DE602004009642T2

DE602004009642T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsschweissen und superplastisches Verformen

Info

Publication number: DE602004009642T2
Application number: DE602004009642T
Authority: DE
Inventors: Peter Rowland Weston on Trent Derby Beckford
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2024-07-17
Also published as: DE602004009642D1; US7237709B2; US20050035183A1; EP1508400B1; GB0318937D0; EP1508400A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung.
Es ist bekannt, hohle metallische Gegenstände durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung metallischer Werkstücke herzustellen. Diese metallischen Werkstücke umfassen elementares Metall, Metalllegierungen, Zwischen metallmaterialien und Metallmatrix-Verbundmaterialien.
Das Diffusionsverschweißverfahren und das superplastische Formverfahren können benutzt werden, um mit Konturen versehene Gegenstände herzustellen, beispielsweise können Fanlaufschaufeln oder Fankanal-Auslass-Leitschaufeln für Gasturbinentriebwerke durch superplastische Verformung oder Heißverformung einer integralen Struktur hergestellt werden, die durch Diffusionsverschweißverfahren erzeugt wurden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung ist in unserem europäischen Patent EP0568201 B beschrieben. Gemäß der Patentschrift EP0568201 B wird die integrale Struktur, die durch Diffusionsverschweißung erzeugt wurde, verdrillt, bevor die integrale Struktur superplastisch verformt wird. Außerdem wird die integrale Struktur durch Warmkriechverformung in superplastischen Verformungsgesenken erzeugt.
Ferner beschreibt unser britisches Patent GB2306353B die Herstellung einer Fanlaufschaufel durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung gemäß dem Verfahren des Anspruchs 1 ohne die Schritte e) und f). Gemäß dem Patent GB2306353B wird die integrale Struktur aus zwei metallischen Werkstücken erzeugt, die danach das äußere Profil der Fanlaufschaufel definieren. Die zwei metallischen Werkstücke werden durch Schneiden eines geneigten Schlitzes durch einen Metallblock in Form eines Parallelepipedes erzeugt, um zwei in Längsrichtung sich verjüngende metallische Werkstücke herzustellen. Die dickeren Enden der metallischen Werkstücke werden ausgerichtet, um den Schaufelfuß der Fanlaufschaufel zu bilden, und der Rest der metallischen Werkstücke wird auf eine geeignete Dicke bearbeitet, um die erforderliche Massenverteilung zu erzeugen.
Dieses Herstellungsverfahren erfordert, dass die Dicke des ursprünglichen Metallblocks in Form eines Parallelepipedes etwa die Hälfte und etwas weniger als die Hälfte der Dicke des Schaufelfußes der fertigen Fanlaufschaufel beträgt, damit eine spanabhebende Bearbeitung stattfinden kann, durch die der Schaufelfuß erzeugt wird. Ein Problem bei diesem Verfahren besteht darin, dass Metall vergeudet wird, eine lange Bearbeitungszeit erforderlich ist und das Verfahren dadurch teuer wird. Außerdem hat die Mikrostruktur des metallischen Blockes in Form eines Parallelepipedes nicht die optimale Mikrostruktur, weil der ursprüngliche Metallblock relativ dick ist.
Dieses Problem wird teilweise durch die GB 2306353B dadurch gelöst, dass dünnere Metallblöcke in Form eines Parallelepipedes benutzt werden und dass zusätzliche kleine metallische Blöcke an den dickeren Enden der beiden in Längsrichtung sich verjüngenden Metallblöcke angesetzt werden, um den Schaufelfuß der Fanlaufschaufel zu bilden. Die Metallblöcke werden zuerst an den parallelepipedförmigen metallischen Blöcken angeschweißt, um sie dichtend zusammenzubringen, bevor sie durch Diffusionsverschweißung miteinander verbunden werden. Das Schweißverfahren führt eine „wärmebeeinflusste Zone" ein, in der die Materialeigenschaften gefährdet sind. Dies führt zu einer minimalen Dicke der parallelepipedförmigen metallischen Blöcke, aus denen die Fanlaufschaufel hergestellt werden kann, weil die Eigenschaften des Metalls auf den Oberflächen den Fanlaufschaufelfußes nicht geschwächt werden können.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Herstellungsverfahren eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung zu schaffen, durch das die oben erwähnten Probleme gelöst werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung betrifft diese ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit vorgegebenem Fertigprofil durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken und zwei Metallblöcken, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) es werden wenigstens zwei metallische Werkstücke geformt, wobei jedes metallische Werkstück wenigstens eine Oberfläche aufweist;
(b) es werden zwei Metallblöcke geformt;
(c) es wird jeder Metallblock benachbart zu einem Ende der wenigstens einen Oberfläche jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke angeordnet;
(d) es werden Wärme und Druck über die Dicke eines jeden Metallblocks und jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke aufgebracht, um den Metallblock und jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke zusammenzuschweißen, um zwei integrale Metall-Vorformen zu erzeugen;
(e) es wird Wärme aufgebracht, und die beiden integralen Metall-Vorformen werden derart geformt, dass der Metallblock und das Ende des metallischen Werkstückes jeder integralen Metall-Vorform derart geformt werden, dass sich ein Fortsatz des Restes der wenigstens einen Oberfläche des jeweiligen metallischen Werkstückes durch den Metallblock und über diesen hinweg erstreckt;
(f) es wird der Metallblock jeder integralen Metall-Vorform derart bearbeitet, dass die neue Oberfläche des Metallblockes auf den Rest der wenigstens einen Oberfläche des jeweiligen metallischen Werkstückes ausgerichtet ist;
(g) es wird ein Trennmaterial aufgetragen, um eine Diffusionsverschweißung an vorbestimmten Bereichen wenigstens einer Oberfläche von wenigstens einem der wenigstens zwei metallischen Werkstücke der zwei integralen Metall-Vorformen zu verhindern;
(h) es werden wenigstens zwei integrale Metall-Vorformen in einem Stapel relativ zueinander derart aufgebaut, dass die Metallblöcke zwischen den metallischen Werkstücken und den Oberflächen der wenigstens zwei metallischen Werkstücke zu liegen kommen, wobei die beiden Metallblöcke passend aneinander stoßen;
(i) es werden Wärme und Druck über die Dicke der wenigstens zwei integralen Metall-Vorformen aufgebracht, um eine Diffusionsverschweißung der wenigstens zwei integralen Metall-Vorformen miteinander in Bereichen außer den vorbestimmten Bereichen herzustellen, um eine integrale Struktur mit einem Bereich vergrößerter Dicke zu schaffen;
(j) es wird die integrale Struktur erhitzt, und es wird die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt, um die vorbestimmten Bereiche von wenigstens einem metallischen Werkstück zu veranlassen, sich warm zu formen und einen hohlen Gegenstand vorbestimmter Gestalt zu erzeugen.

Das Verfahren kann nach dem Schritt (i) und vor dem Schritt (j) einen Schritt aufweisen, in dem die integrale Struktur in einem Warm-Kriechform-Gesenk angeordnet und die integrale Struktur erhitzt wird, während diese innerhalb des Gesenkes verbleibt, um die integrale Struktur zu veranlassen, sich durch Wärmekriechen an der konvexen Oberfläche des Gesenkes zu formen.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (a) die Formung eines ersten metallischen Werkstückes, die Formung eines zweiten metallischen Werkstückes und die Formung eines dritten metallischen Werkstückes, wobei das dritte metallische Werkstück zwei flache Oberflächen besitzt und wobei der Schritt (h) den Zusammenbau des dritten metallischen Werkstückes in dem Stapel derart umfasst, dass das dritte metallische Werkstück zwischen den beiden integralen Metall-Vorformen zu liegen kommt und die Oberflächen der metallischen Werkstücke passend aneinander stoßen. Vorzugsweise ist der hohle Gegenstand eine Fanlaufschaufel oder eine Kompressorlaufschaufel.
Stattdessen kann der Schritt (a) die Formung eines ersten metallischen Werkstückes und die Formung eines zweiten metallischen Werkstückes umfassen. Der hohle Gegenstand kann eine Fan-Auslassleitschaufel, eine Kompressorlaufschaufel oder eine Fanlaufschaufel sein.
Vorzugsweise wird nach der Diffusionsverschweißung des Stapels der metallischen Vorformen und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur die integrale Struktur erhitzt, und es werden Belastungen auf gegenüberliegende Enden der integralen Struktur aufgebracht, um das eine Ende relativ zu dem anderen Ende zu verdrillen und um die integrale Struktur mit einer vorbestimmten Kontur zu versehen.
Vorzugsweise wird nach der Verdrillung der integralen Struktur und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur die zu der Kontur geformte integrale Struktur innen unter Druck gesetzt, um die Haftverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Stattdessen kann nach der Diffusionsverschweißung des Stapels der Metall-Vorformen und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt werden, um die Haftverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Vorzugsweise wird, nachdem die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt ist, um die Haftverbindung aufzubrechen und bevor die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt wird, um eine superplastische Verformung wenigstens eines Werkstückes zu bewirken, das Innere der integralen Struktur sequenziell evakuiert und mit einem inerten Gas gefüllt, um Sauerstoff aus dem Inneren der integralen Struktur abzuführen.
Vorzugsweise werden nach Anordnung der Metall-Vorformen in einem Stapel und vor der Diffusionsverschweißung der metallischen Werkstücke miteinander zur Formung der inneren Struktur die Ränder der Metall-Vorformen abgedichtet. Vorzugsweise werden die Ränder der Metall-Vorformen miteinander verschweißt.
Vorzugsweise werden nach Anordnung eines jeden Metallblockes benachbart zu dem jeweiligen metallischen Werkstück und vor Diffusionsverschweißung des Metallblockes mit dem metallischen Werkstück zur Erzeugung einer Metall-Vorform die Ränder eines jeden Metallblockes gegenüber dem jeweiligen metallischen Werkstück abgedichtet. Vorzugsweise erfolgt die Abdichtung durch Verschweißung der Ränder eines jeden Metallblockes mit dem jeweiligen metallischen Werkstück.
Vorzugsweise werden die metallischen Werkstücke und die Metallblöcke aus einer Titanlegierung hergestellt, und die metallischen Werkstücke und die Metallblöcke werden auf eine Temperatur erhitzt, die gleich 850°C oder höher ist, wobei der aufgebrachte Druck gleich 20 × 10⁵ Nm^–2 oder größer ist, um eine Diffusionsverschweißung der Metallblöcke mit den metallischen Werkstücken zu bewirken und die integralen Metall-Vorformen zu erzeugen.
Vorzugsweise werden die metallischen Werkstücke auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt, und der aufgebrachte Druck liegt dabei zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 10⁵ Nm^–2.
Vorzugsweise werden die integralen Metall-Vorformen auf eine Temperatur erhitzt, die gleich 850°C oder höher ist, und der aufgebrachte Druck ist 20 × 10⁵ Nm^–2 oder größer, um eine Diffusionsverschweißung der integralen Metall-Vorformen miteinander zu bewirken und die integrale Struktur zu formen.
Vorzugsweise werden die integralen Metall-Vorformen auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt, und der aufgebrachte Druck liegt zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 10⁵ Nm^–2.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur auf eine Temperatur erhitzt, die gleich 850°C oder höher ist, um eine superplastische Verformung der integralen Struktur zu erreichen.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur einer Warmkriechformgebung bei einer Temperatur ausgesetzt, die gleich 740°C oder höher ist.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur an den Enden der metallischen Werkstücke benachbart zu den Metallblöcken bearbeitet. Vorzugsweise werden die Enden der metallischen Werkstücke derart bearbeitet, dass ein Schwalbenschwanzfuß oder ein Tannenbaumfuß erzeugt wird.
Vorzugsweise weist im Schritt (a) jedes der wenigstens zwei metallischen Werkstücke wenigstens eine flache Oberfläche auf.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (a) die Formung wenigstens eines in Längsrichtung verjüngten metallischen Werkstückes, und der Schritt (c) umfasst die Anordnung eines Metallblockes benachbart zu dem dickeren Ende der wenigstens einen Oberfläche des sich verjüngenden metallischen Werkstückes. Vorzugsweise umfasst der Schritt (a) die Formung zweier sich in Längsrichtung verjüngender metallischer Werkstücke, und der Schritt (c) umfasst die Anordnung eines jeden metallischen Blockes benachbart zum dickeren Ende des jeweiligen sich verjüngenden Werkstückes.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 zeigt einen Gegenstand, der durch superplastische Verformung und Diffusionsverschweißung gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
2 zeigt in einer auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht die beiden metallischen Werkstücke und die beiden Metallblöcke, die durch Diffusion verschweißt werden, um zwei Metall-Vorformen zu erzeugen und um einen Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines metallischen Werkstückes und eines Metallblockes gemäß 2, wobei die Metall-Vorform nach der Diffusionsverschweißung dargestellt ist;
4 ist eine perspektivische Ansicht der Metall-Vorform gemäß 3, nachdem der Wärmeformgebungsschritt durchgeführt wurde;
5 ist eine perspektivische Ansicht der Metall-Vorform gemäß 4, nachdem der Bearbeitungsschritt durchgeführt wurde;
6 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stapels zweier Metall-Vorformen und eines metallischen Werkstückes, die superplastisch verformt und durch Diffusion verschweißt sind, um einen Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen;
7 ist eine Seitenansicht eines Stapels der Metall-Vorformen und der metallischen Werkstücke gemäß 6 nach der Diffusionsverschweißung.
Eine in 1 dargestellte Fanlaufschaufel 10 für ein Turbofan-Gasturbinentriebwerk umfasst einen stromlinienförmig gestalteten Körper 12, der eine Vorderkante 14, eine Hinterkante 16, eine konkave Oberfläche 18, eine konvexe Oberfläche 20, einen Schaufelfuß 26 und eine Schaufelspitze 28 aufweist. Die Fanlaufschaufel 10 ist hohl und weist mehrere Zwischenräume 22 innerhalb des stromlinienförmig gestalteten Körpers 12 auf, die durch eine Parallelträgerstruktur 24 voneinander getrennt sind.
In 2 sind zwei aus Titanlegierung bestehende Bleche 30 und 32 dargestellt, die durch Schnitt eines ursprünglich parallelepipedförmigen Blockes aus Titan längs einer geneigten Ebene geschnitten sind, um die beiden sich in Längsrichtung verjüngenden metallischen Titanbleche 30 und 32 zu erzeugen, wie dies im Einzelnen in unserem britischen Patent GB2306353B beschrieben ist. Die Bleche 30 und 32 aus einer Titanlegierung haben dünne Enden 34 und 38 und dicke Enden 36 bzw. 40. Die Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung sind verjüngt ausgebildet und ihre Dicke nimmt in Längsrichtung vom dünnen Ende 34, 38 nach dem dicken Ende 36 und 40 zu. Die Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung besitzen erste Oberflächen 42 und 46 und zweite Oberflächen 44 bzw. 48. Es werden zwei Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung erzeugt, und jeder der Blöcke 50 und 52 aus der Titanlegierung wird passgerecht benachbart zu der ersten Oberfläche 42 und 46 der Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung an den Enden 36 und 40 der Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung angefügt.
Die Ränder der Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung werden an den jeweiligen Blechen 30 und 32 aus Titanlegierung angeschweißt, um abgedichtete Aufbauten zu schaffen, und das Innere der abgedichteten Aufbauten wird evakuiert. Die abgedichteten Aufbauten werden dann durch Diffusionsverschweißung miteinander verbunden, um zwei Vorformen 54 und 56 aus Titanlegierung zu schaffen. Nur eine Vorform 54 aus Titanlegierung ist in 3 dargestellt.
Die Vorformen 54 und 56 aus Titanlegierung werden dann heiß verformt, um jene Abschnitte der Vorformen 54 und 56 aus Titanlegierung zu biegen, die ursprünglich die dicken Enden 36 und 40 der Bleche 30 bzw. 32 aus Titanlegierung bildeten. Ebenso werden die zugeordneten Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung gebogen. Insbesondere werden die dicken Enden 36 und 40 der Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung und die Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung derart heiß verformt, dass ein Fortsatz der Ebene X der ersten Oberflächen 42 und 46 der Bleche 30 und 32 aus Titanlegierung durch die Blöcke 50 bzw. 52 aus Titanlegierung und über diese verläuft. Wiederum ist in 4 nur eine Vorform 54 aus Titanlegierung dargestellt.
Die Vorformen 54 und 56 aus Titanlegierung werden dann bearbeitet, um jenen Abschnitt der Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung zu entfernen, der sich über die ersten Oberflächen 42 und 46 der Bleche 30 bzw. 32 aus Titanlegierung erstreckt. Es ist wiederum nur eine Vorform 54 aus Titanlegierung in 5 dargestellt.
In 6 sind die Vorformen 54 und 56 und das Blech 58 aus Titanlegierung zu einem Stapel 64 aufgebaut. Die Vorform 54 aus Titanlegierung besitzt eine flache erste Oberfläche 42, und die aus Titanlegierung bestehende Vorform 56 hat eine flache erste Oberfläche 46, und das Blech 58 aus Titanlegierung besitzt zwei flache Oberflächen 60 und 62. Die flachen Oberflächen 42 und 60 der Vorform 54 aus Titanlegierung und das Blech 58 aus Titanlegierung werden so angeordnet, dass sie aneinander stoßen, und die flachen Oberflächen 46 und 62 der Vorform 56 aus Titanlegierung und das Blech 58 aus Titanlegierung werden so angeordnet, dass sie einander gegenüber liegen.
Vor dem Zusammenbau der aus Titanlegierung bestehenden Vorform 54 und 56 und des aus Titanlegierung bestehenden Bleches 58 zu dem Stapel 64 wird das erste aus Titanlegierung bestehende Blech 30 im Bereich 66 in der Mitte der zweiten Oberfläche 44 des ersten Bleches 30 aus Titanlegierung bearbeitet, und das zweite aus Titanlegierung bestehende Blech 32 wird im Bereich 68 in der Mitte der zweiten Oberfläche 48 des zweiten aus Titanlegierung bestehenden Bleches 32 bearbeitet. Die in der Mitte bearbeiteten Bereiche 66 und 68 werden so geformt, dass eine Veränderung in der Massenverteilung der Fanlaufschaufel 10 von der Vorderkante 14 nach der Hinterkante 16 und vom Schaufelfuß 26 nach der Schaufelspitze 28 erfolgt, indem die Tiefe der Bearbeitung verändert wird. Dies geschieht beispielsweise durch Veränderung der Dicke der ersten und zweiten Bleche 30 und 32 über dem mittleren bearbeiteten Bereich 66 und 68 in Richtung zwischen den Rändern und Richtung zwischen den dünnen Enden 34, 38 und den dicken Enden 36, 40 des ersten und zweiten aus Titanlegierung bestehenden Bleches 32.
Die Bearbeitung der mittleren bearbeiteten Bereiche 66 und 68 des ersten und zweiten aus Titanlegierung bestehenden Bleches 30 und 32 erfolgt durch Schleifen, durch elektrochemische Bearbeitung, durch chemische Bearbeitung, durch Elektroentladungsbearbeitung oder durch andere geeignete spanabhebende Verfahren.
Die aneinander stoßenden Oberflächen 42 und 60 der aus Titanlegierung bestehenden Vorform 54 und das aus Titanlegierung bestehende Blech 58 und die aneinander stoßenden Oberflächen 46 und 62 der aus Titanlegierung bestehenden Vorform 56 und das aus Titanlegierung bestehende Blech 58 werden dann zur Diffusionsverschweißung mittels chemischer Bearbeitung vorbereitet. Eine der aneinander stoßenden Oberflächen 42 und 60, und zwar in diesem Beispiel die Oberfläche 42, war vorher mit einem Trennmaterial versehen. In gleicher Weise war eine der aneinander stoßenden Oberflächen 46 und 62, in diesem Fall die Oberfläche 46, mit einem aufgetragenen Trennmaterial versehen. Das Trennmaterial kann aus pulverisiertem Yttriumoxid in einem Binder und einem Lösungsmittel bestehen, z. B. einem Trennmittel, das unter der Bezeichnung „Stopyt 62A" von der amerikanischen Firma GTE Service Corporation in 100 Endecott Street, Danvers, MA10923, USA, verkauft wird.
Das Trennmaterial wird in dem gewünschten Muster durch ein bekanntes Siebdruckverfahren aufgetragen. Das gewünschte Muster aus Trennmaterial verhindert eine Diffusionsverschweißung zwischen vorbestimmten Bereichen der aus Titanlegierung bestehenden Vorformen 54 und 56 und dem aus Titanlegierung bestehenden Blech 58. Bei diesem Beispiel wird das Trennmaterial in geraden Linien auf den Oberflächen 42 und 46 der aus Titanlegierung bestehenden Vorformen 54 und 56 außer in jenen Bereichen aufgetragen, die einen genügenden Abstand von den Rändern und Enden besitzen, um dort eine zufriedenstellende Diffusionsverschweißung herstellen zu können.
Das aus Titanlegierung bestehende Blech 30 besitzt zwei Dübellöcher 70, die axial auf entsprechende Dübellöcher 72 in dem aus Titanlegierung bestehenden Blech 32 und Dübellöcher 74 in dem aus Titanlegierung bestehenden Blech 58 ausgerichtet sind, um zu gewährleisten, dass eine genaue Lagebeziehung zwischen den drei Blechen 30, 32 und 58 erhalten wird. Die Bleche 30, 32 und 58 werden in dieser Lagebeziehung durch zwei nicht dargestellte Dübel gehalten, die in die axial ausgerichteten Dübellöcher 70, 72 und 74 eingesteckt werden.
Die aus Titanlegierung bestehenden Bleche 30 und 32 und die aus Titanlegierung bestehenden Vorformen 54 und 56 und das aus Titanlegierung bestehende Blech 58 des Stapels 64 werden zusammengebracht, um die Enden eines Rohres 76 aufzunehmen. Bei diesem Beispiel wird eine Nut 78 in die erste Oberfläche 42 des ersten Bleches 30 und eine Nut 80 in die erste Oberfläche 46 des zweiten Bleches 32 und ein Schlitz 82 in das dritte Blech 58 eingearbeitet. Das Rohr 76 wird so angeordnet, dass es zwischen den drei aus Titanlegierung bestehenden Blechen 30, 32 und 58 zu liegen kommt. Ein Ende des Rohres 76 ist mit dem Muster aus dem Trennmaterial zwischen den Blechen aus Titanlegierung 30, 32 und 58 verbunden. Nach Vollendung des Aufbaus in der beschriebenen Weise erfolgt eine Verschweißung über den Umfang, so dass die Ränder und Enden der aus Titanlegierung bestehenden Bleche 30, 32 und der aus Titanlegierung bestehenden Vorformen 54 und 56 mit dem aus Titanlegierung bestehenden Blech 58 verschweißt werden. Das Rohr 76 wird außerdem über seinen Umfang an den aus Titanlegierung bestehenden Blechen 30 und 32 der aus Titanlegierung bestehenden Vorformen 54 und 56 und an dem aus Titanlegierung bestehenden Blech 58 verschweißt. Es wird ein verschweißter Aufbau erzeugt, der mit Ausnahme des Einlasses, der durch das Rohr 70 gebildet wird, abgedichtet ist.
Das Rohr 76 liegt an einem Ende, und zwar bei diesem Beispiel an dem Ende, das später die Spitze 28 der Fanlaufschaufel 10 des abgedichteten Aufbaus bildet.
Das Rohr 76 wird dann an eine Vakuumpumpe angeschlossen, die benutzt wird, um das Innere des verschweißten Aufbaus zu evakuieren, und dann wird ein inertes Gas, z. B. Argon, in das Innere des verschweißten Aufbaus eingeführt. Diese Evakuierung und Zuführung des inerten Gases in das Innere des verschweißten Aufbaus kann mehrfach wiederholt werden, um zu gewährleisten, dass der größte Teil oder im Wesentlichen alle Spuren von Sauerstoff aus dem Inneren des verschweißten Aufbaus entfernt werden. Die jeweilige Anzahl der Evakuierungsvorgänge und Spülvorgänge hängt von der Größe der Werkstücke und der erforderlichen Integrität des fertigen Bauteils oder Gegenstandes ab. Je geringer die Sauerstoffreste sind, desto besser wird die Qualität der späteren Diffusionsverschweißung. Das inerte Gas wird dem Inneren des verschweißten Aufbaus zugeführt, um diesen unter atmosphärischen Druck zu setzen.
Der verschweißte Aufbau wird dann evakuiert und in einen Ofen eingesetzt. Der verschweißte Aufbau wird dann auf eine Temperatur zwischen 250°C und 350°C erhitzt, um den Binder aus dem Trennmaterial zu verdampfen. Beim Ausbacken des Binders wird der verschweißte Aufbau kontinuierlich evakuiert, um die Binderreste zwischen den aus Titanlegierung bestehenden Blechen 30, 32 und 34 zu entfernen. Nachdem der Binder entfernt ist, was entweder durch Überwachung der Bindermengen im abgesaugten Gas aus dem verschweißten Aufbau oder durch Aufrechterhaltung des verschweißten Aufbaus auf einer Temperatur zwischen 250°C und 350°C während einer bestimmten Zeitdauer bewirkt werden kann, wird der verschweißte Aufbau aus dem Ofen entfernt, und er wird auf Umgebungstemperatur abgekühlt, während er kontinuierlich weiter evakuiert wird. Der Binder wird aus dem verschweißten Aufbau bei einer geeigneten niedrigen Temperatur ausgebacken, um eine Oxidation der äußeren Oberfläche des verschweißten Aufbaus zu vermindern oder zu verhindern.
Dann wird das Rohr 76 derart abgedichtet, dass ein Vakuum in dem verschweißten Aufbau bestehen bleibt, und auf diese Weise wird ein abgedichteter Aufbau erzeugt. Der abgedichtete Aufbau wird dann sorgfältig nach einem Autoklaven überführt. Die Temperatur in dem Autoklaven wird derart erhöht, dass der abgedichtete Aufbau einer Temperatur von mehr als 850°C ausgesetzt wird. Der Argondruck in dem Autoklaven wird auf über 20 Atmosphären angehoben (294 Pfund pro Quadratzoll; 20,26 × 10⁵ Nm^–2) und wird auf dieser Temperatur und diesem Druck während einer vorbestimmten Zeitdauer gehalten. Vorzugsweise wird der abgedichtete Aufbau auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt, und der Druck liegt zwischen 294 Pfund pro Quadratzoll (20,26 × 10⁵ Nm^–2) und 441 Pfund pro Quadratzoll (30,39 × 10⁵ Nm^–2). Wenn beispielsweise der abgedichtete Aufbau auf eine Temperatur von 925°C erhitzt wird und der Druck auf 300 Pfund pro Quadratzoll angehoben wird, dann werden Temperatur und Druck während etwa zwei Stunden konstant gehalten. Dann wird der Druck auf Umgebungsdruck vermindert und die Diffusionsverschweißung ist beendet und der abgedichtete Aufbau, der nunmehr eine integrale Struktur 80 hat, wird aus dem Autoklaven entfernt. Die Diffusionsverschweißung erfolgte in den Bereichen 82, die durch die strichlierten Linien 82 in 7 gekennzeichnet sind, und die Diffusionsverschweißung wurde in anderen Bereichen verhindert.
Dann wird das Rohr 76 aus der integralen Struktur 80 entfernt, und ein zweites Rohr wird in die integrale Struktur 80 eingesetzt.
Dann wird die integrale Struktur 80 in ein Warmkriechform-Gesenk eingesetzt, und die integrale Struktur 80 wird erhitzt, während sie in diesem Gesenk verbleibt, damit die integrale Struktur 80 durch Warmkriechen so verformt wird, dass eine stromlinienförmige Gestalt zustandekommt. Während des Warmkriech-Formprozesses wird die integrale Struktur auf eine Temperatur von 740°C erhitzt.
Dann wird die durch das Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80 in ein superplastisches Formgesenk eingelegt, welches eine konkave Oberfläche und eine konvexe Oberfläche besitzt. Ein inertes Gas, beispielsweise Argon, wird in jene Bereiche innerhalb der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 eingeführt, die das Trennmaterial enthält, um die Haftverbindung aufzubrechen, die durch den Druck der Diffusionsverschweißung erzeugt wurde. Das Argon wird vorsichtig in jene Bereiche eingeführt, die das Trennmaterial enthalten, und das Argon sickert in das Trennmaterial ein und erreicht schließlich das gegenüberliegende Ende der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80. Das Argon muss über die gesamte Länge des Inneren der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 hindurchtreten, so dass die Haftverbindung zwischen dem Trennmaterial und den aus Titanlegierung bestehenden Blechen 30, 32 und 58 aufgebrochen wird, die während der Diffusionsverschweißung erzeugt wurde.
Dieser Schritt kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, weil das Metall bei Raumtemperatur elastisch ist, und die minimale auftretende Ausdehnung geht nicht über die Elastizitätsgrenzen hinweg. Infolgedessen behält die durch Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80 ihre Form bei, wenn der Druck am Ende dieses Verfahrensschrittes wegfällt. Stattdessen kann dieser Schritt bei einer superplastischen Formtemperatur durchgeführt werden, jedoch besteht dann die Gefahr einer progressiven plastischen Deformation in Längsrichtung der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 anstatt der gleichzeitigen Deformation über die gesamte durch Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80. Nichtsdestoweniger ist der Fachmann in der Lage, das Aufbrechen der Haftverbindungen durch geeignete Überwachung des Druckes von Argon zu steuern.
Dann wird das zweite Rohr mit einer Vakuumpumpe verbunden, die benutzt wird, um das Innere der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 zu evakuieren, und dann wird ein inertes Gas, z. B. Argon, in das Innere der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 eingeleitet. Dieses Verfahren der Evakuierung und Zuführung eines inerten Gases in das Innere der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 kann mehrfach wiederholt werden, um zu gewährleisten, dass fast alle oder sämtliche Sauerstoffreste aus dem Inneren der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 entfernt sind. Die jeweilige Zahl von Evakuiervorgängen nach dem Inneren der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 und die Zahl der Spülvorgänge mit inertem Gas hängt von der Größe der Werkstücke und von der erforderlichen Integrität des fertigen Gegenstandes ab. Das inerte Gas wird zugeführt, um das Innere der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 auf atmosphärischen Druck zu bringen.
Die durch Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80 und das superplastische Formgesenk werden in einem Autoklaven angeordnet. Die durch Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80 wird wiederum auf eine Temperatur von mehr als 850°C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C, erhitzt. Bei diesem Beispiel werden Gesenk und durch Warmkriechformen erzeugte integrale Struktur 80 auf 925°C erhitzt. Es wird ein inertes Gas, beispielsweise Argon, in das Innere der durch Warmkriechformen erzeugten integralen Struktur 80 zwischen die aus Titanlegierung bestehenden Bleche 30, 32 und 58 derart eingeführt, dass die aus Titanlegierung bestehenden Bleche 30 und 32 auf die Oberfläche des Gesenks geformt werden. Die superplastische Verformung des aus Titanlegierung bestehenden Bleches 58 zur Erzeugung einer hohlen inneren Struktur hängt von dem Muster des aufgetragenen Trennmaterials ab.
Die Größe der Bewegung von wenigstens einem der Bleche während der Deformation ist derart, dass eine superplastische Streckung auftritt. Der Ausdruck „superplastisch" ist ein standardisierter Ausdruck in der Metallformtechnik und wird daher im Einzelnen nicht erläutert.
Um eine superplastische Verformung ohne Aufreißen der inneren Metallstruktur zu gewährleisten, wird Argon in Form von Impulsen mit einer vorbestimmten Rate eingeführt, wodurch eine gewünschte Beanspruchungsrate erreicht wird, wie dies beschrieben ist auf den Seiten 615 bis 623 des Buches „The Science, Technology and Application of Titanium" von R.I. Jaffe und N.E. Promisel, veröffentlicht durch Pergamon Press 1970. Diese Literaturstelle wird hiermit als Referenz eingeführt. Das Verfahren gewährleistet, dass das Metall einer solchen Beanspruchungsrate unterworfen wird, dass eine maximal mögliche Ausdehnungsgeschwindigkeit an jedem Punkt des Verfahrens zustandekommt. Die Rate der Anwendung und/oder das Volumen der Impulse der Gasimpulse kann sich während der Ausdehnung der aus Titanlegierung bestehenden Bleche 30, 32 und 58 ändern.
Bei Vollendung des Heißform/superplastischen Formverfahrens wird die innere Argonatmosphäre innerhalb der integralen Struktur aufrecht erhalten, während die Struktur abgekühlt wird. Die integrale Struktur wird dann bearbeitet und/oder geschliffen, um überschüssiges Metall abzutragen und um die Vorderkante und die Hinterkante 14 bzw. 16 der fertigen Fanlaufschaufel 10 in die erforderliche Form zu bringen, und es erfolgt eine Bearbeitung des Bereiches vergrößerter Dicke, wo die Blöcke 50 und 52 aus Titanlegierung vorhanden sind, um einen Schwalbenschwanzfuß oder einen Tannenbaumfuß 26 zu erzeugen.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ursprünglich als Parallelepipede ausgebildete dünnere metallische Blöcke benutzt werden. Dies ermöglicht die Benutzung von metallischen Blöcken und demgemäß metallischen Werkstücken mit einer verbesserten Mikrostruktur. Die vorliegende Erfindung umfasst metallische Blöcke im Inneren der Fanlaufschaufel derart, dass die „durch Wärme beeinträchtigten Zonen" an weniger empfindlichen Bereichen weg von den Oberflächen des Fanlaufschaufelfußes zu liegen kommen.
Die Benutzung von dünneren metallischen Blöcken in Form von Parallelepipeden schafft die Möglichkeit, dass mehr metallische Werkstücke aus einem einzelnen Metallguss erzeugt werden können, so dass mehrere Fanlaufschaufeln von einem einzigen metallischen Barren hergestellt werden können.
Die Erfindung wurde beschrieben unter Bezugnahme auf die Herstellung einer Fanlaufschaufel. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch anwendbar auf die Herstellung einer Kompressorlaufschaufel. Ferner hat die Beschreibung Bezug genommen auf die Herstellung einer Fanlaufschaufel, die zwei Metall-Vorformen und ein drittes zwischen den beiden Metall-Vorformen angeordnetes metallisches Blech aufweist, jedoch kann die Erfindung auch einfach zwei Metall-Vorformen benutzen, ohne dass ein zusätzliches metallisches Werkstück erforderlich wäre, und dies wäre beispielsweise geeignet zur Herstellung einer Fanlaufschaufel, einer Kompressorlaufschaufel, einer Fan-Auslassleitschaufel oder einer Kompressorieitschaufel. In diesem Fall hat die Fanlaufschaufel, die Kompressorlaufschaufel, Fan-Auslassleitschaufel oder die Kompressorleitschaufel eine einfache hohle Struktur ohne Parallelträger.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich außerdem auf Fanlaufschaufeln, Kompressorlaufschaufeln und Fan-Auslassleitschaufeln, jedoch ist die Erfindung auch für andere hohle Gegenstände oder hohle Bauteile anwendbar, die einen Bereich erhöhter Dicke benötigen, um eine Befestigung zu ermöglichen oder die zu anderen Zwecken dient.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf Bleche aus Titanlegierung oder Werkstücke aus Titanlegierung und auf Blöcke aus Titanlegierung, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar für andere metallische Bleche oder Werkstücke und metallische Blöcke, die durch Hitze oder superplastisch verformt werden können.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf die Diffusionsverschweißung flacher Oberflächen von metallischen Werkstücken, jedoch ist es auch möglich, konturierte Oberflächen von metallischen Werkstücken durch Diffusionsverschweißung zu verbinden.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit vorgegebenem Fertigprofil durch Diffusionsverschweißung und superplastische Formgebung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken und zwei Metallblöcken mit den folgenden Schritten: (a) es werden wenigstens zwei metallische Werkstücke (30, 32) geformt, wobei jedes metallische Werkstück (30, 32) wenigstens eine Oberfläche (42, 46) aufweist; (b) es werden zwei Metallblöcke (50, 52) geformt; (c) es wird jeder Metallblock (50, 52) benachbart zu einem Ende (36, 40) der wenigstens einen Oberfläche (42, 46) jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) angeordnet; (d) es werden Wärme und Druck über die Dicke eines jeden Metallblocks (50, 52) und jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) aufgebracht, um den Metallblock (50, 52) und jeweils eines der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) zusammenzuschweißen, um zwei integrale Metall-Vorformen (54, 56) zu formen; (e) es wird Wärme aufgebracht, und die beiden integralen Metall-Vorformen (54, 56) werden derart geformt, dass der Metallblock (50, 52) und das Ende (36, 40) des metallischen Werkstücks (40, 42) jeder integralen Metall-Vorform (54, 56) derart geformt werden, dass sich ein Fortsatz des Restes der wenigstens einen Oberfläche (42, 46) des jeweiligen metallischen Werkstücks (30, 32) durch den Metallblock (50, 52) und über diesen hinweg erstreckt; (f) es wird der Metallblock (50, 52) jeder integralen Metall-Vorform (54, 56) derart bearbeitet, dass die neue Oberfläche des Metallblocks (50, 52) auf den Rest der wenigstens einen Oberfläche (42, 46) des jeweiligen metallischen Werkstücks (30, 32) ausgerichtet ist; (g) es wird ein Trennmaterial aufgetragen, um eine Diffusionsverschweißung an vorbestimmten Bereichen wenigstens einer der Oberflächen (42, 46) von wenigstens einem der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) der zwei integralen Metall-Vorformen (54, 56) zu verhindern; (h) es werden wenigstens zwei integrale Metall-Vorformen (54, 56) in einem Stapel relativ zueinander derart aufgebaut, dass die Metallblöcke (50, 52) zwischen den metallischen Werkstücken (30, 32) und den Oberflächen (42, 46) der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) zu liegen kommen, wobei die beiden Metallblöcke (50, 52) passend aneinander stoßen; (i) es werden Wärme und Druck über die Dicke der wenigstens zwei integralen Metall-Vorformen (54, 56) aufgebracht, um eine Diffusionsverschweißung der wenigstens zwei integralen Metall-Vorformen (54, 56) miteinander in Bereichen außer den vorbestimmten Bereichen herzustellen, um eine integrale Struktur (80) mit einem Bereich vergrößerter Dicke zu schaffen; (j) es wird die integrale Struktur (80) erhitzt, und es wird die integrale Struktur (80) innen unter Druck gesetzt, um die vorbestimmten Bereiche von wenigstens einem metallischen Werkstück (30, 32) zu veranlassen, sich warm zu formen und einen hohlen Gegenstand vorbestimmter Gestalt zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Verfahren außerdem nach dem Schritt (i) und vor dem Schritt (j) einen Schritt aufweist, in dem die integrale Struktur (80) in einem warmen Kriechform-Gesenk angeordnet und die integrale Struktur (80) erhitzt wird, während diese innerhalb des Gesenkes verbleibt, um die integrale Struktur (80) zu veranlassen, sich durch Wärmekriechen an der konvexen Oberfläche des Gesenkes zu formen.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem der Schritt (a) die Formung eines ersten metallischen Werkstücks (30), die Formung eines zweiten metallischen Werkstücks (32) und die Formung eines dritten metallischen Werkstücks (58) umfasst, wobei das dritte metallische Werkstück zwei flache Oberflächen besitzt, und wobei der Schritt (h) den Zusammenbau des dritten metallischen Werkstücks (58) in dem Stapel (64) derart umfasst, dass das dritte metallische Werkstück (58) zwischen den beiden integralen Metall-Vorformen (54, 56) zu liegen kommt und die Oberflächen der metallischen Werkstücke passend aneinander stoßen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der hohle Gegenstand eine Fanlaufschaufel oder eine Kompressorlaufschaufel ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem der Schritt (a) die Formung eines ersten metallischen Werkstücks (30) und die Formung eines zweiten metallischen Werkstücks (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem der hohle Gegenstand eine Fanauslassleitschaufel, eine Kompressorlaufschaufel oder eine Fanlaufschaufel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem nach der Diffusionsverschweißung des Stapels (64) der Metall-Vorformen (54, 56) und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur (80) die integrale Struktur (80) erhitzt wird und Belastungen auf gegenüberliegende Enden der integralen Struktur (80) aufgebracht werden, um das eine Ende relativ zu dem anderen Ende zu verdrillen und um die integrale Struktur (80) mit einer vorbestimmten Kontur zu versehen.
Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem nach der Verdrillung der integralen Struktur (80) und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur (80) die zu der Kontur geformte integrale Struktur (80) innen unter Druck gesetzt wird, um die Haftverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem nach der Diffusionsverschweißung des Stapels (64) der Metall-Vorformen (54, 56) und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur (80) die integrale Struktur (80) innen unter Druck gesetzt wird, um die Haftverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem, nachdem die integrale Struktur (80) innen unter Druck gesetzt wird, um die Haftverbindung aufzubrechen und bevor die integrale Struktur (80) innen unter Druck gesetzt wird, um eine superplastische Verformung wenigstens eines Werkstücks zu bewirken, das Innere der integralen Struktur sequenziell evakuiert und mit einem inerten Gas gefüllt wird, um Sauerstoff aus dem Inneren der integralen Struktur (80) abzuführen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem nach Anordnung der Metall-Vorformen (54, 56) in einem Stapel (64) und vor Diffusionsverschweißung der metallischen Werkstücke miteinander zur Formung der integralen Struktur (80) die Ränder der Metall-Vorformen (54, 56) abgedichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Ränder der Metall-Vorformen (54, 56) miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem nach Anordnung eines jeden Metallblocks (50, 52) benachbart zu dem jeweiligen metallischen Werkstück (30, 32) und vor Diffusionsverschweißung des Metallblocks (50, 52) mit dem metallischen Werkstück (30, 32) zur Erzeugung einer Metall-Vorform (54, 56) die Ränder eines jeden Metallblocks (50, 52) gegenüber dem jeweiligen metallischen Werkstück (30, 32) abgedichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die Ränder eines jeden Metallblocks (50, 52) mit dem jeweiligen metallischen Werkstück (30, 32) verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem die metallischen Werkstücke (30, 32) und die Metallblöcke (50, 52) aus einer Titanlegierung hergestellt werden und die metallischen Werkstücke (30, 22) und die Metallblöcke (50, 52) auf eine Temperatur erhitzt werden, die gleich oder größer ist als 850°C, wobei der aufgebrachte Druck gleich oder größer ist als 20 × 10⁵ Nm^–2, um eine Diffusionsverschweißung der Metallblöcke (50, 52) mit den metallischen Werkstücken (30, 32) zu bewirken und die integralen Metall-Vorformen (54, 56) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die metallischen Werkstücke (30, 32) auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt werden und der aufgebrachte Druck zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 10⁵ Nm^–2 liegt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei welchem die integralen Metall-Vorformen (54, 56) auf eine Temperatur erhitzt werden, die gleich oder größer ist als 850°C und der aufgebrachte Druck gleich oder größer ist als 20 × 10⁵ Nm^–2, um eine Diffusionsverschweißung der integralen Metall-Vorformen (54, 56) miteinander zu bewirken und die integrale Struktur (80) zu formen.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem die integralen Metall-Vorformen (54, 56) auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt werden und der aufgebrachte Druck zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 10⁵ Nm^–2 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei welchem die integrale Struktur (80) auf eine Temperatur erhitzt wird, die 850°C beträgt oder höher ist, um eine superplastische Verformung der integralen Struktur (80) zu erreichen.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem die integrale Struktur (80) auf eine Temperatur zwischen 900° und 950°C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die integrale Struktur (80) einer Warmkriechformgebung bei einer Temperatur ausgesetzt wird, die gleich 740°C oder mehr ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei welchem die integrale Struktur (80) an den Enden (36, 40) der metallischen Werkstücke (30, 32) benachbart zu den Metallblöcken (50, 52) bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei welchem die Enden (36, 40) der metallischen Werkstücke (30, 32) bearbeitet werden, um einen Schwalbenschwanzfuß oder einen Tannenbaumfuß zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei welchem im Schritt (a) jedes der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (30, 32) wenigstens eine flache Oberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei welchem der Schritt (a) die Formung wenigstens eines in Längsrichtung verjüngten metallischen Werkstücks (30, 32) umfasst und der Schritt (c) die Anordnung eines Metallblockes (50, 52) benachbart zu dem dickeren Ende (36, 40) der wenigstens einen Oberfläche (42, 46) des sich verjüngenden metallischen Werkstücks (30, 32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem der Schritt (a) die Formung zweier sich in Längsrichtung verjüngender metallischer Werkstücke (30, 32) umfasst und der Schritt (c) die Anordnung eines jeden Metallblocks (50, 52) benachbart zum dickeren Ende (36, 40) des jeweiligen sich verjüngenden metallischen Werkstücks (30, 32) umfasst.