DE4320374A1

DE4320374A1 - Method of producing bodies with outer free-form surfaces

Info

Publication number: DE4320374A1
Application number: DE19934320374
Authority: DE
Inventors: Paul Dipl Ing Steinhart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-06-19
Filing date: 1993-06-19
Publication date: 1994-12-22

Abstract

The invention relates to a method of producing bodies with outer free-form surfaces, such as turbine guide blades. A method is aimed at which enables such bodies to be produced in a simple and cost-effective manner. This is achieved by blanks being produced from flat sheet billets, whereupon shaping is carried out by deep drawing, which is followed by trimming of the shaped blanks, and these blanks are prepared for welding to form a hollow body shaped and/or twisted as desired, and then the welds are machined smooth at the transitions. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung von Körpern mit äußeren Freiformflächen, insbesondere von Turbinenleitschaufeln.The invention relates to a method of manufacture development of bodies with external free-form surfaces, in particular of turbine guide vanes.

Derartige Körper, insbesondere Turbinenleitschaufeln od. dgl. werden entweder gegossen oder geschmiedet. Auf diese Weise hergestellte Körper und insbesondere Turbinenleitschaufeln od. dgl. haben zwar eine ausreichende Festigkeit, jedoch sind sie insofern nachteilig, als sie einmal sehr schwer und damit auch sehr teuer sind und zum anderen beachtlicher Nacharbeiten bedürfen. Daß die erwähnte Festigkeit den Ein satz hochwertigen Materials voraussetzt, bedarf wohl keiner besonderen Erwähnung.Such bodies, in particular turbine guide vanes or the like. are either cast or forged. In this way Manufactured body and in particular turbine guide vanes od. Like. Have sufficient strength, however they are disadvantageous in that they are very difficult and are therefore also very expensive and, on the other hand, remarkable Rework required. That the strength mentioned is the one presupposes a set of high-quality materials, probably none special mention.

Demgegenüber wird nach der Erfindung ein Verfahren angestrebt, das die Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen, insbesondere von Turbinenleitschaufeln od. dgl. auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht.In contrast, the invention strives for a method which is the production of bodies with external free-form surfaces, in particular of turbine guide vanes or the like and inexpensive way.

Dieses Ziel wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß für die Herstellung von Hohlkörpern, wie hohlen Turbinenleitschaufeln od. dgl., zunächst aus flächigen Roh platinen entsprechender Stärke und Anzahl Zuschnitte mit Übermaß gefertigt werden, worauf eine Verformung durch Tief ziehen erfolgt, an die sich ein Beschneiden der verformten Zuschnitte anschließt und diese Zuschnitte für Verschweißun gen zu einem beliebig geformten und/oder verwundenen Hohl körper hergerichtet werden und anschließend eine übergangs glatte Bearbeitung der Verschweißungen erfolgt. Da die Kör per, also z. B. Turbinenleitschaufeln, nunmehr als Hohlkörper ausgeführt werden, ergeben sich nicht nur wesentliche Ma terialeinsparungen, sondern auch wesentliche Gewichtsver ringerungen, was zu einer erheblichen Kostensenkung führt. Die einzelnen Verfahrensschritte verbürgen auch eine aus reichend hohe Festigkeit, nicht zuletzt deshalb, weil es sich um sinnvoll aneinandergereihte und einen hohen Entwicklungs stand aufweisende Arbeitsgänge handelt, die darüber hinaus zu einem Erzeugnis führen, bei dem tragbare Toleranzen ein gehalten werden können.This is achieved by the method according to the invention achieved that for the production of hollow bodies, such as hollow Turbine guide vanes or the like, initially from flat raw corresponding thickness and number of blanks with Be made oversized, whereupon a deformation by deep pull takes place on which a trimming of the deformed Cuts and these cuts for welding to an arbitrarily shaped and / or twisted hollow body be prepared and then a transition smooth processing of the welds takes place. Since the Kör per, e.g. B. turbine guide vanes, now as a hollow body are carried out, there are not only essential measures material savings, but also significant weight savings wrestling, which leads to a significant cost reduction. The individual process steps also guarantee one sufficiently high strength, not least because it is in order to be lined up in a meaningful way and to achieve a high level of development stood showing operations that go beyond that lead to a product where tolerances are acceptable can be held.

Ein ganz wesentlicher Verfahrensschritt besteht darin, daß das Tiefziehen nach dem bekannten Hydroformverfahren durch geführt wird. Zwar bedürfen Hydroformverfahren einer großen Erfahrung, jedoch sind damit beliebige Formen, auch Hinter schneidungen und die Erstellung verwundener Flächen ohne weiteres möglich. Die erwähnten Erfahrungen sind nicht zu letzt deshalb erforderlich, weil nicht nur die Übermaße der Zuschnitte mit Rücksicht auf geringen Abfall, sondern auch das nach dem Verformen auftretende Rückfedern richtig einge schätzt werden müssen. A very important process step is that deep drawing by the known hydroforming process to be led. Hydroforming processes need a large one Experience, however, are arbitrary forms, including backgrounds cuts and the creation of twisted surfaces without further possible. The experiences mentioned are not too ultimately necessary because not only the excess of Cuts with due regard to low waste, but also the springback that occurs after deforming is properly switched on have to be estimated.

Um die im Hydroformverfahren gefertigten Zuschnitte in die richtige Form für die Weiterverarbeitung zu bringen, ist es zweckmäßig, daß die verformten Zuschnitte mit Laserstrahlen paßgerecht beschnitten werden.To cut the blanks made in the hydroforming process into the It is the right form for further processing expedient that the deformed blanks with laser beams be trimmed to fit.

Damit die bereits angesprochene Festigkeit auch im Bereich der Verschweißungen mit Sicherheit gegeben ist, wird vorge schlagen, daß an den Randbereichen der zu verschweißenden, stumpf aneinanderstoßenden Zuschnitte bzw. Blechhalbzeuge die schweißseitigen Kanten gebrochen werden. Damit erreicht man, daß, von außen betrachtet, durch und durch die Materia lien der Blechhalbzeuge und der Schweißnaht ineinander fließen und keine Bereiche verbleiben, in denen keine innige Verschweißung stattgefunden hat.So that the already mentioned strength also in the area the welds are given with certainty is pre suggest that at the edge areas of the welded butt-jointed blanks or semi-finished sheet metal products the edges on the welding side are broken. So achieved one, that, viewed from the outside, through and through the materia The sheet metal semi-finished products and the weld seam intertwine flow and no areas remain in which no intimate Welding has taken place.

Nach einer weiteren wertvollen Weiterbildung ist vorgesehen, daß bei spitz auslaufenden Randbereichen einer aus Blech halbzeugen zusammenzufügenden Turbinenleitschaufel od. dgl. der eine Randbereich beabstandet von dem Ende des anderen Randbereiches auf letzteren aufgelegt wird, worauf alle Rand bereiche, also auch die stumpf aneinanderstoßenden Randbe reiche, vor der eigentlichen Verschweißung positionsgerecht geheftet werden. Durch das Heften wird erreicht, daß keine Fehlstellungen der einzelnen Blechhalbzeuge zueinander mög lich sind und von vornherein ein der gewünschten Endform nahekommendes Gebilde entsteht.After further valuable further training, that with tapered edge areas one made of sheet metal semi-finished turbine guide vane or the like. one edge area spaced from the end of the other Edge area is placed on the latter, whereupon all edge areas, including the butt-jointed edge areas rich, in the correct position before the actual welding to be stapled. The stapling ensures that none Misalignments of the individual sheet metal semi-finished products are possible Lich and from the start one of the desired final shape nearby structure arises.

Eine weitere wesentliche Einzelheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß alle Verschweißungen ge genüber den benachbarten Flächen mit überdimensionierten Schweißnähten versehen sind. Dadurch ist nicht nur das be reits erwähnte Ineinanderfließen der Materialien gesichert, sondern es ist auch gewährleistet, daß im Bereich der Ver schweißungen kein Minus an Material eintreten kann. Another essential detail of the invention The procedure is to be seen in the fact that all welds ge compared to the neighboring areas with oversized Welds are provided. As a result, not only that already mentioned flow of materials secured, but it is also guaranteed that in the area of Ver welds no minus material can occur.

Da in der Regel die überdimensionierten Schweißnähte nicht der gewünschten oder erforderlichen Endform entsprechen, ist es zweckmäßig, daß nach dem Erstellen der Schweißnähte diese überfräst werden.As a rule, the oversized welds are not correspond to the desired or required final shape it is appropriate that after creating the welds this be milled over.

Eine weitere Einzelheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß bei spitz auslaufenden Teilen einer Tur binenleitschaufel od. dgl. nach dem Fräsen der Überstand des einen Blechhalbzeuges abgeschnitten wird. Der Überstand ge hört streng genommen nicht zu dem hergestellten Hohlkörper, vielmehr dient er der Halterung bei den einzelnen Arbeits gängen und muß schließlich beseitigt werden.Another detail of the method according to the invention is to be seen in the fact that with pointed parts of a door Binenleitschaufel or the like. After milling the excess of the a sheet metal semi-finished product is cut off. The supernatant ge strictly speaking does not listen to the hollow body produced, rather, it serves as a holder for the individual work and must finally be eliminated.

Im Hinblick auf die vorgeschriebenen Formen und Toleranzen wird ferner vorgeschlagen, daß die überfrästen Verschweißun gen übergangsglatt zu den benachbarten Flächen verschliffen werden.With regard to the prescribed shapes and tolerances it is also proposed that the milled weld smoothed to the adjacent surfaces become.

Wiederum im Hinblick auf die Toleranzen ist schließlich vor gesehen, daß die gesamte Außenfläche der jeweiligen Turbinen leitschaufel od. dgl. überschliffen wird, was gleichzeitig mit dem Verschleifen der Fräszonen erfolgen kann.Again, in terms of tolerances is finally up seen that the entire outer surface of the respective turbines guide vane or the like is ground, which at the same time can be done by grinding the milling zones.

Durch diese Verfahrensschritte ergibt sich eine allen An sprüchen gewachsene Turbinenleitschaufel, die aus zwei ver wundenen, außen Freiflächen aufweisenden Zuschnitten besteht, die über verfräste und verschliffene Schweißnähte miteinander verbunden sind.These procedural steps result in an all say grown turbine guide vane, which consists of two ver wound blanks with open spaces on the outside, the milled and sanded welds together are connected.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Turbinenleitschaufel näher erläutert; es zeigen:The method according to the invention is shown in the drawing a turbine guide vane explained in more detail; show it:

Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge stellte Turbinenleitschaufel in schaubildlicher Darstellung; FIG. 1 is presented a Herge by the inventive process turbine vane in a perspective view;

Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößert herausge zeichnete Einzelheit im Bereich des Kreises II, jedoch noch nicht fertig bearbeitet, und Fig. 2 an enlarged compared to Fig. 1 drawn detail in the area of the circle II, but not yet finished, and

Fig. 3 eine ebenfalls noch nicht bearbeitete und gegen über Fig. 1 vergrößerte Einzelheit im Bereich des Kreises III. FIG. 3 shows a detail in the area of the circle III, which has also not yet been processed and is enlarged compared to FIG. 1.

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht eine Turbinenleitschau fel 1 aus zwei bereits verformten Zuschnitten 2, 3, die über Schweißnähte 4, 5 fest miteinander verbunden sind. In Fig. 1 ist der Endzustand veranschaulicht, jedoch ist mit Punkten 6, 7, 8 bzw. 9, 10, 11 angedeutet, daß vor dem Verschweißen der Zuschnitte 2, 3 ein Heften stattgefunden hat.As is apparent from Fig. 1, a Turbinenleitschau fel 1 consists of two already deformed blanks 2, 3, which are connected by weld seams 4, 5 to each other. The final state is illustrated in FIG. 1, but with points 6 , 7 , 8 and 9 , 10 , 11 it is indicated that stapling had taken place before the blanks 2 , 3 were welded.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß im oberen Bereich der Zuschnit te 2, 3 die Kanten 12, 13 gebrochen sind und vor der Erstellung der Schweißnaht 4 durch das Heften ein Spalt 14 verblieben ist, so daß über die ganze Stärke der Zuschnitte 2, 3 bei der Er stellung der Schweißnaht 4 bzw. beim Verschweißen ein inniger Materialfluß zwischen der Schweißnaht 4 und den Zuschnitten 2, 3 stattgefunden hat, wie dies durch die Schraffur ange geben ist. Außerdem erkennt man, daß die Schweißnaht 4 die Flächen 15, 16 des Zuschnittes 2, 3 überragt, so daß durch Fräsen und Schleifen ein glatter Übergang von einem Zuschnitt 2 zum anderen Zuschnitt 3 herstellbar ist.From Fig. 2 it can be seen that in the upper region of the blanks te 2 , 3 the edges 12 , 13 are broken and a gap 14 has remained before the creation of the weld 4 by the stitching, so that over the entire thickness of the blanks 2 , 3 in the position of the weld 4 or when welding an intimate material flow between the weld 4 and the blanks 2 , 3 has taken place, as is indicated by the hatching. It can also be seen that the weld seam 4 projects beyond the surfaces 15 , 16 of the blank 2 , 3 , so that a smooth transition from one blank 2 to the other blank 3 can be produced by milling and grinding.

Gemäß Fig. 3 ist ein stumpfes Ende 17 des Zuschnittes 3 auf ein verlängertes Ende 18 des Zuschnittes 2 aufgelegt und der Materialfluß beim Schweißen ist mit einer oval verlaufenden Linie 19 angegeben, d. h., auch hier ist das Ineinanderfließen der Materialien der Zuschnitte 2 und 3 und der Schweißnaht 5 sichergestellt. Durch Fräsen und Schleifen wird die Schweiß naht 5 an ihrer Außenseite und auch das Ende 18 derart abge tragen, daß die dicht schraffierte Fläche einen glatten Über gang zwischen den Zuschnitten 2, 3 ergibt. Bei 20 ist ein Überstand angegeben, der nach dem Verschweißen oder sonsti gen Arbeitsgängen abgeschnitten wird, so daß die Außen flächen der Zuschnitte 2, 3 einschließlich der Schweiß nähte 4, 5 paßgerecht überschliffen werden können.According to FIG. 3, a blunt end 17 of the blank 3 is placed on an extended end 18 of the blank 2 and the material flow during welding is indicated by an oval line 19 , ie here, too, the materials of the blanks 2 and 3 and the weld 5 ensured. By milling and grinding, the welding seam 5 on its outside and also the end 18 wear such abge that the tightly hatched surface gives a smooth transition between the blanks 2 , 3 . At 20 , a protrusion is specified, which is cut off after welding or other conditions, so that the outer surfaces of the blanks 2 , 3 including the weld seams 4 , 5 can be ground to fit.

Claims

1. A process for the production of bodies with external free-form surfaces, in particular turbine guide vanes, characterized in that for the manufacture of hollow bodies, such as hollow turbine guide vanes or the like, initially made from flat raw boards of corresponding thickness and number of blanks with oversize, whereupon a deformation takes place by deep drawing, which is followed by a trimming of the deformed blanks and these blanks are prepared for welding into an arbitrarily shaped and / or twisted hollow body and then a smooth transition processing of the welding takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Deep drawing by the known hydroforming process leads.

3. The method according to claims 1 and 2, characterized records that the deformed blanks with laser beam len be trimmed to fit.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized records that at the edge areas of the welded butt-jointed blanks or sheet metal halves witness the welding-side edges are broken.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized records that a with tapered edge areas Turbine guide to be assembled from sheet metal semi-finished products bucket or the like. one edge area spaced from the end of the other edge area on the latter is placed on what all edge areas, including the blunt abutting edge areas before the actual Welding can be tacked in the correct position.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized records that all welds compared to the neighboring bearded surfaces with oversized welds will see.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized records that after creating the welds this be milled over.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized records that with pointed parts of a door Binenleitschaufel od. Like. After milling the supernatant of a sheet metal product is cut off.

9. The method according to claims 1 to 8, characterized records that the milled welds transition smoothed to the adjacent surfaces.

10. The method according to claims 1 to 9, characterized records that the entire outer surface of the respective door Binenleitschaufel od. Like. is ground, which is the same can be done early by grinding the milling zones.

11. Turbine guide vane, which is produced by the method according to claims 1 to 10, characterized in that the turbine guide vane ( 1 ) consists of two twisted, outside open spaces (see. 15 , 16 ) having blanks ( 2 , 3 ) are connected to each other via milled and ground welds ( 4 , 5 ).