DE944527C - Verfahren und Vorrichtung zum Flachformen von an einem Ende geschlossenen Hohlkoerpern, wie hohlen Turbinenschaufeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Flachformen von an einem Ende geschlossenen Hohlkörpern im Gesenk, besonders zum Herstellen von Turbinenschaufeln, die einen etwa flügeiförmigen Hohlquerschnitt aufweisen; sie hat ferner eine vorteilhafte Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Es. ist bekannt, an einem Ende geschlossene, hohle Werkstücke im Gesenk zu verformen und sie zur Durchführung dieser Verformung mit einer verformbaren, aber nicht verdichtbaren Füllung zu versehen, um ein Zusammendrücken des hohlen Werkstücks zu verhindern und ein richtiges Ausfüllen des Gesenks beim Verformen des hohlen Werkstücks zu sichern.

Die Erfindung macht hiervon Gebrauch. Bei der Herstellung von hohlen Turbinenschaufeln, die einen etwa flügeiförmigen Querschnitt aufweisen sollen, wird von büchsenartigen Hohlkörpern von kreisförmigem Querschnitt ausgegangen, die zweckmäßig auf dem üblichen Wege des Fließpressens gewonnen werden. Es ist jedoch schwierig, aus solchen Rohlingen beim Verformen im Gesenk die richtige Schaufelform zu erzielen, weil es am geschlossenen Ende des Rohlings zu einer Faltenbildung kommt, wobei sich die Falten mehr oder

weniger weit über die Länge des Werkstücks erstrecken.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, diese Faltenbildung zu vermeiden, und besteht darin, daß der -5 Hohlkörper nur auf einem das geschlossene Ende frei lassenden Teil seiner Länge durch· den seitlichen Außendruck flach geformt und der von ihm nicht erfaßte Endteil bei geschlossener Gesenkgravur durch Nachpressen von Füllstoff in den ίο Hohlkörper über seine Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt wird. Das geschlossene Ende des Hohlkörpers behält daher seinen kreisförmigen Querschnitt. Das Strecken des nicht flachgedrückten Endteil« durch Einpressen von Füllstoff in diesen Teil gewährleistet, daß an der Übergangsstelle vom kreisförmig begrenzten Endteil auf den flachgedrückten Teil keine Falten entstehen. Dieser kreisförmig begrenzte Endteil wird anschließend weggeschnitten.

Das Verfahren nach der Erfindung kann auch zur Herstellung anderer Hohlkörper verwendet werden, bei deren Verformung gleichartige Schwierigkeiten auftreten.

Zur Ausübung des Verfahrens wird ein Gesenk mit zwei als Keilbacken ausgebildeten Gesenkbacken vorgeschlagen, die mit entsprechenden Keilflächen eines Gesenkrahmens zusammenwirken und durch einen senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung angreifenden Schließ stempel in Schließstellung übergeführt werden. Gesenke dieser Art sind an sich bekannt.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit vorteilhaften Einzelheiten sowie die vorteilhafte Ausbildung eines nach dem angegebenen Prinzip arbeitenden Gesenks zur Ausübung des Verfahrens ist nachstehend an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. ι einen Schnitt durch das zu verformende Werkstück,

Fig. 2 die schaubildliche Ansicht eines Preßgesenks in verkleinertem Maßstabe, teilweise im Schnitt dargestellt und mit ausgehobenem Stempel, Fig. 3 und 4 einen senkrechten Schnitt durch' das Gesenk in aufeinanderfolgenden Verformungsstufen und'

Fig. s eine schaubildliche Ansicht des fertiggepreßten Hohlkörpers nach Entfernung seines Füllstoffes.

Der in Fig. 1 dargestellte Rohling besteht aus einer zylindrischen Büchse ii', die vorzugsweise im Fließpreßverfahren hergestellt ist. Die Büchse wird mit einem im wesentlichen· unzusammendrückbaren, jedoch verformbaren Stoff 23 gefüllt, der einen verhältnismäßig niedrigen Schmelzpunkt hat. Als Füllstoffe sind Woodsches Metall, Blei, Blei-Wismut-Leg'ierungen und! sogar Silikone oder gummiähnliche Kunststoffe geeignet. Bei der Massenherstellung werden zweckmäßig Füllstoffkerne 23 in· Vorrat gegossen, die dann fertiggeformt in den Hohlraum des Werkstücks 11' eingesetzt werden.

Das zum Flachdrücken des Werkstücks auf einen flügelförmigen Querschnitt verwendete Gesenk ist in Fig. 2 gezeigt. Das Gesenk besteht aus einem Gesenkrahmen 24, der eine öffnung 25 mit 6g sich paarweise gegenüberliegenden Schrägwänden 26 und axial verlaufenden Wänden 27 hat. Die Wände 27 sind mit axial verlaufenden Nuten 28 versehen. Die öffnung 25 nimmt einen kastenartigen¹ Führung'Skörper 29 auf, der einen· Boden 30, einen Oberteil 31 und zu ihnen rechtwinklige Seitenwände 32 aufweist. Die Seitenwände 32 sind mit Führungsleisten 33 versehen, die in die Nuten 28 eingreifen und so die Lage des Fühirungskörpers im Gesenkrahmen bestimmen, ihm jedoch eine axiale Bewegung in der öffnung 25 gestatten. Die den Schrägwänden 26 zugekehrten Enden des Führungskörpers sind offen und nehmen verschiebbar gelagerte Gesenkbacken 34 auf, die je mit einer Keilfläche 35 an den Schrägwänden. 26 anliegen und an ihren einander zugekehrten Gesenkflächen 36 die Gravuren 37 enthalten. Wenn die Gesenkflächen 36 aneinanderstoßen, begrenzen ihre Gravuren 37 den flügelförmigen Querschnitt der Schaufel, welche aus dem Werkstück 11' hergestellt werden soll.

In der Mitte des Bodens 30 des Führungskörpers 29 ist ein konisches Loch 38 angeordnet, während im Oberteil 31 ein als Führung für einen zylindrischen Preßstempel 40 dienendes Loch 39 vor- go gesehen ist. Die Löcher 38 und 39 liegen gleichachsig zur Achse des von den Gravuren 37 begrenzten flügelförmigen Hohlraums. Ein Schließstempel 41, der sich auf den· Oberteil 31 des Führungskörpers 29 abstützt, ist gleichachsig mit dem Kolben 40' angeordnet.

Das Werkstück 11' wird durch das Loch 39 eingeführt, so daß sein kegelstumpfförmiges, geschlossenes Ende 19 in dem konischen Loch 318 sitzt. Hierauf werden der Preßstempel 40 und der Schließ stempel 41 vorwärts bewegt, wobei der Preßstempel 40 in das Loch 39 eingreift und sich auf das obere Ende des mit dem verformbaren Stoff gefüllten Werkstücks ii' aufsetzt. Der von dem Preßstempel 40 ausgeübte Druck ist nicht sehr groß, reicht jedoch aus, um das Verhalten des Füllstoffs 23 zu bestimmen, wie im folgenden erläutert ist Der Schließstempel 41 greift, am Oberteil 31 des Führungskörpers 29 an und drückt ihn nach unten in die öffnung 25. Dabei werden up die beiden Gesenkbacken 34 gegeneinanderbewegt und legen sich an das Werkstück 11'. Die in die Nuten 28 eingreifenden Führungsleisten 33 verhindern eine Querbewegung des Führungskörpers, so daß sich die Gesenkbacken genau symmetrisch n₅ zu seiner Lochachse verschieben. Bei weiterem Niedergehen· des Schließstempels 41 werden die Wand 18 und der Bund 20 des Werkstücks 11' durch den Druck der Gesenkbacken 34 flach gedruckt, bis das· Werkstück beim Zusammentreffen iao der Gesenkflächen 36 einen im wesentlichen flügelförmigen Querschnitt annimmt. Dies ist in der Stellung nach Fig. 3 erreicht. Beim Flachpressen wird der Füllstoff unter Nachgeben des Preßstempels 40 aus dem Werkstück 11' herausgequetscht, wobei der Gegendruck des Preßstem-

Claims (3)

pels gerade ausreicht, um ein ungleichmäßiges Flachdrücken der dünnen Wand 18 des Werkstücks ii' zu verhindern. Die Gesenkgravuren 37 weisen an ihren äußeren Enden Aussparungen yja auf, welche den Bund 20 des Werkstücks aufnehmen. Durch den Preßvorgang erhält der Bund 20 die in Fig. 5 gezeigte Form. An ihren inneren Enden sind die Gesenkgravuren mit Aussparungen $jb versehen, in welchen sich am unteren Ende des Werkstücks 11' eine Ausbauchung 42 bildet. Durch diese Ausbauchungwird eine übermäßige Zusammendrückung und ein sich hieraus ergebendes Einbeulen oder Falten des Werkstücks an seinem geschlossenen unteren Ende vermieden. Beim nächsten in Fig. 4 dargestellten Arbeitsvorgang wird der Preßstempel 40 mit höherem Druck auf den herausgequetschten Füllstoff 23 niedergebracht und treibt ihn in das Werkstück 11' zurück. Da die Gesenkflächen 36 durch den Druck des Schließstempels 41 aneinandergedrückt bleiben, wird das Werkstück 11' durch den Druck des Füllstoffes gezwungen, sich den Gravuren 37 des Gesenks genau anzupassen. Dabei erweitert sich die Ausbauchung 42 und füllt die Aussparungen 37& voll aus. Durch den Druck des Füllstoffes erhält der Werkstoff eine Kaltverfestigung, die sich günstig auf seine physikalischen Eigenschaften auswirkt und auch sein genaues Verbleiben in der erwünschten Form gewährleistet. Die Wandstärke des Rohlings und die Abmessungen der Aussparungen 37a werden vorher empirisch festgelegt, um zu gewährleisten, daß der Werkstoff zwar über seine Elastizitätsgrenze, jedoch nicht über seine Fließgrenze hinaus gestreckt wird, wobei die Strecktoleranz sowohl in Längs- als auch in Querrichtung etwa 5 bis 10% beträgt. Das Werkstück 11' wird schließlich aus dem Gesenk herausgenommen und erhitzt, um den Füllstoff 23 zu entfernen. Es hat dann das in Fig. 5 gezeigte Aussehen. Zur Herstellung einer Turbinenschaufel wird die Ausbauchung 42 entfernt und der Bund 20 auf seiner Außenseite spanabhebend auf die Form des Schaufelfußes der fertigen Schaufel bearbeitet. Das hier beschriebene Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung sind weder auf meinen bestimmten Schaufelwerkstoff noch auf die Herstellung von Schaufeln für Gasturbinen beschränkt. Sie können auch zur Herstellung anderer Hohlkörper verwendet werden, insbesondere dann, wenn eine Kaltverfestigung erwünscht ist, um die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs zu verbessern. PATENTäNSPBÜCHE: Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 868 275; britische Patentschriften Nr. 412359, 543573.

1. Verfahren zum Flachformen von am einen Ende geschlossenen Hohlkörpern, wie hohlen Turbinenschaufeln, quer zur Längsachse im Gesenk unter Verwendung eines nachgiebigen, nicht verdichtbaren Füllstoffes, dadurch gekennzeichnet,daß der Hohlkörper (11', 20) nur auf einem das geschlossene Ende frei lassenden Teil seiner Länge durch den seitlichen Außendruck flach geformt «undi der von ihm nicht erfaßte Endteil (42) bei geschlossener Gesenkgravur durch Nachpressen von Füllstoff (23) in den Hohlkörper über seine Elastizitätsgrenze hinaus gestreckt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (23) beim Flachformen des Hohlkörpers eine Abflußmöglichkeit aus dem offenen Ende des Werkstückes (ii') gegen bestimmten Druck hat und zum Strecken des Endteils unter erhöhtem Druck zurückgepreßt wird.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch zwei als Keilbacken ausgebildete Gesenkbacken (34), die in einem Gesenkrahmen (2*4) mit entsprechenden Gegenkeilflächen (26) innerhalb eines im Rahmen axial geführten kastenförmigen Führungskörpers (29) gegeneinander beweglich sind, dessen äußere Wand ein als Führung für einen Preßstempel (40) dienendes Axialloch (39) hat und mit einem Schließstempel (41) zusammenwirkt, durch den der Führungskörper in den Rahmen gedruckt und die Gesenkbacken geschlossen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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