DE2007736C3 - Verfahren und Werkzeug zum Herstellen eines Zellenkerns - Google Patents

Description

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

Derartige /ellenkerne. beispielsweise in Honigwabenaufbau, werden /ur Aussteifung von Bauteilen insbesondere dort benutzt, wo eine hohe Festigkeit, speziell eine hohe Verwindungsfestigkeit, bei geringem Gewicht gefordert wird. Ein solches Anwendungsge biet stellen die hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzten Schaufeln bei Gasturbinen dar. die aus Gewichtsgründen unc" zum Zwecke der Kühlmitteldurchführung häufig als Hohlschaufeln ausgeführt sind, und deren mechanische Festigkeit allein nicht ausreicht, so daß zur Versteifung ein Zellenkcrn eingesetzt wird. Damit nun ein solcher Zellenkern die ihm zu ' hte Wirkung der \ussteifung übernehmen kann, ist es erforderlich, daß er genau der Innenform des Hohlkörpers, z. B. einer Hohlschaufel, angepaßt ist Eine spanabhebende Bearbeitung von Zellengebildcn (FR-PS 1 534 372) ist verhältnismäßig umständlich und zeitraubend.

Fs ist auch bereits bekannt gewotdcn (> Aircraft Production«, Juni 1959, S. 215 bis 221) ein ebenes, plattenförmiges Zcllengebilde zunüchsl zu beschneiden und dann in einem Formgesenk unter Dmcknnwendung spanlos fertig zu formen, nachdem der Vcrlomiungs· widerstand der Zellenwände herabgesetzt worden ist. Von einem solchen Verfahren geht die Erfindung aus. Im bekannten Falle wird der Verfurmungswidersiand durch Erwärmung herabgesetzt. Dies kann dazu rühren, daß die Zcllcnwände beim Formpressen an unkonlrollierbaren Stellen einknicken bzw. verbogen werden, so daß das Zellengebilde seine Steifigkeit und Stützfähigkeit stellenweise einbüßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Formgebung des Zellengebildcs einwandfrei kontrollierbar ist und insbesondere der Verformungswiderstand für das Formpressen in d'e 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 die obere Plauenfliichc des Zellengebildes eine der oberen gekrümmten Fläche des Zellenkernes weitgehend angenäherte Form erhält, daß das Herabsetzen des Verformungswiderstandes durch geringfügiges Umbiegen der die untere Plattenfläche bildenden Ränder der Zellcnwände geschieht und daß das Fertigformen des Zellenkernes durch Kaltpressen in einem geschlossenen Formgesenk erfolgt.

Hierdurch wird erreicht, daß auch im endgültig ver formten Zustand die Zellenwände über die gesamte Höhe des Zellkernes gradlinig durchgehen und rechtwinklig zu dessen ebenen Begrenzungsflächen stehen, die durch die stirnseitigen Zellenwände gebildet wcden.

Die schneidende Bearbeitung nur der einen Seite des Zellengebildes bereitet keine Schwierigkeiten, da das plattenförmige Zellengebilde mit seiner anderen ebenen Seite aufgespannt werden kann. Infolge der Verminderung der Steifigkeit der Zellenwände lediglich in deren Rand^ereich 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.

im zum Umbiegen der Zeüenwandrandcr geeignetes Werkzeug ist sehr einfach aufgebaut. Es besteht aus einer Platte mit an deren Unterseite nach unten vorstehenden /acken, die in ihrer Ebene auf einer dem ZeI-lendurthmesser angepaßten Kreisbahn ohne Figcndrehung bewegbar und zusätzlich quer verschiebbar ist

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren an H;ind eine> Ausfühningsbeispiels und in Verbindung mit Werkzeugen zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine schematische Grundrißansicht tines plattenförmigen Zellengebildc in Honigwabcnaufb.iu.

F 1 g. 2 eine Seitenansicht des plattenförmigen Zellengebildcs nach Fig. I.

F i g 3 eine Schnittansichi des einseitig heschniticnen Zellengebildcs.

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht des Werkzeugs zum Umbiegen derZcllcnwandrändcr.

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

Fig.6 eine schematiche Schnittansicht eines ohne Vorformung verquetschten Zcllengebildcs.

F 1 g. 7 eine perspektivische Ansicht einer Hohl

schaufel eines Gasturbinenstrahltriebwerks, in die ein fertiger Zellenkern einfügbar ist.

Das Riis F i g. I und 2 ersichtliche Ausgangswerk· stück besteht aus einem plattenförmigen Zellengebilde 10 mit Honigwabenaufbaii 12. Dieses platienförmigc Zellengebilde 10 wird mit seiner unteren Platienflilche 14 auf einen Werkstückträger aufgelegt und an seiner oberen Plattenflüche 16 durch Beschneiden in eine der endgültigen Gestalt des Zellenkerns 26 angenäherte, gekrümmte Fläche S6' gebracht. Das Beschneiden kann auf herkömmliche Weise z. B. mittel¹; eines dünnen Scheibenmessers erfolgen. Danach wird das so erhaltene Zwischenwerkstiick in den Formhohlraum eines Triigerblockes 18 eingesetzt, und die die untere Plaitenfläche 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 späte re Umformen an dieser Stelle herabgesetzt. Dieses geringe Vorbiegen bestimmt die Art zind Weise des Verquetschcns 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 Zellenwilnde 20 nicht beeinträchtigt werden. Ohne dices Vorbiegen würden sich die Wände des Zellengubildes 10 beim Uniformen zum ZclJenkern 26 in unkonlrollierlwrer Weise, wie bei 22 \r F i g, 6 dargestellt, verformen, was zu einer Verminderung aar Steifigkeit des gesamten Zellcnkcrnes 26 führen würde.

Ein Werkzeug zum Biegen der stirnseitigen Zellen wandränder ist in Fig.4 dargestellt. Dieses Werkzeug

•o besieht aus einer ebenen Platte 24, aus deren Unierfläche Zacken 28 vorstehen. Das Werkzeug wird <iuf die unlere Platienflüchc 14 des beschnittenen Zellengehildes tO aufgesetzi. 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 Zellenkcrnes 26 erfolgt dann durch Preßdruck innerhalb des geschlossenen Formge-

senkes 19, 19' ohne Zuführung von Wärme. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zcllenkern 26 zum Einsatz in eine Hohlschaufel 30 eines Gasturbinenstrahltriebwerks bestimmt,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Zellenkertis mit einer gekrümmten oberen und einer gekrümmten unteren Fläche, insbesondere eines wabenarti gen Siützkernes tür Strömungskörper, bei dem ein plattenförmiges Zellengebiiue, dessen ebene obere und dessen ebene untere Plaitenfläche durch die stirnseitigen Runder der Zellenwände gebildet werden, die zu den Plattenflächen senkrecht stehen und von der einen zur anderen Plattenfläche geradlinig durchgehen, zunächst beschnitten und dann nach Herabsetzen des Verformungswiderstandes der Zellenwände in einem Formgesenk unter Druckanwendung spanlos fertiggeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Beschneiden die obere Plattenfläche (16) des Zellengebildes (10) eine der oberen gekrümmten Fläche (16') des ZcI-lenkernes (26) weitgehend angenäherte Form erhält, daß dc'S Herabsetzen des Verformungswiderstandes durch geringfügiges Umbiegen der die untere Plattenfläche (14) bildenden Ränder der Zcllenwände (20) geschieht und daß das Fertigformen des Zellenkernes (26) durch Kaltpressen in einem geschlossenen Formgesenk (19,19') erfolgt.

2. Werkzeug zum Umbiegen der Zellenwandränder bei Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch eine Platte (24) mit an deren Unterseite nach unten vorstehenden Zakken (28), die in ihrer Fbene auf einer dem Zellendurchmesser angepaßten Kreisbahn ohne Eigendrehung bewegbar und zusätzlich quer verschiebbar ist.