DE962156C

DE962156C - Method for multi-stage longitudinal rolling of profiles, z. B. of turbine blades

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Publication number: DE962156C
Application number: DEW11479A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-06-20
Filing date: 1953-06-20
Publication date: 1957-04-18

Description

Verfahren zum mehrstufigen Längswalzen von Profilen, z. B. von Turbinenschaufeln Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum mehrstufigen Längswalzen von Profilen mit etwa tropfenfärmigem, insbesondere unsymmetrischem Querschnitt, vor allem von Turbinen- und V erdichterschaufeln od. dgl.Process for the multi-stage longitudinal rolling of profiles, e.g. B. of turbine blades The invention relates to a method for the multi-stage longitudinal rolling of profiles with approximately teardrop-shaped, in particular asymmetrical, cross-section, especially of Turbine and compressor blades or the like.

Die sparlose Fertigung solcher Schaufeln hat im Hinblick auf die schiwierige Herstellung der komplizierten Schaufelformen und die verlangte, außerordentlich hohe Genauigkeit gegenüber der spanabhebenden Bearbeitung sehr erhebliche Vorzüge, die vor allem auf der erzielten, sehr großen Materialersparnis und dem wesentlich geringeren Arbeitsaufwand beruhen. Es wurde zur sparlosen Formung von Vollschaufeln der in Rede stehenden Art bereits vorgeschlagen, zunächst ein Rohblatt im Fließpreßverfahren zu erzeugen, sodann den Schaufelfuß anzus.tauchen, das Schaufelblatt in mehreren Walzstufen auszuwalzen und schließlich die Verwindung des Blattes durch Pressen und Schlagen herbeizuführen.The economical production of such blades has in view of the difficult Production of the complicated blade shapes and the one required, extraordinary high accuracy compared to machining very considerable advantages, which is mainly due to the very large material savings achieved and the essential lower workload. It became the economical shaping of full blades of the type in question has already been proposed, initially a raw sheet in the extrusion process to generate, then anzus.tauchen the blade root, the blade in several Rolling out rolling stages and finally the twisting of the sheet by pressing and induce beating.

Da die Verdrängung des Werkstoffes senkrecht zur Kraftrichtung einen sehr hohen Formänderungwiderstand bedingt und es sich bei den Schaufeln um verwickelte Teile ,handelt, bei denen sich das Schaufelblatt nach oben konisch verjüngt, geht die Erfindung davon aus, ein in Längsrichtung des Schaufelblattes vorzunehmendes Walzverfahren anzuwenden, welches infolge der tangentialen Verdrängung des Werkstoffes viel weniger Arbeitsaufwand erfordert. Dieses Längswalzen wird. in an sich bekannter Weise in mehreren aufeinanderfolgenden Walzstufen vorzugsweise auf Segment-oder Pendelwalzmaschinen durchgeführt, bei denen die segmentförmigen Werkzeuge auf verhältnismäßig großen Walzen angeordnet werden.Since the displacement of the material is perpendicular to the direction of force very high deformation resistance and the blades were tangled Parts, in which the airfoil tapers conically upwards, goes the invention is based on a longitudinal direction of the airfoil Rolling process to apply, which as a result of the tangential displacement of the material requires much less labor. This longitudinal rolling is. in itself known Way in several successive rolling stages, preferably on segment or Pendulum rolling machines carried out in which the segment-shaped tools on relatively large Rollers are arranged.

Hierbei hat sich aber insbesondere bei Schaufeln mit unsymmetrischen Profilquerschnitten gezeigt, daß das Schaufelblatt leicht seitlich ausweicht. Um diesen Übelstand zu beseitigen, verwendet die Erfindung ein in der Walztechnik, z. B. beim Herstellen von Schwellen, an sich bekanntes Hilfsmittel, welches darin besteht, daß den zu "formenden Werkstücken Profile aufgewalzt werden, die der Werkstückführung in den anschließenden Walzstufen dienen und die mit einer Gegenführung des Walzwerkzeuges zusammenwirken. Bei der Anwendung dieses Hilfsmittels im bekannten Fall .handelt es sich aber nur um solche Profile, welche in Abständen angeordnete Vorsprünge oder Erhehungen haben. Diese Vorsprünge werden beim Walzen dazu benutzt, die auszuwalzenden Profile in ihrer Lage zu den Walzkalibern zum sicheren Stehen zu bringen. Es ist auch bekannt, diese Führungsprofile gegen Ende des Walzvorganges zwecks Umprofilierung der Werkstücke teilweise wieder zu entfernen.However, this has proven particularly in the case of blades with asymmetrical Profile cross-sections shown that the airfoil slightly gives way to the side. Around to eliminate this drawback, the invention uses a rolling technology, z. B. in the manufacture of sleepers, known tool, which is in it consists that the workpieces to be "shaped profiles are rolled on that of the workpiece guide serve in the subsequent rolling stages and those with a counter-guide of the rolling tool cooperate. When using this tool in the known case .handelt But it is only about such profiles, which projections or spaced apart Have elevations. These projections are used during rolling to roll out the To bring profiles to a safe standstill in their position in relation to the rolling gauges. It is also known, these guide profiles towards the end of the rolling process for the purpose of re-profiling to partially remove the workpieces.

Demgegenüber handelt es sich bei deni Verfahren gemäß der Erfindung -nicht darum, daß man ein mehr oder weniger gleichmäßiges Profil abwalzen will, sondern die Aufgabe besteht darin, ein etwa tropfenförmiges Profil, insbesondere mit unsymmetrischem Querschnitt abzuwalzen, welches für Turbinen- und Verdichterschaufeln in Frage kommt und welches lxis jetzt noch nicht in befriedigender Weise durch Walzen verformt werden konnte. Beim Walzen solcher Profile bestand bisher die Gefahr, daß hinter der Walze eine etwa säbelförmige Ausweichung in der langen Querschnittachse des Werkstückes erfolgt.In contrast, the methods according to the invention are involved -not about the fact that you want to roll a more or less even profile, but the task is to create an approximately teardrop-shaped profile, in particular to be rolled with an asymmetrical cross-section, which is used for turbine and compressor blades comes into question and which lxis not yet satisfactorily by rolling could be deformed. When rolling such profiles there was previously the risk that behind the roller an approximately saber-shaped deviation in the long cross-sectional axis of the workpiece takes place.

Erfindungsgemäß werden diese Mängel dadurch beseitigt, daß den auszuwalzenden Werkstücken, insbesondere den Schaufelblättern, in der ersten Walzstufe an sich bekannte, mit einer Gegenführung des Walzwerkzeuges zusammenarbeitende Führungsprofile aufgewalzt werden, -und daß diese Führungsprofile spätestens in der letzten Walzstufe durch Niederwalzen wieder beseitigt werden.According to the invention these shortcomings are eliminated in that the to be rolled Workpieces, in particular the blades, in the first rolling stage per se known guide profiles that cooperate with a counter-guide of the rolling tool are rolled on, -and that these guide profiles at the latest in the last rolling stage can be eliminated again by rolling down.

Während also die Führungsprofile bei dem bisher bekannten Verfahren mit der Werkstückführung nur eine Nebenfunktion erfüllen, werden die Führungsprofile gemäß der Erfindung ausschließlich zum Zweck der wegen der Querschnittsasymmetrie erforderlichen Werkstückführung am Ausgangswerkstück aufgewalzt und gegen Ende des Walzvorganges wieder beseitigt. Dieses Verfahren trägt wesentlich zur Erleichterung und Vereinfachung der spanlosen Formgebung durch Längswalzen bei und hat eine erhebliche Verringerung des Ausschusses zur Folge.So while the guide profiles in the previously known method The guide profiles only fulfill a secondary function with the workpiece guide according to the invention exclusively for the purpose of because of the cross-sectional asymmetry required workpiece guide on the initial workpiece and rolled towards the end of the Rolling process eliminated again. This procedure contributes significantly to the relief and simplification of the non-cutting shaping by longitudinal rolling and has a considerable Reduce scrap as a result.

Die Führungsprofile können in verschiedener Weise ausgebildet werden, z. B. in Form einer in der mittleren Längsachse des Schaufelblattes eingewalzten Rille oder aufgewalzten Wulst oder zweier an den beiden Längsseiten des Schaufelblattes eingewalzter Rillen bzw. Wülste. In der Zeichnung ist das Verfahren gemäß der Erfindung in verschiedenen Ausführungen beispielsweist und lediglich schematisch veranschaulicht.The guide profiles can be designed in various ways, z. B. in the form of a rolled in the central longitudinal axis of the blade Groove or rolled-on bead or two on the two long sides of the airfoil rolled-in grooves or beads. In the drawing is the method according to the invention exemplifies in various designs and only illustrated schematically.

Fig. i bis 5 zeigen das Längswalzen eines Schaufelblattes mit mittlerer Längsrille; Fig.6 bis io zeigen das Längswalzen eines Schaufelblattes mit mittlerer Längswulst; Fig. II bis 16. zeigen das Längswalzen eines Schaufelblattes mit zwei seitlichen Längsrillen. Das Verfahren des Längswalzens gemäß der Er--findung geht beispielsweise gemäß Fig. i von einem Stangenabschnitt i aus. Derselbe wird auf einer Segment- oder Pendelwalzmaschine in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen längs gefalzt. In der ersten Walzstufe wird der Stangenabschnitt i zu einem Schaufelblatt 2 vorgewalzt, und zwar gesohieht dies gemäß Fig. 2 zwischen zwei beispielsweise s-egmentförmigen Walzwerkzeugen 3 und 4. Das obere Werkzeug 3 besitzt einen mittleren vorstehenden Wulst 5, durch welchen beim ersten Walzvorgang in der mittleren Längsachse des Schaufelblattes 2 eine Rille 6 eingewalzt wird.Fig. I to 5 show the longitudinal rolling of an airfoil with a middle Longitudinal groove; Fig.6 to io show the longitudinal rolling of an airfoil with a middle Longitudinal bead; FIGS. II to 16 show the longitudinal rolling of an airfoil with two lateral longitudinal grooves. The longitudinal rolling process according to the invention works for example according to FIG. i from a rod section i. The same will be on a segment or pendulum rolling machine in several successive stages lengthways folded. In the first rolling stage, the rod section i becomes an airfoil 2 pre-rolled, this being done according to FIG. 2 between two, for example S-segment-shaped rolling tools 3 and 4. The upper tool 3 has a middle one protruding bead 5, through which during the first rolling process in the central longitudinal axis a groove 6 is rolled into the airfoil 2.

In den anschließenden Walzstufen, von denen zwei in Fig.3 und 4 angedeutet sind, dient die Längsrille 6 zur Führung und verhindert das seitliche Ausweichen des Schaufelblattes während des Längswalzens, welches zwischen den Walzwerkzeugen 3a, 4. und 3b, 4b erfolgt. Die Längsrille 6 wird aber hierbei durch entsprechende Verkleinerung der vorspringenden Walzwulst 5" 5b immer mehr zu Rillen 6a, 6b abgeflacht und schließlich noch vor Erreichen des endgültigen Schaufelprofilquerschnittes gänzlich zum Verschwinden gebracht, wie die letzte Längswalzstufe des Schaufelblattes 2, zwischen den Walzwerkzeugen 3, und 4, gemäß Fig. 5 veranschaulicht.In the subsequent rolling stages, two of which are indicated in FIGS. 3 and 4, the longitudinal groove 6 serves as a guide and prevents the blade from deflecting to the side during the longitudinal rolling, which takes place between the rolling tools 3a, 4, and 3b, 4b. The longitudinal groove 6 is flattened more and more to grooves 6a, 6b by reducing the protruding rolling bead 5 " 5b and finally disappears completely before reaching the final blade profile cross-section, like the last longitudinal rolling stage of the blade 2, between the rolling tools 3, and 4, illustrated in FIG. 5.

Gemäß Fig. 6 bis io wird umgekehrt verfahren, wobei wiederum von einem in Fig. 6 dargestellten Stangenabschnitt i ausgegangen wird. In der ersten Längswalzstufe gemäß Fig.7 wird aber auf das zwischen den. Walzwerkzeugen 8 und 9 längs gewalzte Schaufelblatt 7 mittels einer mittleren Längsvertiefung io des oberen Werkzeuges 8 eine L ängswulst i i aufgewalzt. Diese Längswulst i i dient ebenso wie vorhin die Längsrille 6 zur Führung des Schaufelblattes während der anschließenden Walzstufen gemäß Fig: 8, 9 usw., wodurch das seitliche Ausweichen verhindert wird. Diese Längswulst wird, wie die Formen iia und IIb der Schaufelformen 7a und 7b veranschaulichen, durch entsprechende Verkleinerung der Werkzeugvertiefung ioa, iob während dieser weiteren Walzoperationen stufenweise abgeflacht, bis sie bei Erreichen des endgültigen Schaufelprofilquerschnittes gemäß Fig. io verschwunden ist, wie das Schaufelblatt 7, zwischen den Walzwerkzeugen 8, und 9, erkennen läßt.According to FIGS. 6 to 10, the procedure is reversed, again starting from a rod section i shown in FIG. 6. In the first longitudinal rolling stage according to FIG. 7, however, the between the. Rolling tools 8 and 9 longitudinally rolled blade 7 by means of a central longitudinal recess io of the upper tool 8, a longitudinal bead ii is rolled on. This longitudinal bead ii, like the longitudinal groove 6 previously, serves to guide the blade during the subsequent rolling stages according to FIGS. 8, 9, etc., whereby the sideways evasion is prevented. This longitudinal bead is gradually flattened, as the shapes iia and IIb of the blade shapes 7a and 7b illustrate, by correspondingly reducing the tool recess ioa, iob during these further rolling operations until it has disappeared when the final blade profile cross-section according to FIG. 10 is reached, like the blade 7 , between the rolling tools 8, and 9, can be seen.

Die in Fig. i i bis 16 veranschaulichte Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geht von einem in Fig. i i dargestellten Stangenabschnitt 12 aus, welcher eine größere Breite als die zukünftige Schaufel besitzt. In der ersten Längswalzstufe gemäß Fig. 12, welche den Schaufelblattkörper 13 zwischen den Walzwerkzeugen 1q., 15 verformt, werden von dem oberen Werkzeug an den beiden Längsseiten des Schaufelblattes Führungsrillen 16 eingewalzt. Der gegenseitige Abstand dieser Führungsrillen 16 entspricht der Breite des endgültigen Schaufelblattes. Diese Längsrillen 16 (oder entsprechende Längswulste) dienen dem Schaufelblatt während der nachfolgenden Walzoperationen zur seitlichen Führung und verhindern ein Ausweichen des Schaufelblattes. Eine Reihe von solchen nachfolgenden Walzoperationen ist in den Fig. 13 bis 15 angedeutet, wobei das Schaufelblatt 13, 13b, r 3c zwischen den Werkzeugen 14" 15, bzw. iqb, i5b bzw. iq." 15, bis zur Erzielung des endgültigen Schaufelprofilquerschnittes längsgewalzt wird. Die seitlichen Längsführung@srillen werden, wie bei 16Q, 16b und 16, angedeutet ist, hierbei nicht völlig heruntergewalzt. Vielmehr genügt es, diese seitlichen Führungsteile anschließend von dem Schaufelblatt abzutrennen, so daß sich zuletzt das gewünschte Schaufelblatt IN ergibt.The embodiment of the method according to the invention illustrated in FIGS. Ii to 16 is based on a rod section 12 shown in FIG. Ii, which has a greater width than the future blade. In the first longitudinal rolling step according to FIG. 12, which deforms the airfoil body 13 between the rolling tools 1q., 15, guide grooves 16 are rolled by the upper tool on the two longitudinal sides of the airfoil. The mutual spacing of these guide grooves 16 corresponds to the width of the final airfoil. These longitudinal grooves 16 (or corresponding longitudinal beads) serve to guide the airfoil laterally during the subsequent rolling operations and prevent the airfoil from giving way. A series of such subsequent rolling operations is indicated in FIGS. 13 to 15, the blade 13, 13b, r 3c between the tools 14 " 15, or iqb, i5b or iq." 15, is longitudinally rolled until the final blade profile cross-section is achieved. The lateral longitudinal guide grooves are, as indicated at 16Q, 16b and 16, not completely rolled down here. Rather, it is sufficient to subsequently separate these lateral guide parts from the blade, so that the desired blade IN is finally obtained.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Method for the multi-stage longitudinal rolling of profiles with an approximately teardrop-shaped, in particular asymmetrical cross-section, e.g. B. of turbine blades, characterized in -that - the workpieces to be rolled in the first rolling stage known per se, with a counter-guide of the rolling tool cooperating guide profiles rolled and that these are eliminated by rolling down at the latest in the last rolling stage.

2. The method according to claim i, in particular for the production of turbine or compressor blades, thereby characterized in that the guide profile consists of a in the central longitudinal axis of the Blade consists of a rolled-in groove.

3. The method according to claim i, in particular for the production of turbine or compressor blades, characterized in that the guide profile consists of a bead rolled on in the central longitudinal axis of the blade. q .. The method according to claim i, in particular for the production of turbine or compressor blades, characterized in that the guide profile consists of two grooves rolled in on the two longitudinal sides of the blade at a mutual distance from the final blade width, the edge beads occurring on both sides after reaching the final blade profile cross-section must be cut off. Documents considered: German Patent No. 631 293; British Patent No. 643 292.