenflächen senkrecht stehen und von der einen zur anderen Plattenfläehe geradlinig durchgehen, zunächst beschnitten und dann nach Herabsetzen des Verformungswiderstandes der Zellenwände in einem Formgesenk unter Druckan-Wendung spanlos fertiggeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Beschneiden die obere Plattenfläehe (16) des Zellengebildes (10) eine der oberen gekrümmten Fläche (16') des Zellenkernes (26) weitgehend angenäherte Form erhält, daß das Herabsetzen des Verformungswiderstandes durch geringfügiges Umbiegen der die untere Plattenfläehe (14) bildenden Ränder der Zellenwände (20) geschieht und daß das Feriigformen des Zellenkernes (26) durch Kaltpressen in einem geschlossenen Formgesenk (19,19') erfolgt.

2. Werkzeug zum Umbiegen der Zellenwandränder bei Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Platte (24) mit an deren Unterseite nach unten vorstehenden Zakken (28). die n. ihrer Ebene auf einer dem Zellendurchmesser angepaßten Kreisbahn ohne Eigendrehung bewegbar und zusätzlich quer verschiebbar ist.