RU2467824C1 - Method of making set of gas turbine engine blade blanks - Google Patents

Method of making set of gas turbine engine blade blanks Download PDF

Info

Publication number
RU2467824C1
RU2467824C1 RU2011123766/02A RU2011123766A RU2467824C1 RU 2467824 C1 RU2467824 C1 RU 2467824C1 RU 2011123766/02 A RU2011123766/02 A RU 2011123766/02A RU 2011123766 A RU2011123766 A RU 2011123766A RU 2467824 C1 RU2467824 C1 RU 2467824C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blank
blade
cylindrical part
workpiece
gas turbine
Prior art date
Application number
RU2011123766/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Дрозденко
Геннадий Иванович Зубарев
Анатолий Яковлевич Денисов
Валерий Александрович Горелов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России)
Priority to RU2011123766/02A priority Critical patent/RU2467824C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467824C1 publication Critical patent/RU2467824C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming and may be used for making blades of, for example, gas turbine engine compressors used in aircraft engineering power engineering. Tube-shape blank is preliminary forged. Said blank has cylindrical part with wall thickness making, at least, blade root maximum thickness. One of blank bases is shaped to equilateral polygon with side width and height making, at least, blade, butt maximum thickness and height. Then, cutouts are made on tube cylindrical part, along its axis. Then said part is shaped to tape by isothermal forging. Additional cutouts are made on blank tapered part parallel with said base plate. Now, blank parts with cutouts are gaged and twisted to preset blade body twist angle and profile.
EFFECT: expanded process performances, higher quality.
5 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к способам изготовления заготовок лопаток, например, компрессора ГТД, и может быть использовано в авиационной промышленности и энергомашиностроении.The invention relates to the processing of metals by pressure, and in particular to methods of manufacturing blanks for blades, for example, a gas turbine compressor, and can be used in the aviation industry and power engineering.

Известен способ изготовления заготовки лопатки газотурбинного двигателя, включающий выдавливание заготовки в виде двутаврового профиля (патент РФ №2254200, В21К 3/04, 20.06.2005).A known method of manufacturing a blank of a blade of a gas turbine engine, including extruding the blank in the form of an I-beam profile (RF patent No. 2254200, BK 3/04, 06/20/2005).

Однако данный способ не позволяет обрабатывать заготовки лопаток совместно, а также при изготовлении необходимо сложное прокатное оборудование.However, this method does not allow to process the blanks of the blades together, as well as in the manufacture of complex rolling equipment is necessary.

Также известен способ изготовления заготовки лопатки компрессора ГТД, включающий выдавливание заготовки, горячую штамповку с последующей обрезкой облоя, виброабразивную обработку, термообработку и холодную штамповку (см. В.В.Крымов, Ю.С.Елисеев, К.И.Зудин. «Производство лопаток газотурбинных двигателей», Москва, Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002, стр.83).Also known is a method of manufacturing a blank for a compressor GTE blade, including squeezing the blank, hot stamping followed by trimming the flake, vibration abrasive treatment, heat treatment and cold stamping (see V.V. Krymov, Yu.S. Eliseev, K.I. Zudin. “Production blades of gas turbine engines ”, Moscow, Mechanical Engineering / Mechanical Engineering-Flight, 2002, p. 83).

Недостатками известного способа является низкая производительность, низкий коэффициент использования материала.The disadvantages of this method is the low productivity, low utilization of the material.

Однако из всех известных источников не известен способ, позволяющий получить единый блок заготовок лопаток, которые подвергаются окончательной обработке без разделения на отдельные заготовки.However, from all known sources, a method is not known that allows to obtain a single block of blade blanks, which are subjected to final processing without separation into separate blanks.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение технологичности процесса изготовления блока заготовок лопаток, а также повышение качества получаемого блока заготовок лопаток.The technical result of the claimed invention is to increase the manufacturability of the manufacturing process of a block of blade blanks, as well as improving the quality of the resulting block of blade blanks.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления заготовки блока лопаток газотурбинного двигателя, при котором предварительной штамповкой получают заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть с толщиной стенки не менее заданной максимальной толщины пера лопатки, и одно из оснований, выполненное в виде равностороннего многоугольника, сторона которого имеет ширину и высоту не менее заданной максимальной толщины и высоты хвостовика лопатки, выполняют прорези на цилиндрической части трубы вдоль ее оси, придают цилиндрической части заготовки коническую форму путем ее повторной изотермической штамповки, на которой выполняют дополнительные прорези параллельно плоскости упомянутого основания заготовки, после чего проводят калибровку и закручивание прорезанных частей заготовки для формирования профиля и угла закрутки пера каждой лопатки.The specified technical result is achieved in that in a method for manufacturing a blank of a block of blades of a gas turbine engine, in which preliminary stamping produces a blank in the form of a pipe having a cylindrical part with a wall thickness of at least a predetermined maximum thickness of the blade feather, and one of the bases made in the form of an equilateral polygon the side of which has a width and a height of at least a predetermined maximum thickness and height of the shank of the blade, cuts are made on the cylindrical part of the pipe along its axis, they give the cylindrical part of the workpiece a conical shape by repeated isothermal stamping, on which additional slots are made parallel to the plane of the base of the workpiece, after which the calibrated and twisted cut parts of the workpiece are formed to form the profile and the twist angle of the feather of each blade.

Предложенное изобретение позволяет получить заготовку блока лопаток, которые затем подвергают окончательной обработке без разделения на отдельные заготовки. Все это позволяет повысить технологичность процесса изготовления лопаток путем его упрощения, повышения производительности и снижения расходных материалов, а также повысить качество получаемой заготовки блока лопаток за счет уменьшения количества операций, необходимых для ее изготовления (по сравнению с количеством операций для изготовления каждой заготовки лопатки в отдельности).The proposed invention allows to obtain a blank block of blades, which are then subjected to final processing without separation into individual blanks. All this allows us to increase the manufacturability of the process of manufacturing the blades by simplifying it, increasing productivity and reducing consumables, and also improving the quality of the resulting workpiece block blades by reducing the number of operations required for its manufacture (compared with the number of operations for the manufacture of each blank blade separately )

Первоначальную заготовку в виде трубы, имеющую цилиндрическую часть и одно из оснований в виде равностороннего многоугольника, получают из стандартного сортамента (пруток, круг).An initial blank in the form of a pipe having a cylindrical part and one of the bases in the form of an equilateral polygon is obtained from a standard assortment (bar, circle).

Количество получаемых лопаток в заготовке может быть различным (пять и более единиц в блоке) в зависимости от требуемого их количества.The number of blades obtained in the workpiece can be different (five or more units in a block), depending on their required number.

На фиг.1 показана заготовка (в нескольких видах) после ее предварительной штамповки;Figure 1 shows the workpiece (in several forms) after its preliminary stamping;

на фиг.2 показана заготовка (в нескольких видах) с выполненными прорезями на цилиндрической части;figure 2 shows the workpiece (in several forms) with slots made on the cylindrical part;

на фиг.3 показана заготовка (в нескольких видах) после придания ей конической формы;figure 3 shows the workpiece (in several forms) after giving it a conical shape;

на фиг.4 показана заготовка (в нескольких видах) после выполнения на ней дополнительных прорезей;figure 4 shows the workpiece (in several forms) after completing additional slots;

на фиг.5 показана заготовка (в нескольких видах) после проведения калибровки и закручивания прорезанных частей заготовки.figure 5 shows the workpiece (in several forms) after calibration and twisting of the cut parts of the workpiece.

Способ осуществляется следующим образом (реализация способа рассмотрена на примере изготовления заготовки блока лопаток компрессора газотурбинного двигателя из титанового сплава ВТ9).The method is as follows (the implementation of the method is considered on the example of manufacturing a blank of a block of compressor blades of a gas turbine engine made of VT9 titanium alloy).

Пруток (круг) заданных размеров (размеры определяются из неизменности объема материала) нагревают в печи до температуры ТПП=20…40°С, подают в предварительно подогретый до 350°С штамп гидравлического горизонтального пресса усилием 20000 тс. Осуществляют высадку металла прутка в матрице, имеющей форму цилиндра с многоугольным основанием. Получаем заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть 1 толщиной s, высотой L и основание 2, выполненное в виде равностороннего многоугольника, каждая сторона которого выполнена с длиной В, шириной W, высотой Н (см. фиг.1). Количество сторон основания 2 соответствует необходимому количеству заготовок лопаток в блоке. Размеры основания 2 определяются на основе размеров хвостовика лопатки с учетом припуска на обработку.A bar (circle) of a given size (dimensions are determined from the invariance of the volume of material) is heated in a furnace to a temperature of TPP = 20 ... 40 ° C, fed to a stamp of a horizontal hydraulic press pre-heated to 350 ° C with a force of 20,000 tf. The metal of the rod is disembarked in a cylinder-shaped matrix with a polygonal base. We get the workpiece in the form of a pipe having a cylindrical part 1 of thickness s, height L and base 2, made in the form of an equilateral polygon, each side of which is made with a length B, width W, height H (see figure 1). The number of sides of the base 2 corresponds to the required number of blade blanks in the block. The dimensions of the base 2 are determined based on the dimensions of the shank of the blade with allowance for processing.

На полученной заготовке, на ее цилиндрической части 1, в одной плоскости с вершинами многоугольного основания 2, выполняют сквозные прорези 3 путем резки общеизвестными средствами (механическим, электроэрозионным или каким-либо другим способом). Прорези 3 выполняют вдоль центральной оси цилиндрической части 1, перпендикулярно плоскости основания 2. Прорези 3 (см. фиг.2) выполняют шириной h1 и длиной l1. Длина l1=L-(H+Δl), т.е. длина l1 каждой прорези 3 равна длине перпендикуляра, опущенного на цилиндрической части 1 заготовки от многоугольного равностороннего основания 2 до точки, находящейся на расстоянии Δl от среза цилиндрической части 1. Форма прорезей 3 зависит от выбора формообразующего инструмента.On the obtained workpiece, on its cylindrical part 1, in the same plane with the vertices of the polygonal base 2, through the slots 3 are made by cutting with well-known means (mechanical, electroerosive or in some other way). The slots 3 are performed along the central axis of the cylindrical part 1, perpendicular to the plane of the base 2. Slots 3 (see figure 2) are made of width h 1 and length l 1 . Length l 1 = L- (H + Δl), i.e. the length l 1 of each slot 3 is equal to the length of the perpendicular dropped on the cylindrical part 1 of the workpiece from the polygonal equilateral base 2 to a point located at a distance Δl from the cut of the cylindrical part 1. The shape of the slots 3 depends on the choice of the forming tool.

Далее цилиндрической части 1 заготовки придается коническая (чашеобразная) форма путем ее изотермической штамповки (см. фиг.3). При этом нагрев заготовки осуществляют до температуры 950…970°С, штампов - до температуры 920…950°С. Штамповка заготовки производится на гидравлическом прессе.Next, the cylindrical part 1 of the workpiece is attached to a conical (cup-shaped) shape by isothermal stamping (see figure 3). In this case, the workpiece is heated to a temperature of 950 ... 970 ° C, stamps - to a temperature of 920 ... 950 ° C. Stamping of the workpiece is done on a hydraulic press.

Следующей операцией является выполнение дополнительных сквозных прорезей 4 (см. фиг.4) на полученной части заготовки конической формы (в месте предполагаемого сопряжения перемычки и пера лопатки). Сквозные технологические прорези 4 получают общеизвестными средствами (механическим, электроэрозионным или каким-либо другим способом), параллельно плоскости основания 2. Прорези 4 выполняют длиной l2 и шириной h2. Данные прорези 4 позволяют свободно деформироваться предполагаемому перу лопатки относительно большего основания 5 заготовки.The next operation is to perform additional through-slots 4 (see Fig. 4) on the obtained part of the billet of a conical shape (in the place of the supposed conjugation of the jumper and feather of the blade). Through technological slots 4 are obtained by well-known means (mechanical, electrical discharge or in some other way), parallel to the plane of the base 2. Slots 4 are made of length l2 and width h2. These slots 4 allow the alleged feather of the blade to deform freely relative to the larger base 5 of the workpiece.

Последний этап - придание частям заготовки формы, близкой по размерам к профилю лопатки (см. фиг.5). Для этого заготовку деформируют изотермической штамповкой, проводят калибровку и закручивание профилей лопаток. При этом нагрев заготовки осуществляют до температуры 950…970°С, штампов - до температуры 920…950°С. Калибровка и закручивание производится на гидравлическом прессе. Угол закрутки и профиль пера лопатки формируются штамповочным инструментом.The last stage is to give the parts of the workpiece a shape close in size to the profile of the blade (see figure 5). To do this, the workpiece is deformed by isothermal stamping, calibration and twisting of the blade profiles are carried out. In this case, the workpiece is heated to a temperature of 950 ... 970 ° C, stamps - to a temperature of 920 ... 950 ° C. Calibration and twisting is done on a hydraulic press. The swirl angle and the feather profile of the blade are formed by a stamping tool.

После калибровки и закручивания блок заготовок лопаток имеет набор общих мест базирования (баз), что позволяет осуществить дальнейшую окончательную обработку любым способом (механическая обработка, ЭХО и т.д.) полученных лопаток в блоке совместно.After calibration and twisting, the block of blade blanks has a set of common basing places (bases), which allows further final processing in any way (machining, ECHO, etc.) of the obtained blades in the block together.

В примере конкретной реализации толщина s цилиндрической части 1 блока заготовок лопаток равна заданной максимальной толщине пера лопатки с припуском на обработку, ширина W многоугольного основания равна заданной максимальной толщине хвостовика лопатки с припуском на обработку. Цилиндрическую часть 1 блока заготовок разделяют на фрагменты длиной, равной длине стороны многоугольного равностороннего основания блока заготовок хвостовика лопатки или длине хвостовика лопатки с припуском на обработку. Ширина h1 и длина l1 прорезей определяются из величины припуска на обработку. Высота блока заготовок определяется из объема, количества лопаток в блоке заготовок и припуска на обработку. Такое выполнение позволяет обеспечить точную штамповку лопаток с максимальным коэффициентом использования металла и минимальными припусками на дальнейшую обработку. Признак формулы изобретения «не менее» включает в себя допуски на размеры и припуски на обработку в соответствии с ОСТ 1.41717-78 «Заготовки лопаток штампованные. Допуски на размеры и припуски на обработку». Таким образом, верхняя граница признака «не менее» ограничена регламентируемыми в зависимости от класса точности изготовления требованиями.In an example of a specific implementation, the thickness s of the cylindrical part 1 of the block of blade blanks is equal to the specified maximum thickness of the blade feather with a machining allowance, the width W of the polygonal base is equal to the specified maximum thickness of the blade shaft with a machining allowance. The cylindrical part 1 of the block of blanks is divided into fragments with a length equal to the length of the side of the polygonal equilateral base of the block of blanks of the shank of the blade or the length of the shank of the blade with a machining allowance. The width h 1 and the length l 1 of the slots are determined from the size of the allowance for processing. The height of the block blanks is determined from the volume, the number of blades in the block blanks and the allowance for processing. This embodiment allows for accurate stamping of the blades with a maximum metal utilization rate and minimal allowances for further processing. The attribute of the claims “no less than” includes tolerances for dimensions and processing allowances in accordance with OST 1.41717-78 “Blade blanks are stamped. Dimensional tolerances and machining allowances. ” Thus, the upper boundary of the “no less” sign is limited by requirements that are regulated depending on the accuracy class of manufacture.

Указанные обозначения - ширина хвостовика, максимальная толщина хвостовика, максимальная толщина пера лопатки и т.д. выбраны с учетом их определения, указанного в книге В.В.Крымов, Ю.С.Елисееев, К.И.Зудин. «Производство лопаток газотурбинных двигателей», Москва, Машиностроение / Машиностроение-Полет, 2002, стр.12-19, 23.The indicated designations are the width of the shank, the maximum thickness of the shank, the maximum thickness of the feather blade, etc. selected taking into account their definitions specified in the book by V.V. Krymov, Yu.S. Eliseev, K.I. Zudin. “Production of gas turbine engine blades”, Moscow, Mechanical Engineering / Mechanical Engineering-Flight, 2002, pp. 12-19, 23.

Claims (1)

Способ изготовления заготовки блока лопаток газотурбинного двигателя, характеризующийся тем, что предварительной штамповкой получают заготовку в виде трубы, имеющей цилиндрическую часть с толщиной стенки не менее заданной максимальной толщины пера лопатки, и одно из оснований, выполненное в виде равностороннего многоугольника, сторона которого имеет ширину и высоту не менее заданной максимальной толщины и высоты хвостовика лопатки, выполняют прорези на цилиндрической части трубы вдоль ее оси, придают цилиндрической части заготовки коническую форму путем ее повторной изотермической штамповки, на которой выполняют дополнительные прорези параллельно плоскости упомянутого основания заготовки, после чего проводят калибровку и закручивание прорезанных частей заготовки для формирования профиля и угла закрутки пера каждой лопатки. A method of manufacturing a blank of a block of blades of a gas turbine engine, characterized in that the preliminary stamping produces a blank in the form of a pipe having a cylindrical part with a wall thickness of at least a predetermined maximum thickness of the blade feather, and one of the bases made in the form of an equilateral polygon, the side of which has a width and a height of not less than a specified maximum thickness and height of the shank of the blade, cuts are made on the cylindrical part of the pipe along its axis, attach to the cylindrical part of the workpiece onicheskuyu form by isothermal forging its retransmission, which operate more slits parallel to the plane of said base billet, followed by calibration and twisting slotted portions of the workpiece to form the profile and the twist angle of each blade pen.
RU2011123766/02A 2011-06-14 2011-06-14 Method of making set of gas turbine engine blade blanks RU2467824C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123766/02A RU2467824C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method of making set of gas turbine engine blade blanks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011123766/02A RU2467824C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method of making set of gas turbine engine blade blanks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467824C1 true RU2467824C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=49254795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011123766/02A RU2467824C1 (en) 2011-06-14 2011-06-14 Method of making set of gas turbine engine blade blanks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467824C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074559A (en) * 1975-11-25 1978-02-21 United Technologies Corporation Forging method
JPS5997734A (en) * 1982-11-27 1984-06-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Forming method of impeller for centrifugal compressor
RU1804945C (en) * 1991-03-21 1993-03-30 Институт проблем сверхпластичности металлов Method for manufacturing disk with centrifugal machine working blade-type blanks
RU2016693C1 (en) * 1992-11-24 1994-07-30 Московский научно-технический центр "Аверт" Method for making stamped impellers of turbines with blades of intricate aerodynamic configuration and die for carrying out the method
RU2219012C1 (en) * 2002-04-10 2003-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" Method of production of axial diagonal articles like wheels with blades
EP1495819B1 (en) * 2003-07-08 2009-03-18 Borgwarner, Inc. Process for manufacturing forged titanium compressor wheel

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4074559A (en) * 1975-11-25 1978-02-21 United Technologies Corporation Forging method
JPS5997734A (en) * 1982-11-27 1984-06-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Forming method of impeller for centrifugal compressor
RU1804945C (en) * 1991-03-21 1993-03-30 Институт проблем сверхпластичности металлов Method for manufacturing disk with centrifugal machine working blade-type blanks
RU2016693C1 (en) * 1992-11-24 1994-07-30 Московский научно-технический центр "Аверт" Method for making stamped impellers of turbines with blades of intricate aerodynamic configuration and die for carrying out the method
RU2219012C1 (en) * 2002-04-10 2003-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" Method of production of axial diagonal articles like wheels with blades
EP1495819B1 (en) * 2003-07-08 2009-03-18 Borgwarner, Inc. Process for manufacturing forged titanium compressor wheel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109622849A (en) A kind of shaft forgings blind hole is radially swaged forging and radial swaging apparatus
CN1830596A (en) Method for processing metal slug, apparatus and method for implementing the same
CN109676069B (en) Precision forging method for nozzle shell
CN110941900B (en) Blade forging prefabricated blank design method capable of accurately controlling material flow distribution
CN111112529A (en) Method and device for forming step shaft die forging with flange plate in middle
EP3096418A1 (en) A cold forming method for forming power pins and a power pin formed thereof
RU2467824C1 (en) Method of making set of gas turbine engine blade blanks
CN105328112B (en) A kind of big manufacturing process assembled than titanium alloy upset part
JP2018051615A (en) Die for hot forging and hot forging method
CN111659846A (en) Forging method for homogenizing GH141 special-shaped ring forging grains
RU2446909C2 (en) Method of producing cartridge cases for small arms
US10239113B2 (en) Net shaped forging for fluid ends and other work pieces
RU2291755C2 (en) Sized forged pieces producing method and tool for performing the same
RU2254200C1 (en) Blank of blade making method
CN105598350B (en) A kind of forging technology of Nimonic101 alloy vanes forging
RU2625385C2 (en) Method of manufacturing punched billets of close-loaded blades from a two-phase titanium alloy
WO2015050013A1 (en) Pre-formed body for turbine blade and turbine blade manufacturing method
JP2016196026A (en) Hot forging mold and hot forging method
Olejnik et al. Backward extrusion using micro-blanked aluminium sheet
RU2486275C1 (en) Method to produce ultra-fine grain blank of gte blade of titanium alloys
GB868989A (en) Improved method for the production of blades for gas turbines or compressors
RU2366530C1 (en) Method of fabrication of hollow blade
RU2759281C1 (en) Method for manufacturing semi-hollow rod step parts
Antoshchenkov et al. Computer simulation of axisymmetric upsetting
AU2020102626A4 (en) Design of Progressive Tools

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210329