JPS58315A - タ−ビン・プレ−ドの加工方法 - Google Patents

タ−ビン・プレ−ドの加工方法

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JPS58315A
JPS58315A JP9603981A JP9603981A JPS58315A JP S58315 A JPS58315 A JP S58315A JP 9603981 A JP9603981 A JP 9603981A JP 9603981 A JP9603981 A JP 9603981A JP S58315 A JPS58315 A JP S58315A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
billet
punch
turbine blade
processing
blade
Prior art date
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Pending
Application number
JP9603981A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Asao
浅尾 宏
Shoichi Sato
昭一 佐藤
Shinobu Watanabe
忍 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9603981A priority Critical patent/JPS58315A/ja
Publication of JPS58315A publication Critical patent/JPS58315A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/04Making uncoated products by direct extrusion
    • B21C23/14Making other products
    • B21C23/16Making turbo blades or propellers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、タービン・ブレードの加工方法に係り、特に
加エエ、数の低減と材料歩留9の向上を志向したタービ
ン・ブレードの加工方法に関するものである。
まずタービン・ブレードの形状と、加工上の問題点につ
いて説明する。
第1図は、タービン・ブレードの外観斜視図である。こ
の第1図において、1aは、流体の流れを制御する羽根
部、1bは、ロータの溝部(図示せず)にはめ込まれ、
タービン・ブレードlを前記ロータに結合する機能を有
するダブティール部である。そして、羽根部1aは流体
の流量効率、流速制御等を高めるために、その断面形状
は複雑な流線形状をしておシ、幅・板厚比が最小でも約
8倍となる薄板構造部品である。
一般に1タービン・ブレード1は、羽根部1mとダブテ
ィール部Ib間の断面積の変化率が80〜97%と非常
に大きいので、タービン・ブレードを押出し加工、鍛造
加工、などの−工穆の塑性加工によって加工することが
非常に難しく、事実上塑性加工化を阻んでいた。このた
め、従来は、素形材を鍛造で製作し、その後、切削、研
削で機械加工して製作されているが、材質が耐熱合金の
丸め被剛性が悪いので、加工工数が多大にかかシ、且つ
材料歩留りが悪いという欠点があった。
本発明は、上記し九従来技術の欠点をなくし、材料の歩
留シを向上させ、且つ大幅な加工工数の低減を達成させ
る、タービン・ブレードの加工方法の提供を、その目的
とするものである。
本発明の特徴は、羽根部とダブティール部とからなるタ
ービン・ブレードの加工方法において、ポンチを使用し
て、ビレットを熱間押出し加工するとき、前記ポンチの
頭部と接触するビレットの底部近傍の材料を中央部に強
制的に流動させるようにしたタービン・ブレードの加工
方法にある。
実施例の説明に入る前に、ここで本発明の基本的事項を
説明する。
タービン・ブレードは、前記したように、羽根部とダブ
ティール部間の断面変化率が非常に大きく、その塑性加
工化を阻んでいた。
塑性加工化の障害となってい丸ものは、印加工カが大き
い (ロ)ダブティール部にひけが発生する。
ということである。
このうち、0)に関しては、ビレット(タービン・ブレ
ードに加工される素材)を熱間加工することによシ加工
力を低減することができる。
ところが、(ロ)に関しては、従来のポンチ(フラット
頭部のポンチ)を使用して熱間押出し加工した押出し後
ビレットには、第2図に示すように、深いひけが発生し
、このひけは羽根部近傍にまで達し、且つ押出し加工時
の潤滑剤を巻き込むので、タービン・ブレードの強度を
著しく低下させるという問題があった。
第2図は、従来のポンチを使用して熱間押出し加工した
場合の、押出し後ビレットを示す断面図である。この第
2図において、4Aは、従来のフラット頭部のポンチを
使用して熱間押出し加工した押出し後ビレット、4aは
前記ポンチと接触したビレット底部、lOは、ビレット
底部4mの中央に発生したひけである。
本発明者等の研究によれば、前記ひけの発生を抑止する
ためくは、ポンチを使用して、ビレットを熱間押出し加
工するとき、前記ポンチの頭部と接触するビレットの底
部近傍の材料を中央部に強制的に流動させる仁とが有効
であることがわかった。
上記し九解明に基づき、本発明は、頭部に凹部を設けた
ポンチを使用し、あるいはり/グ状に分割した分割ポン
チを使用し、ビレットの部分加圧を可能にして、加工時
の材料の流れを制御することによって、ひけの発生を抑
止するようにしたものである。
以下本発明を実施例によって説明する。
第3図は、本発明の一実施例に係るタービン・ブレード
の加工方法の実施に使用さ掴る押出し型の一例を示す断
面図、第4図は、第3図におけるポンチの詳細を示す拡
大断面図、第5図は、第3図に係る押出し屋によって加
工された押出し後ビレットを示す拡大断面図である。
第3図において、3は、内部にダイ収納部3aが穿設さ
れ九コンテナ、5は、コンテナ3のグイ収納部3麿に収
納され、内部に羽根部11(第1図参照)を成形する羽
根成形部5鳳を形成した分割盤のグイ、2は、油圧プレ
ス(図示せず)のインナ9に取シ付けられ九ポンチ(詳
細後述)、8は、前記油圧プレスのベッド、7は、ベッ
ド8に固定され、前記油圧プレスによる加工時の力を受
ける受圧板、4は、タービン・ブレードに加工されるビ
レット、6は、羽根部lJIの加工終了ukK押出し後
ビレット4Bおよびダイ5を上方へノックアウトするイ
ジェクタ−tμラッドある。
ポンチ2は、第4図にその詳細を示すように、頭部2m
に円弧状の凹部2bが形成されている。
本実施例においては、凹部2bの曲率半径R=3011
11、最大深さ3m+++である。
このように構成し九本実施例の押出し型を使用して、材
質が12CrxテアVス鋼(SU8403 )で、直径
が32■fの両端平面の円柱状のビレット4から羽根部
1准を熱間押出し加工するという具体例によって、羽根
部1畠を熱間押出し加工する方法を説明する。
まず、ビレット4を1000〜1200G K加熱し九
のち、コンテナ3のダイ収納部3a内に挿入する。油圧
プレス(図示せず)のインナ9を下降させ、ポンチ2を
介して加工力を負荷し、ダイ5の羽根成形部5aの空間
にビレット4を押出す、このときの加工力は、ダイ5.
イジェクタ・ロッド6、受圧板7を介してベッド8で受
けられている。
2をコンテナ3外に移動させる。前記油圧プレスのノッ
クアウトシリンダで図示せず)を上昇させ、イジェクタ
・ロッド6でダイ5とビレット4をコンテナ3外に押出
し、ビレットをダイ5から離型すると、第5図に示すよ
うな、羽根部1mを有する、押出し後ビレット4Bが得
られる。
この第5図かられかるように、ビレット底部4bの材料
は、ポンチ2の頭部2mに凹部2bを設けl第4図参照
)ととKよシ、中央部へ積極的に流動する丸め、ビレッ
ト底部4bには、全くひけが生じない。
このときの加工力は約5Qtf、押出し加工時の断面減
少率は約80%であった。
なお、本実施例においては、ビレットとして、部2aの
凹部2bとなじむ凸部を予め形成したピレノ)4Cを使
用すれば、加工開始時にビレット4に曲げモーメントが
入らず、材料の流動がよシ均一になるという効果がある
さらに本実施例においては、ポンチ20頭部21に円弧
状の凹部2bを設は九が、凹部の形状は円弧状に@る吃
のではなく、円錐形状、その他でもよい。
t &%本実施例における押出し後ピレノ)4Bのビレ
ット底部4bの凸部(第5図参照)は、後工程ですえ込
むか、あるいは、ダブティール仕上げ加工時に研削によ
って除去して、ビレット底部を平坦にする。
第7図は、本発明の他の実施例に係るタービン・ブレー
ドの加工方法の実施に使用される押出し型の一例を示す
断面図、第8図は、第7図における分割ポンチとこれに
接続された油圧シリンダの詳細を示す拡大断面図、第9
図は、第7図に係る押出し型によってビレットを熱間押
出し加工するときの、押出し加工中における各リングポ
ンチの動電を説明するための要部断面図である。
第7図において、第3図と同一番号を付したものは同一
部分である。そして、11は、リング状の分割面で分割
され且つこの分割面に沿って互いに独立に移動しうる3
個のリングポンチ、すなわち、外周リングポンチ111
.中間リングボンデ11b<外径20■f)、中心リン
グポンチIIC(外径1OW/)からなる分割ポンチで
ある。12は、第8図に詳細を示すように、それぞれ外
周リングポンチ11a、中間リングポンチ11b、中心
リングポンチIICに接続され、前記各リングポンチを
独立に駆動することができる外周シリンダ12a、中間
シリンダ12b、中心シリンダ12Cを、7レームボツ
クス12dの内部に収納した油圧シリンダである。13
11,13b、13C(第6図には、131のみ図示)
は、各リングポンチlla、llb、IICの移動距離
を測定することができる測定センナ(たとえば、マグネ
スケールまたは電気式ダイアルゲージ)、14は、測定
センサ13a、13b、 13cからのデータに基づき
、油圧シリンダ12の各シリンダ12a。
12b、12Cに接続されたリングポンチIIJI。
11b、IICの移動量を制御することができるマイコ
ンである。
このように構成し九本実施例の押出し聾によって1円柱
状のビレット4(第3図に係る実施例と同−のビレット
)から羽根部を熱間押出し加工するときの、押出し加工
中における各リングポンチ11M、llb、11Cの動
きを、第9図を使用して説明する(押出し加工の手順は
、第3図に係るものと同一であるので、その記述を省略
する)。
第9図(51)は、押出し加工初期のリングポンチ11
M、flb、 11Cf)動きを示すものであシ、この
とき、外周リングポンチllaのみで負荷し、他のリン
グポンチllb、IICは後退(上昇)させておく、シ
たがって、ビレット4のビレット底部4bの材料は中央
部へ強制流入し、リングポンチ1tb、11cとの間の
空間に材料が盛如上がる。外周リングポンチ111が所
定の距離だけ下降すると、測定センサ131からのデー
タで、マイコン14から指令が出て、中間リングポンチ
1it)を下降させる。このとき、第9図に)に示すよ
うに、前記盛シ上がシ部の断面形状が近似円弧状になる
ように中間リングポンチflbで負荷する。第9図(C
)は、加工中期のもので1中心リングポンチIICによ
シビレット底部4bを加圧し、さきに中間リングポンチ
llbで加圧し鴫部分とほぼ面一になるまで加圧する。
第9図(d)は、加工終了時を示すものであり、リング
ポンチ11m。
11b、11:は加圧面を揃えて一体で下降し、ビレッ
ト底部4bはフラットになる。このとき、ビレット底部
4bにひけを発生することなく、羽根部1暑が押出し加
工される。
前記各リングポンチ111.llb、IICの動ttJ
:、測定*ンサiaa、iab、13Gのデータに基づ
き、マイコン14によって制御されるものである。
この実施例における加工力は、第3図に係る実施例と同
一条件で、外周りングポンf1111(D加工力約24
tf、中間リングポンチllbの加工力約1str、中
心リングポンチIICの加エカ約4tfであシ、最終段
階で一体成形するとき約50ifであった。
本実施例によれば、押出し加工初期に、外周リングポン
チllaによって、ビレット4の外周部のみ部分加圧す
るようにしたので、ビレット4へ曲げモーメントが入る
ことはなく、シたがってビレット4の端面に予め凸部を
形成しておかなくても、中央部への材料の流動が均一に
行われる。
また、#I5図に係る押出し後ビレット4Bと異な)、
押出し加工後に、ビレット底部に凸部を発生することが
ないので、その凸部を除去するための後加工を必要とし
ないという実用的な効果もある。
なお本実施例においては、3個のリングポンチ11JI
、llb、IICからなる分割ポンチ11を使用したが
、分割の個数は3個に限るものではなく、任意である。
以上説明し九各裏施例によれば、タービン・ブレードの
塑性加工化が可能と表シ、加工工数は従来の機械加工に
比較して約20%に低減し、且つ材料歩留りは約6倍向
上する。
以上詳細に説明したように本発明によれば、羽根部とダ
ブティール部とからなるタービン・ブレードの加工方法
において、ポンチを使用して、ビレットを熱間押出し加
工するとき、前記ポンチの頭部と接触するビレットの底
部近傍の材料を中央部に強制的に流動させるようにした
ので、材料の歩留シを向上させ、且つ大幅な加工工数の
低減を達成させる、タービン・ブレードの加工方法を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、タービン・ブレードの外観斜視図、第2図は
、従来のポンチを使用し負熱間押出し加工した場合の、
押出し後ビレットを示す断面図、第3図は、本発明の一
実施例に係るタービン・ブレードの加工方法の実施に使
用される押出し型の一例を示す断面図、第4図は、第3
図におけるポンチの詳細を示す拡大断面図、第5図は、
第3図に係る押出し型によって加工された押出し後ビレ
ットを示す拡大断面図、第6図は、ビレットの底部に、
ポンチの頭部の凹部となじむ凸部を形成したビレットを
示す断面図、第7図は、本発明の他の実施例に係るター
ビン・ブレードの加工方法の実施に使用される押出し型
の一例を示す断面図、第8図は、第7図における分割ポ
ンチとこれに接続された油圧シリンダの詳細を示す拡大
断面図、第9図は、第7図に係る押出しWEよってビレ
ットを熱間押出し加工するときの、押出し加工中におけ
る各リングポンチの動きを説明するための要部断面図で
ある。 1・・・タービン・ブレード、1a・・・羽根部、1b
・・・ダブティール部、2・・・ポンチ、21−・頭部
、2b・・・凹部、4,4C−・ビレット、11・・・
分割ポンチ、(ほか1名) ¥1 口 第2目 v、3  固 竿4刀 $7目 竿8目 l/cllた //a

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、羽根部とダブティール部とからなるタービン・ブレ
    ードの加工方法において、ポンチを使用して、ビレット
    を熱間押出し加工するとき、前記ポンチの頭一部と接触
    するビレットの底部近傍の材料を中央部に強制的に流動
    させるようにしたことを特徴とするタービン・ブレード
    の加工方法。 2、頭部に凹部を設けたポンチを使用して、ビレットを
    熱間押出し加工することにより、前記ビレットの底部近
    傍の材料を中央部に強制的に流動させるようにしたもの
    である特許請求の範囲第1項記載のタービン・ブレード
    の加工方法。 3、ビレットの底部に、ポンチの頭部に設けた凹部にな
    じむ凸部を予め形成したビレットを使用したものである
    特許請求の範囲第2項記載のタービン・ブレードの加工
    方法。 4、リング状の分割面で分割され且つこの分割面に沿っ
    て互いに独立に移動しうる複数個のりングポンチからな
    る分割ポンチを使用し、前記各リングポンチの移動量を
    制御しながらビレットを熱間押出し加工することにより
    、前記ビレットの底部近傍の材料を中央部に強制的に流
    動させるようにしたものである特許請求の範囲第1項記
    載のタービン・ブレードの加工方法。
JP9603981A 1981-06-23 1981-06-23 タ−ビン・プレ−ドの加工方法 Pending JPS58315A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4539601A (en) * 1980-08-20 1985-09-03 Canon Kabushiki Kaisha Portable video system
JPS6141866A (ja) * 1984-08-03 1986-02-28 トヨタ自動車株式会社 炉中冷却方法およびその装置
KR100402963B1 (ko) * 1995-07-05 2004-02-14 삼성테크윈 주식회사 가스터빈압축기의블레이드제조방법
US7867344B2 (en) * 2004-07-15 2011-01-11 Nippon Steel Corporation Hot pressing method for high strength member using steel sheet and hot pressed parts
RU2496598C2 (ru) * 2011-09-01 2013-10-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Способ изготовления штамповок лопаток переменного сечения с двумя хвостовиками

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