DE3127816A1

DE3127816A1 - "verfahren zur herstellung eines bauteils mit mindestens einem inneren hohlraum"

Info

Publication number: DE3127816A1
Application number: DE19813127816
Authority: DE
Inventors: John Bristol Goddard
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1981-07-14
Publication date: 1982-04-01
Also published as: JPS5761417A; GB2081742B; FR2486847A1; GB2081742A; US4391684A; DE3127816C2

Description

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Augsburg, den 13. Juli 19Ö1 Anw.Aktenz.: R.1073

Rolls-Royce Limited,. 65 Buckingham Gate, London SWlE 6AT, England

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit mindestens einem

inneren Hohlraum

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit ein oder mehr inneren Hohlräumen.

Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die Erfindung auf innengekühlte Turbinenschaufeln für Gasturbinentriebwerke.

Infolge der Notwendigkeit von immer komplizierteren Kühlluftströmungsverlaufen innerhalb der Turbinenschaufeln

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zur Verbesserung der Kühlwirkung wird es zunehmend schwieriger, die Schaufeln zu gießen, was seine Ursache in den Schwierigkeiten hat, die mit der Herstellung geeigneter Formkerne und der Entfernung derselben aus den fertigen Schaufeln verbunden sind, ;

Eine Möglichkeit zur Bewältigung dieses Problems besteht darin, die Schaufeln aus zwei Hälften herzustellen und die inneren Kühlkanäle in Form von Aussparungen in einer oder in beiden Schaufelhälften entweder bereits beim Gießen oder nachträglich herzustellen, und anschließend die beiden Schaufelhälften unter genauer Ausrichtung ihrer Anlageflächen zusammenzusetzen, so daß sie zwischen sich die vollständigen Kühlkanäle bilden.

Hierbei liegen die Schwierigkeiten jedoch in der ausreichend genauen Bearbeitung der beiden miteinander zusammenwirkenden Anlageflächen der Schaufelhälften vor deren Zusammensetzen sowie in der genauen Ausrichtung der Anlageflächen beim Zusammensetzen der Schaufelhälften. Diese Schwierigkeiten treten besonders dann hervor, wenn die Schaufeln eine starke Verwendung haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, das die Herstellung von Bauteilen mit

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inneren Hohlräumen aus miteinander zu verbindenden Teilkörpern bei genauer Bearbeitung der gegenseitigen Anlageflächen dieser Teilkörper zuläßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei der Herstellung einer Turbinenschaufel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die beiden miteinander zusammenwirkenden Anlageflächen der beiden Schaufelhälften einander ganz genau angepaßt ₃ indem entweder nur eine Anlagefläche unter Verwendung der anderen Anlagefläche als Schablone bearbeitet wird, oder indem beide Anlageflächen gleichzeitig bearbeitet werden, wobei die jeweils andere Anlagefläche als Schablone für die bearbeitete Anlagefläche wirkt. Die Bearbeitung erfolgt auf einer Elektrolytbearbeitungsmaschine, indem ein mit einem Elektrolyten getränktes Trägerband zwischen den beiden Anlageflächen und in gleichzeitiger Berührung mit diesen hindurchgeführt wirdj während ein elektrischer Strom zwischen den beiden Schaufelhälften und durch den in den Poren des Trägerbandes befindlichen Elektrolyten hindurchgeleitet wird.

Nach der elektrolytischen Schleifbearbeitung können außerdem feine Rillen in eine oder beide Anlageflächen eingearbeitet werden, bevor sie nach Zusammensetzen der beiden Schaufelhälften miteinander verbunden werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben, in welchen zeigt:

Pig. 1 in schematischer Darstellung eine

Elektrolytbearbeitungsmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung,

Fig. 2 in größerer Darstellung eine in

Bearbeitung befindliche Schaufel mit dem zwischen ihren beiden Hälften hindurchgeführten Elektrolytträgerband,

Fig. 3 eine Ansicht aus der Ebene III-III

in Fig. 2, und

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt in

der Ebene IV-IV in Fig. 2.

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Pig. 1 zeigt schematisch eine Elektrolytbearbeitungsmaschine 1, die an sich bekannt ist und ein endloses ilektrolytträgerband 2 aufweist. Das poröse Band 2 wird mittels Rollen 3 angetrieben und durch ein Elektrolytbad 4 hindurchgeführt, in welchem es den flüssigen Elektrolyten in seinen Poren aufnimmt, überschüssiger Elektrolyt wird mittels eines Rollenpaars 5 ausgepreßt, bevor das Band die Schleifstation 6 durchläuft, wo es das Werkstück 7 bearbeitet. Danach durchläuft das Band eine Reinigungsstation 8, in welcher Abriebteilchen aus dem BearbeitungsVorgang entfernt werden. Dieses Verfahren ist in der SU-PS 117 101 beschrieben.

Das Band 2 ist dünn und flexibel, so daß es sich der Verwindung der Schaufel anpassen kann, und die Breite des Bandes ist so groß, daß sie sich über die gesamte Schaufellänge erstreckt. . . ■

Die Schaufel 7 wird aus zwei Hälften 10 und 11 hergestellt und das Band passiert zwischen diesen beiden Hälften, hindurch, wobei es mit den Anlageflächen beider Schaufelhälften in Berührung steht. Auf die beiden Schaufelhälften wird ein leichter Klemmdruck ausgeübt. An die beiden Schaufelhälften ist eine elektrische Stromquelle 9 angeschlossen, so daß die beiden Schaufelhälften Anode und Kathode in einem elektrischen Stromkreis bilden, der durch den Elektrolyten in den Poren des Bandes geschlossen wird. Während ein

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elektrischer Strom aus der Stromquelle 9 durch diesen Stromkreis fließt, wird Metall von einer oder von beiden mit 'dem Band in Berührung stehenden Anlageflächen der beiden Schaufelhälften abgetragen, je nach dem, ob der elektrische Strom als Gleichstrom mit gleichbleibender Strömungsrichtung, :als Gleichstrom mit periodisch umgekehrter Strömungsrichtung, oder als Wechselstrom fließt. Die Stromquelle 9 kann Wechselstrom oder Gleichstrom liefern, wobei in letzterem Fall eine Umschalteinrichtung vorgesehen sein kann, um die Stromrichtung periodisch umzukehren.

Wie in den Pig. 2 bis 4 gezeigt ist, werden die beiden Schaufelhälften 10 und 11 gegossen, wobei in jeder Schaufelhälfte jeweils ein Teil von Kühlkanälen 12, 13, 14 und 15 als Aussparung in der Anlagefläche der betreffenden Schaufelhälfte hergestellt werden. Außerdem werden an den Schaufelenden . ösen 16 angegossen, in welche Isolierbuchsen 17 zur Aufnahme von Lagesicherungsstiften 18 eingesetzt werden. Diese Stifte lö dienen zur gegenseitigen Lagesicherung der beiden Schaufelhälften während des Elektrolytbearbeitungsvorgangs und zur Sicherung des richtigen Zusammensetzens der beiden Schaufelhälften, nachdem diese nach Beendigung des BearbeitungsVorgangs aus der Elektrolytbearbeitungsmaschine herausgenommen worden sind und zum Zwecke des gegenseitigen Hartverlötens wieder zusammengesetzt werden.

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Bei diesem elektrolytischen Bearbeitungsverfahren wird jeweils die Anlagefläche einer der beiden Schaufelhälften als Schablone für die Bearbeitung der Anlagefläche der jeweils anderen Schaufelhälfte verwendet, so daß man eine sehr hohe Paßgenauigkeit zwischen diesen beiden Anlageflächen erhält. Das dünne Band erzeugt" einen Spalt zwischen den beiden Anlageflächen, der etwa gleich der Dicke des aufzubringenden Lötwerkstoffes ist, so daß nach dem Verbinden der beiden Schaufelhälften nur eine minimale äußere Nachbearbeitung erforderlich ist.

Selbstverständlich gibt es auch noch andere Möglichkeiten der Verbindung der beiden Schaufelhälften miteinander, beispielsweise die Diffusionsbindung.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des oben beschriebenen Elektrolytbearbeitungsverfahrens ist die Herstellung dünner Schaufelhinterkanten«

Die Gußrohlinge der beiden Schaufelhälften 10 und 11 werden um eine während des Elektrolytbearbeitungsvorgangs abzutragende Bearbeitungszugabe dicker gemacht. Dadurch wird der Gießvorgang sehr viel einfacher. Die Schaufeln werden in zwei Hälften gegossen, wobei die Hinterkantenbereiche jeweils so dünn wie praktisch möglich und mit Fertigmaß-Außenflächen hergestellt werden. Bei dem Elektrolytbearbeitungs-

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Vorgang werden die beiden Anlageflächen der Schaufelhälften relativ zueinander bearbeitet, wobei die gewünschte dünne Schaufelhinterkante entsteht, ohne daß Form oder Genauigkeit der Außenkontur der Schaufel beeinträchtigt werden.

Feine Kühlluftöffnungen, die vom hinteren Kühlkanal zur Schaufelhinterkante verlaufen, können durch Einarbeiten flacher Nuten 20 in der Anlagefläche einer Schaufelhälfte oder in den Anlageflächen beider Schaufelhälften 10 und 11 vor deren Verbindung miteinander hergestellt werden.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, auch Bauteile mit noch komplizierteren inneren Kanälen herzustellen, indem die Bauteile aus mehr als zwei Teilkörpern hergestellt werden, deren gegenseitige Anlageflächen jeweils gemäß der Erfindung bearbeitet werden, indem jeweils eine Anlagefläche als Schablone bei der Bearbeitung der anderen Anlagefläche dient.

Claims

Patentansprüche

7]Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit ein oder mehr inneren Hohlräumen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) Herstellen von Teilkörpern, die zusammengesetzt das fertige Bauteil ergeben, wobei der oder die Hohlräume in mindestens einem der Teilkörper jeweils als Aussparung in dessen mit einer Gegenfläche des oder eines anderen Teilkörpers zusammenwirkenden Anlagefläche gebildet sind,

b) elektrolytisches Bearbeiten mindestens einer der beiden jeweils miteinander zusammenwirkenden Anlageflächen der Teiikörper, indem ein Elektrolytträgerband zwischen den beiden Anlageflächen und in gleichzeitiger Berührung mit diesen hinäurchbewegt und ein elektrischer Strom vom einen Teilkörper durch den Elektrolyten zum anderen Teilkörper geleitet wird, wobei die jeweils andere Anlagefläche als Schablone für die jeweils bearbeitete Anlagefläche wirkt, und

' c) Zusammensetzen der Teilkörper und Verbinden der aneinander anliegenden Anlageflächen miteinander.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichstrom verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung des Gleichstroms periodisch umgekehrt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wechselstrom verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus mehr als zwei Teilkörpern hergestellt wird.