DE968294C

DE968294C - Device for precise forging of turbine blades in the die

Info

Publication number: DE968294C
Application number: DEL871A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Von Reitz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-01-10
Filing date: 1950-01-10
Publication date: 1958-01-30

Description

Das Genauschmieden von Maschinenteilen im Gesenk ist von der Ausbildung des Gesenkes und davon abhängig, daß die Oberfläche des erwärmten Preßrohlings zunderfrei gehalten wird. Aus diesem Grunde werden die Wärmeöfen für solche Schmiederohlinge mit Schutzgasheizung betrieben. Desgleichen wird der Raum zwischen den beiden Gesenkhälften durch Einblasen von Stickstoff oder sonstigen neutralen Gasen praktisch sauerstofffrei gehalten. Es zeigt sich jedoch, daß sich — trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen — eine mehr oder weniger starke Zunderschicht auf dem erwärmten Schmiederohling bildet, die die Oberfläche des geschmiedeten Stückes beeinflußt und außerdem eine nachteilige Einwirkung auf die Oberfläche des Gesenkes hat. Diese Zunderschicht bildet sich vor allem auf dem Wege vom Herausnehmen des Schmiederohlings aus dem Ofen bis zum Einlegen in das Gesenk.The precision forging of machine parts in the die depends on the design of the die and dependent on the fact that the surface of the heated press blank is kept free of scale. For this Basically, the heating furnaces for such forging blanks are operated with protective gas heating. Likewise is the space between the two die halves by blowing nitrogen or other neutral gases kept practically oxygen-free. It turns out, however, that despite these precautions - a more or less thick layer of scale on the heated Forging blank forms, which affects the surface of the forged piece and also a has an adverse effect on the surface of the die. This layer of scale forms especially on the way from removing the forging blank from the furnace to inserting it into the die.

Sie bildet sich auch bei einer bekannten Vorrichtung, bei der der Schmiederohling, ein von einer Metallstange abgeschnittenes Stück, durch außerhalb des Gesenkraumes befindliche Elektroden, die als Hebel ausgebildet sind und auf denen dieses Metallstück liegt, erhitzt wird und bei der anschließend die Elektroden das glühende Metallstück auf eine Zuführungseinrichtung, z. B. eine schräge Platte, gelangen lassen, von der es einer Schmiedevorrichtung zugeführt wird bzw. auf welcher Platte es in die Schmiedevorrichtung rollt. Abgesehen vom etwas komplizierten Aufbau der Gesamtvorrichtung, speziell wenn nicht zylinderförmigeIt is also formed in a known device in which the forging blank is one of a Metal bar cut piece, by electrodes located outside the die space, which are designed as a lever and on which this piece of metal lies, is heated and subsequently the electrodes put the glowing metal piece on a feed device, e.g. B. a slope Plate, from which it is fed to a forging device or on which plate it rolls into the forge. Apart from the somewhat complicated structure of the overall device, especially if not cylindrical

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Metallstücke, die auf einer schrägen Platte nicht rollen können, zugeführt werden sollen, bildet sich, insbesondere bei empfindlichem Material des Schmiederohlings, auf dem Rohling eine Zunder-S schicht, da von ihm immer noch ein Weg zur Schmiedevorrichtung zurückgelegt werden muß, Die beschriebene Gesamtvorrichtung ist also nur zum Schmieden gewöhnlichen Stangenmaterials geeignet und auch nur dafür gedacht, zumal eine ίο Schutzgasatmosphäre nicht vorgesehen ist.Metal pieces that cannot roll on an inclined plate and are to be fed are formed, especially with sensitive material of the forging blank, a Zunder-S on the blank shift, as there is still a way to go from him to the forge, The overall device described is therefore only suitable for forging ordinary bar material and only intended for this, especially since a ίο protective gas atmosphere is not provided.

Bezüglich der auf einem Transportweg sich bildenden Zunderschicht schafft auch eine Schutzgastransportbahn keine vollständige Abhilfe. Außerdem ist ihre Einrichtung umständlich und betriebshindernd. A protective gas transport path also creates a protective gas transport path with regard to the layer of scale that forms on a transport path not a complete remedy. In addition, their establishment is cumbersome and hindering operations.

Es ist weiterhin bekannt, zwecks elektrischer Erhitzung der Rohlinge die Gesenke elektrisch zu beheizen. Solche Maßnahmen sind wenig zweckmäßig, da dadurch schmale Rücken der Gesenkgravur bei Druck verformt werden und/oder ein Abbrand der Gesenke eintritt. Auch wenn, wie bekannt, ein außerhalb des Gesenks erhitzter Rohling in das Gesenk gebracht und ihm dort während des Pressens oder Schmiedens durch elektrischen Strom Wärme zugeführt wird, können der höhere elektrische Widerstand und die dadurch gegebene stärkere Wärmeaufnahme einen Abbrand des Gesenks nicht verhindern. Die gleichen Nachteile stellen sich bei einem vorgeschlagenen Gesenk zum Herstellen von Zylinderlauf buchsen mit Haltebund ein, bei welchem Gesenk das rohrförmige Werkstück von zwei Preßhülsen als Ober- und Untergesenk umfaßt wird und um welches Gesenk eine Induktionsspule liegt. Für die Beurteilung der Einrichtung gemäß der Erfindung sind folgende Punkte wesentlich:It is also known to electrically heat the dies for the purpose of electrically heating the blanks. Such measures are not very useful because they result in narrow backs for die engraving Pressure are deformed and / or a burn-off of the dies occurs. Even if, as is known, a outside of the die heated blank is brought into the die and there during the pressing or forging heat is supplied by electrical current, the higher electrical can Resistance and the resulting increased heat absorption do not cause the die to burn off impede. The same disadvantages apply to a proposed die for making Cylinder liner with a retaining collar, in which die the tubular workpiece of two press sleeves is included as the upper and lower die and around which die an induction coil is located. For the assessment of the device according to the invention, the following points are essential:

i. Die genannten bekannten Verfahren, Vorrichtungen und Einrichtungen, ferner das bekannte Verfahren des Pressens von Metallkörpern bei gleichzeitiger oder vorangegangener und im geschlossenen Gesenk stattgefundener Erhitzung durch als Preßelektroden ausgebildete Gesenkhälften, des weiteren ein vorgeschlagenes Heißverformen von Metallenbei gleichzeitigem Wirbelstromerhitzen und zuletzt das elektrische Induktionserhitzen und Formpressen von Blechen zwischen zwei Preßwerkzeugen, insbesondere von im Flugzeugbau verwendeten Blechen aus Magnesiumlegierungen, sind ungeeignet zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln, da solche gegenüber Erhitzung hochempfindliehen, für das Schmieden auf hohe Temperaturen zu erhitzenden und meist hochlegierten Schaufeln dabei infolge einer außerhalb der Gesenke stattfindenden Erhitzung verzundern bzw. die betreffenden Gesenke infolge Miterhitzung derselben bei Stromzufuhr über den im geschlossenen Gesenk befindlichen Rohling oder über die Gesenke unzulässige oder unerwünschte Beeinträchtigungen, z. B. bei Verbindung elektrischer Einrichtungen mit den bewegbaren Gesenkteilen, oder Veränderungen, z. B. Abbrand, erfahren, worunter die Oberflächengüte und Formgenauigkeit der Schaufeln leiden.i. The known methods, devices and devices mentioned, as well as the known Process of pressing metal bodies with simultaneous or previous and in closed Die heating that has taken place through die halves designed as press electrodes, furthermore a proposed hot forming of metals with simultaneous eddy current heating and finally the electrical induction heating and compression molding of metal sheets between two pressing tools, Magnesium alloy sheets used in aircraft construction in particular are unsuitable for precise forging of turbine blades, as they are highly sensitive to heating, mostly high-alloy blades for forging to be heated to high temperatures in the process, as a result of heating taking place outside of the dies, or the relevant Dies as a result of co-heating of the same when power is supplied via the die located in the closed die Blank or impermissible or undesirable impairments via the dies, e.g. B. at Connection of electrical devices with the movable die parts, or changes, e.g. B. Burn-off, find out what affects the surface quality and shape accuracy of the blades.

Das gleiche gilt auch für ein bekanntes Rohrendenstauchverfahren, bei dem das Rohr entweder bei geschlossenem Gesenk direkt oder über das Gesenk oder außerhalb des Gesenks elektrisch erhitzt wird. Das Gesenkabbrandproblem spielt auch bei diesem Verfahren keine Rolle, da Rohre nicht aus so hochwertigem und hochzuerhitzendem Material hergestellt werden wie Turbinenschaufeln. Die für das Schmieden von Turbinenschaufeln notwendigen hohen Temperaturen sind für das Anstauchen von Rohrenden nicht notwendig.The same also applies to a well-known pipe end upsetting process, in which the pipe is heated electrically either directly or via the die or outside the die when the die is closed will. The die burn problem does not play a role in this process either, since the pipes do not wear off are made of such high quality and highly heated material as turbine blades. The for the forging of turbine blades are necessary for the upsetting of high temperatures Pipe ends not necessary.

2. Die bei Verwendung der bekannten Stauch- und Preßverfahren mit elektrischer Erhitzung des Rohlings im geschlossenen Gesenk vermiedenen Verzunderungen, die sonst bei Erhitzen außerhalb des Gesenks und auf dem Wege von der Erhitzungseinrichtung zur Stauch- oder Preßeinrichtung auftreten, ergeben noch keine einwandfrei geschmiedeten Turbinenschaufeln, da bei einer elektrischen Rohlingbeheizung allein und im Bereich des Gesenks Zunderbildung, und zwar während des Aufheizens und Verformens, auftritt.2. The when using the known upsetting and pressing process with electrical heating of the The blank in the closed die avoids scaling that would otherwise occur when heated outside of the die and on the way from the heating device to the upsetting or pressing device, do not result in properly forged turbine blades, because an electric Blank heating alone and in the area of the die, scale formation during heating and deformation occurs.

3. Durch die alleinige Verwendung eines sauerstofffrei gehaltenen Gesenkraumes können Werkstückverzunderung und Gesenkabbrand nicht verhindert werden, wenn es sich um das Schmieden von Turbinenschaufeln (empfindliches Material, hohe Temperaturen) handelt.3. Through the sole use of an oxygen-free die space, workpiece scaling can occur and die burn-up cannot be prevented when it comes to forging turbine blades (sensitive material, high temperatures).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln durch die Preßflächen zweier Gesenkhälften, zwischen denen der zu schmiedende Rohling elektrisch auf die Formgebungstemperatur beheizt wird, wobei die Beheizung des Rohlings induktiv oder durch Stromfluß durch den Rohling erfolgen kann. Um bei einer solchen Einrichtung die obengenannten Nachteile, also insbesondere die Beeinträchtigung der Formgenauigkeit und -beständigkeit der Gesenkpreßflächen durch Abbrand und die genannte Zunderbildung, zu verhindern oder wesentlich zu vermindern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Rohling während des Erhitzens in dem zwischen den geöffneten Gesenkhälften liegenden, in an sich bekannter Weise sauerstofffrei gehaltenen Gesenkraum schwebend anzuordnen. Nach dem Erhitzen liegt die Turbinenschaufel sofort bereit, um von den Gesenkhälften im nächsten Augenblick zum Zwecke der Formgebung umschlossen und geschmiedet zu werden.The invention relates to a device for forging turbine blades together the pressing surfaces of two die halves, between which the blank to be forged is electrically activated the molding temperature is heated, the heating of the blank inductively or by Current flow can take place through the blank. In order to use such a facility the above Disadvantages, in particular the impairment of the dimensional accuracy and stability of the die press surfaces According to the invention, it is proposed to prevent or significantly reduce through burn-off and the mentioned scale formation, the blank during heating in the one between the opened die halves, to be arranged floating in a manner known per se oxygen-free kept die space. To After heating, the turbine blade is immediately ready to be removed from the die halves in the next instant to be enclosed and forged for the purpose of shaping.

Der Rohling kann zum Erhitzen zwischen zwei an seinen Stirnseiten angreifenden, ihn beim Einleiten des Schmiedevorganges freigebenden Elektroden eingeklemmt sein. Er kann auch zum Erhitzen von durch Federn aus dem Gesenk herausgedrückten, beim Einleiten des Schmiedevorganges in die Gesenke zurückschiebbaren Elektroden gehalten sein. Es ist ferner möglich, durch Einlegen einer entsprechenden Spule den Rohling induktiv auf Schmiedetemperatur zu bringen.The blank can be heated between two attacking on its end faces, it when introducing the forging process releasing electrodes be clamped. It can also be used for heating of being pressed out of the die by springs when the forging process is initiated Retractable electrodes be held in the dies. It is also possible by inserting an appropriate coil to bring the blank inductively to forging temperature.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The drawing shows an embodiment of the invention.

Die beiden Gesenkteile 1 und 2 sind bei geöffneter Presse schematisch dargestellt. Ein Gasbrenner 3 ist rund um den Gesenkunterteil gelegt. Dazwischen schwebt der Schmiederohling 4. Zwei Kupfer-The two die parts 1 and 2 are shown schematically with the press open. A gas burner 3 is placed around the lower part of the die. In between the forging blank floats 4. Two copper

elektroden 5 und 6 sind in waagerechter Richtung aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar. Bei geöffneter Presse wird der Schmiederohling 4, eine Turbinenschaufel, in den Gesenkraum eingebracht und durch die gegen seine Stirnseiten gefahrenen Kupferelektroden 5 und 6 gehalten. Falls eine der Stirnflächen des Rohlings 4 zu klein ist, kann der Rohling 4 beim Verschmieden mit einem nachträglich durch Abstechen entfernbaren Endstück 7 mit größerer Fläche versehen werden. Durch Einwirkung eines sehr starken Stromes wird der Schmiederohling genau auf die gewünschte Schmiedetemperatur gebracht. Da der Gesenkraum durch die Rundumbeheizung sauerstofffrei ist, kann eine Zunderbildung nicht eintreten. Nach Erwärmung auf die vorgeschriebene Schmiedetemperatur werden die beiden Elektroden abgezogen, der erwärmte Rohling fällt auf das Untergesenk, und die Presse, die jetzt eingeschaltet wird, drückt den Rohling in die gewünschte Form, wobei mit einer absoluten Maßgenauigkeit und einer zunderfreien Oberfläche mit Sicherheit gerechnet werden kann.Electrodes 5 and 6 can be moved horizontally towards and away from one another. With the press open, the forging blank 4, a turbine blade, is introduced into the die space and held by the copper electrodes 5 and 6 moved against its end faces. If one of the end faces of the blank 4 is too small, the blank 4 can when forging with a The end piece 7, which can be subsequently removed by parting, is provided with a larger area. By Under the influence of a very strong current, the forging blank is precisely at the desired forging temperature brought. Since the die room is oxygen-free due to the all-round heating, a Scaling does not occur. After heating to the prescribed forging temperature the two electrodes removed, the heated blank falls on the lower die, and the press, which is now switched on, presses the blank into the desired shape, with an absolute Dimensional accuracy and a scale-free surface can be expected with certainty.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Device for forging turbine blades together through the pressing surfaces of two Die halves between which the blank to be forged is electrically heated to the forming temperature, characterized in that that the blank (4) during heating in the between the open die halves (1, 2) lying, in a manner known per se, kept free of oxygen, floating is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized ge 3 ^ indicates that the blank (4) for heating between two attacking on its end faces, Electrodes (5 and 6) that release it when the forging process is initiated is.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the blank (4) for heating by springs pressed out of the die, Electrodes that can be pushed back into the dies when the forging process is initiated is held.

Considered publications:
German patent specifications No. 730 356, 521 450,

411778,65848; "Excerpts from German patent applications", Vol. 20:

P. 749 under D 92532 Ib / 4911, p. 751 under D 93194

Ib / 49h and D934i6Ib / 49h and p. 762 under

G 6lb / h

1 sheet of drawings

1 709 872/69 1.58