DE611527C - Verfahren zum Herstellen, insbesondere zum Formen des Schaftes eines Propellerfluegels aus einem vollen Metallstueck - Google Patents

Description

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Herstellen, insbesondere Formen des Schaftes, eines metallischen Propellerflügels aus einem vollen Metallstück, dessen größerer Teil vorzugsweise durch vorheriges Walzen zur Flügelform heruntergearbeitet ist. Der ursprüngliche Durchmesser des als Rohstück benutzten Metallbarrens bestimmt dabei die Größe des durch Walzen

to erzielbaren Flügelteils. Wird daher der Propellerflügel nur durch Walzen des Metallbarrens hergestellt, so muß der Durchmesser des Ausgangsbarrens in bestimmten recht engen Grenzen gehalten werden. Dieser für die gewünschte Flügelform richtige Barrendurchmesser ist aber zu klein, um einen Flügelschaft von der erforderlichen Festigkeit zu ergeben.

Wählt man, um dem abzuhelfen, einen dickeren Barren als nötig, so muß man das zum Auswalzen des Flügelblattes bestimmte Stück des Barrens durch Abdrehen o. dgl. vorbereitend im Durchmesser vermindern. Man erhält so einen Flügelschaft von ausreichendem Querschnitt, aber relativ geringer spezifischer Festigkeit, weil der Werkstoff nicht sehr stark durch Walzen o. dgl. durchgeknetet worden ist. Entsprechend fehlt es auch an einem guten Faserverlauf (Flußlinien) im fertigen Erzeugnis.

Nach der Erfindung wird ein anderer Weg eingeschlagen. Es wird für den Barren ein solcher Durchmesser gewählt, daß der Barren für das Auswalzen des Flügelblattes gerade richtig, für die Ausbildung eines ausreichend dicken Schaftes aber zu schwach ist. Der Flügelschaft wird dann nachträglich durch axiale Relativbewegung gegen ein Dornwerkzeug aufgedornt und dadurch verdickt, wobei gleichzeitig vermöge der dabei erfolgenden starken Durchknetung des Werkstoffes eine erhebliche Verfestigung und ein guter Verlauf der Materialfasern, eine gute Flußlinienbildung erzielt wird.

Mit besonderem Vorteil wird das neue Verfahren so ausgeführt, daß der Flügelschaft axial vorgedornt und dann durch weitere Aufdornoperationen der Durchmesser des Schaftes vergrößert und die Öffnung darin verlängert wird.

Die Erfindung richtet sich auch auf den durch das neue Verfahren hergestellten Propeller.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Fig. ι zeigt in einem Schaubild einen Metallbarren vor seiner Bearbeitung.

Fig. 2 zeigt in einer ähnlichen Ansicht wie Fig. ι den nach der ersten Walzstufe geformten Barren.

Fig. 3 zeigt in einer Aufsicht einen Propeller, nachdem er durch die Walzoperationen roh geformt ist.

Fig. 4 zeigt schematisch die Walzen und S das Werkstück.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Teil der Aufdornvorrichtung.

Fig. 6 zeigt ähnlich wie Fig. 5 eine weitere Stufe des Aufdornens.

Fig. 7 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5 und 6; sie zeigt die abschließende Aufdornoperation.

Fig. 8, 9 und 10 sind Schnitte nach den Linien 8-8, 9-9 und 10-10 der Fig. S, 6 und 7. Fig. 11 ist eine Aufsicht auf einen Propeller, nachdem er durch Auswalzen und Aufdornen geformt worden ist.

Fig. 12, 13, 14 und 15 sind Schnitte nach den Linien 12-12, 13-13, 14-14, 15-15 der Fig. 11.

Für den Gegenstand der Erfindung sind die verschiedensten Werkstoffe benutzbar, z. B. vorzugsweise Aluminiumlegierungen, ferner Magnesiumlegierungen, Eisen und Stahl, Kupferlegierungen, wie Bronze und Messing, Nickellegierungen, wie Monelmetall usw. Magnesiumlegierungen eignen sich besonders für Luftfahrzeugpropeller. Eine geeignete Aluminiumlegierung enthält z. B. ungefähr 94 °/₀ Aluminium, 4,5 °/o Kupfer, 0,75 °/₀ Mangan und 0,75 °/₀ Silicium.

Die Erfindung ist hier in der bevorzugten Verwendung für Luftfahrzeugpropeller beschrieben.

Der gegossene.Metallbarren A (Fig. X) hat eine flache Zunge 1 zum Erfassen durch Zangen o. dgl. Er wird zunächst auf eine Temperatur erhitzt, bei der er leicht bearbeitbar ist, z. B. auf etwa 437⁰ C. Er wird dann durch Walzen R (Fig. 4) in mehreren Durchgängen stufenweise über die Zwischenform nach Fig. 2 in die ungefähre Form B eines fertigen Flügels mit Schaft H nach Fig. 3 gebracht. Die Querschnittsverringerung im Flügelblatt beträgt dabei etwa 75 °/₀ oder mehr. Ist sie geringer, so wird sie durch die nachfolgenden Schmiede- oder Preßarbeiten oder beide vervollständigt. Diese Bearbeitungsvorgänge beeinflussen jedoch das Metall am Schaftende nicht erheblich, so daß es durch nachfolgende Bearbeitung noch durchgeknetet werden muß.

Die obige stufenweise Auswalzung verleiht dem Metall ein feinkörniges Gefüge, das durch Flußlinien gekennzeichnet ist, die mit dem Umriß der Schaufel gleichlaufen.

Nach dem Auswalzen wird der Flügel wieder auf Bearbeitungstemperatur erhitzt und dann mit Schmiedewerkzeugen stufenweise bearbeitet. Diese wirken in der Hauptsache nur auf das Flügelblatt und beeinflussen das Schaftende H des Flügels nur dadurch, daß sie ihn in die in Fig. 5, punktiert angedeutete runde Form bringen. Dieses Schmieden kann ganz oder teilweise durch Pressen ersetzt werden. "Vorstehende Bearbeitungsvorgänge bilden nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung; sie sind jedoch zur Erläuterung der Erfindung erforderlich.

Gemäß der Erfindung wird ein vorgearbeitetes Werkstück, wie eingangs beschrieben, einer Sonderbearbeitung zur Vergrößerung des Flügelschaftdurchmessers unterzogen.

Vorzugsweise wird hierzu das Werkstück auf geeignete Arbeitstemperatur erhitzt. Das Nabenende wird dann in die geteilte Matrize 2 (Fig. 5) eingeführt. Es hat zuächst noch die gestrichelte glatt zylindrische Form und soll nun mit ringförmigen Ansätzen (Bunden) 3 versehen werden. Zu diesem Zweck wird ein Werkzeug 4 mit einem Dorn 5 in das Flügelschaftende axial eingetrieben, das dadurch gestaucht und aufgetrieben wird, so daß es die Matrize 2 vollständig ausfüllt.

Der Flügel wird nun aus der Matrize 2 entfernt und in die Matrize .6 eingebracht. Die Werkzeuge2 und 4 haben den Flügel-' schaft bereits in eine seiner endgültigen Form ähnliche Gestalt verformt. In der Matrize 6 wird mit Hilfe des Werkzeuges 7 die Formänderung fortgesetzt. Der Schaft H hat zunächst in der Matrize 6 die punktierte Form. Das Werkzeug 7 wird dann vorgetrieben, so daß sein Dorn 8 weiter in den Schaft eindringt. Das Metall wird hierdurch weitergestaucht und in die Nuten 9 der Matrize 6 gedrängt.

Es kann, um dem Flügelschaft die endgül-■ tige Form zu geben, zwar ein zwei- oder sogar nur einmaliges Aufdornen ausreichen, doch wird vorzugsweise dreimal aufgedornt. Die Zahl der Auf dornvorgänge ist grundsätzlich beliebig.

Nach Herausziehen des Domes 8 wird das Werkstück in die letzte Matrize 10 eingebracht und auf endgültige Form gepreßt. Dabei wird ein Werkzeug 13 mit Dorn 14 in der üblichen oben beschriebenen Art vorgetrieben und das Metall des Flügelschaftes aus der punktierten Form in die Matrize 10 fest hineingestaucht.

Das erzwungene Fließen des Metalls hängt von der Größe und der Form des Domes und der Matrize ab.

Der Dorn 5 hat im wesentlichen runden Querschnitt, der Dorn 8 ist etwas abgeflacht, und der Dorn 14 ist es noch mehr. Diese Dorne bilden die öffnungen 15, 16 und 17 aus (Fig. 8, 10).

Nachdem der Flügelschaft fertig geformt worden ist, wird der Flügel in der üblichen Weise fertig bearbeitet. Hierzu gehört das

Reinigen, auf Maß bringen, Abrichten und Wärmebehandeln und die eigentliche Fertigbearbeitung, die Polieren und Nacharbeiten umfassen kann.

Das Aufdornen ändert natürlich die Struktur des gegossenen Ausgangsmetallbarrens, so daß die nach dem Walzen etwa noch verbliebenen Gußeigenschaften in die Eigenschaften von heiß gerecktem Metall übergegangen sind. Das fertige Produkt ist in beachtlicher Weise frei von jeglichem unregelmäßigem Korngefüge und grober Körnung. Die Gefügekörner ordnen sich in Flußlinien, die mit dem Umriß des Propellers gleichlaufen. Derselbe ist in charakteristischer Weise durchwegs gereckt. Der Flügelschaft ist sehr leicht und hat doch hinreichende Festigkeit, um allen Betriebsbedingungen zu entsprechen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zum Herstellen, insbesondere zum Formen des Schaftes eines Propellerflügels aus einem vollen Metallstück, dessen größerer Teil vorzugsweise durch vorheriges Walzen zur Flügelform heruntergearbeitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nur das Schaftende des Flügels durch axiale Relativbewegung zwischen Werkstück und einem Dornwerkzeug im Durchmesser vergrößert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügelschaft in einer Matrize axial vorgedornt und dann durch weitere Aufdornoperationen der Durchmesser des Schaftes vergrößert und die Öffnung darin verlängert wird.
3. 3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch ι bis 2 hergestellter Metallpropeller aus einem Metallstück, z. B. einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß er ein volles Flügelblatt und ein hohl ausgepreßtes Schaftende hat.
4. 4. Metallpropeller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung des Flügelsdhaftes sich in das Flügelblatt hinein fortsetzt.
5. 5. Metallpropeller nach Anspruch^ dadurcih gekennzeichnet, daß die Höhlung am Schaftende des Flügels im wesentlichen kreisförmig ist und nach dem Flügelblatt zu im Querschnitt in eine schmale abgeflachte Form übergeht.

   Hierzu r Blatt Zeichnungen