DE2122315A1

DE2122315A1 - Verfahren zur Herstellung von Schau fein von Stromungsrotationsmaschinen

Info

Publication number: DE2122315A1
Application number: DE19712122315
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Prof Dr ZiI var Vaclav Dipl Ing Benesh Vaclav Dipl Ing Marek Vladimir Dipl Ing Misarek Dusan Dipl Ing Svoboda Vladimil Dipl Ing Prag P Pluharz
Original assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Current assignee: Czech Academy of Sciences CAS
Priority date: 1971-05-01
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1972-11-30
Also published as: GB1299308A

Description

*Dc. Crbee/iaecL (JCacoiecLt 2122315

PATENTANWALT

4o Mai 1971

Anw.-Akte: 75.346

PATENTANMELDUNG

Anmelder: Ceskoslovenskö akademie v§d., Praha 1, Narodni tr. 3

"Verfahren zur Herstellung von Schaufeln von Strömungsrotationsmaschinen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Schaufeln von Strömungsrotationsmaschinen und Schaufeln, die nach diesem Verfahren erzeugt werden_o

An Strömungssotationsmaschinen dienen die rotierenden und stabilen Schaufeln dazu, die nötigen Änderungen der Richtung der Geschwindigkeit des durchfließenden Mediums zu erzielen. Die Größe des aerodynamischen Wirkungsgrades einer derartigen Maschine hängt in hohem Maß von der Beschaffenheit der Oberfläche des Schaufelblattes ab. Deshalb werden an die Schaufeln hohe Ansprüche hinsichtlich ihrer Festigkeit und Oberflächengüte gemacht. Die Glätte der Oberfläche wird während der Lebensdauer der Maschine durch Korrosion und Abrasion des durchströmenden Medium» und der in ihn enthaltenen Fremdkörper wesentlich vor>chlechtert,

Bisher wurden die Schaufeln von Strömungsrotationsmaschinen durch Fräsen aus geformten oder gegossenen Halbfabrikaten aus Materialen geeigneter Eigenschaften, vor allem geeigneter Festigkeits- und Korrosionseigenschaften hergestellt. Es war somit nötig, hochlegiertes Material zu verwenden, welches genügende Korrosmonswiderstandsfähigkeit in agressiven Medien besitzt, das jedoch meist schlechtere mechanische Eigenschaften aufweist als weniger legierte Materiale.

Die endgültige Bearbeitung der Schaufeln geschieht durch Schleifen und Polieren zum Zwecke der Erhöhung der Ermüdungsgrenze und Erzielung einer genügend glatten Oberfläche der Schaufeln. Diese Arbeitsgänge sind wegen der verhältnismäßig komplizierten Schaufelform sehr anspruchsvoll und können nur von Hand ausgeführt werden<> Für die Kosten dieser Arbeiten zeugt die Tatsache, daß sie etwa 20 % der gesamten Arbeitskosten der Schaufeln bilden.

Eine beträchtliche Herabsetzung der Herstellungskosten wird durch

genaue Schmiedestücke, bzw. Gußstücke, die kein Fräsen erfordern,

erzielt. Das Schleifen und Polieren ist jedoch aus den erwähnten Gründen auch hier nötig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verhältnismäßig hohen Materialkosten (legierter Stahl) und die hohen Arbeitskosten (Schleifen und Polieren von Hand) herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche des genauen Halbfabrikates des Schaufelblattes zunächst durch mechanische oder chemische und Wärmeverarbeitung verfestigt wird, worauf

> 0 HU 1 M' S 0

auf diese Oberfläche eine dUnne Schicht eines elastischen Materials aufgetragen wird_r welches gegen chemische und AbrasionseinflUßse widerstandsfähig ist und eine glatte Schaufeloberfläche bildet. Das mechanische Verfestigen wird durch Kugelstrahlen ausgeführt, die chemische und Wärmebehandlung vorteilhaft durch Nitrieren_o

Das Halbfabrikat der Schaufel wird durch genaues Schmieden, Walzen oder Gießen hergestellt und es wird weder geschliffen noch poliert. Die Oberfläche wird durch Kugelstrahlen oder durch eine chemische und Wärmebehandlung verfestigt, zum Beispiel durch Nitrieren. Das ange- ' wendete Verfahren hängt vor allem vom verwendeten Material der Schaufel abc Das Verfahren, mittels welchem die Oberflächenschicht erzielt wird, hängt vom verwendeten Material für die Oberflächenschicht und vom Material der Schaufel ab«, Die Schicht wird entweder durch Einbügeln einer dünnen Folie oder durch Auftragen von Dispersionen oder Lösungen von Polymeren mit folgendem Backen ausgeführt. Die Wahl des Schaufel» materials hängt von den Arbeitsbedingungen, in denen die Schaufel arbeitet, ab, vor allem von der Temperatur und Art des Mediums, das durch die Maschine strömt und von der Größe der Schaufel. Für Schaufeln von Turbokompressoren, die mit aggressivem Medium bei einer maximalen Temperatur 300 C arbeiten, kann zum Beispiel ein Fluorpolymer (Teflon) verwendet werden. Die Dicke dieser Schicht soll dabei etwa 0,2 mm nicht überschreiten.

Das Verfestigen der Oberfläche des Materials durch Kugelstrahlen erhöht die Ermüdungsgrenze um etwa 20 % gegenüber dem Schleifen und Polieren und erhöht die Lebensdauer der Schaufel wesentlich.

209849/0159

Die Oberfläche bleibt jedoch nach dem Kugelstrahlen verhältnismäßig rauh und vom Standpunkt der Reibungsverluste unannehmbar. Dieser Umstand ist jedoch für die vorgeschlagene Lösung nicht unvorteilhaft, denn es werden dadurch gleichzeitig Bedingungen fUr ein gutes Haften der Plaste geschaffen, welche die Unebenheiten ausgleichen und eine vollkommen glatte Oberfläche erzeugen. Falls nötig, wird zunächst auf der Schaufeloberfläche eine dünne Schicht aus Metall oder Metalloxyden, zum Beispiel durch Spritzen hergestellt, und dann die Schicht aus Plasten aufgetragen.

* Ein ähnliches Verfahren wird für den Fall gewählt, daß die Ermüdungsgrenze der nicht geschlaffenen Schaufel durch chemische und Wärmebehandlung ihrer Oberfläche erhöht wurde.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Verwendung wenig legierter Stähle hoher Festigkeit, Zähigkeit und Dämpfung anstelle von hochlegierten Stählen,, Die Oberflächenschicht aus Plasten verbürgt außer einer vollkommen glatten Oberfläche nicht nur die erforderliche Korrosionswiderstandsfähigkeit, sondern erhöht auch die Widerstandsfähigkeit gegen Abrasionsabnützung, da die festen Bestandteile des fc Arbeitsmediums von der elastischen Oberflächenschicht abprallen. Dadurch wird die Lebensdauer der Schaufel erhöht und ein Sinken des Wirkungsgrades der Maschine verhütet, das sonst während des Betriebes durch Änderungen des Profils der Schaufel eintritt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, weniger legierte Stähle mit allgemein besseren mechanischen Eigenschaften zu verwenden und es benötigt kein Schleifen und Polieren des ganzen Schaufelblattes, so daß dadurch Arbeitsaufwand und Erzeugungskosten wesentlich herabgesetzt werden» Dabei bleibt die Ermüdungsgrenze gleich, oder wird

2098-49/0159

noch erhöht. Die fertige Schaufel hat eine vollkommen glatte Oberfläche, deren Güte sich während des Betriebes der Maschine praktisch nicht ändert.

ο ί λ '< ι' οι y

Claims

PATENTAN SP RÜCHE;

1. Verfahren zum Erzeugen von Schaufeln von Strömungsrotationsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines genauen Halbfabrikates der Schaufel vorerst durch mechanische und/der chemische und/oder Wärmebehandlung verfestigt wird, worauf auf diese Oberfläche eine dünne Schicht eines elastischen Materials aufgetragen wird, welches gegen chemische und Abrasionseinflösse widerstandsfähig ist, und eine glatte Schaufeloberfläche bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material im wesentlichen aus Plasten besteht, die eine genügende Wärmestabilität besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluorpolymer als elastisches Material verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß die Schaufeloberfläche durch Kugelstrahfcung verfestigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeloberfläche durch Nitrieren verfestigt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schicht des elastischen Materials auf die Schaufeloberfläche durch EinbUgeln einer Folie aufgetragen wird.

2 Q 9 8 4 9 / Q 1 5 f;) ■;..-■

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schaufeloberfläche vor dem Auftragen der Schicht aus elastischem Material eine Zwischenschicht aus Metall oder Metalloxyden aufgetragen wird.

208849/0159