RU2548834C1 - Method of making hollow blower blade - Google Patents

Method of making hollow blower blade Download PDF

Info

Publication number
RU2548834C1
RU2548834C1 RU2013144540/02A RU2013144540A RU2548834C1 RU 2548834 C1 RU2548834 C1 RU 2548834C1 RU 2013144540/02 A RU2013144540/02 A RU 2013144540/02A RU 2013144540 A RU2013144540 A RU 2013144540A RU 2548834 C1 RU2548834 C1 RU 2548834C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blanks
package
matrix
diffusion welding
halves
Prior art date
Application number
RU2013144540/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013144540A (en
Inventor
Радик Рафикович МУЛЮКОВ
Александр Александрович Иноземцев
Сергей Петрович Павлинич
Сергей Александрович ХАРИН
Ринат Владикович САФИУЛЛИН
Ирек Усманович Манапов
Михаил Александрович МОРОЗОВ
Алексей Анатольевич КРУГЛОВ
Вадим Геннадьевич Трифонов
Сергей Илларионович Перепелица
Артур Ринатович Сафиуллин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН)
Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН), Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем сверхпластичности металлов Российской академии наук (ИПСМ РАН)
Priority to RU2013144540/02A priority Critical patent/RU2548834C1/en
Publication of RU2013144540A publication Critical patent/RU2013144540A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2548834C1 publication Critical patent/RU2548834C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metal forming, particularly, to production of hollow articles with the help of diffusion welding. Blanks of skin and filler are made. Note here that separate ledges are produced on outer surface of one or both blanks to make thereof the article structural elements while continuous ledge is made in perimeter of working zone of one or both blanks. Then, blanks are assembled in a pack to be arranged between halves of female die so that blank working zone is located between appropriate halves. Pack working zone is compressed between die halves to heat said pack and to feed working fluid in closed chamber composed between die half and pack to develop pressure required for diffusion welding.
EFFECT: higher quality of joint.
6 cl, 5 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления с использованием диффузионной сварки полого изделия, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя, а также имеющего на внешней поверхности одной или обеих обшивок выступающие конструктивные элементы. Характерным представителем таких изделий является полая вентиляторная лопатка газотурбинного двигателя, далее просто вентиляторная лопатка, у которой на внешней поверхности обеих обшивок имеются конструктивные элементы, образующие замковую часть лопатки, с помощью которой лопатка крепится к ступице вентилятора.The invention relates to the field of metal forming, and more particularly to methods of manufacturing using diffusion welding of a hollow product consisting of skins and forming stiffening ribs of a filler, as well as protruding structural elements on the outer surface of one or both skins. A typical representative of such products is a hollow fan blade of a gas turbine engine, then simply a fan blade, on which on the outer surface of both skins there are structural elements that form the castle part of the blade, with which the blade is attached to the hub of the fan.

Наиболее широкое применение способ может найти в авиационном двигателестроении.The most widely used method can be found in aircraft engine manufacturing.

Одной из основных операций способа изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки является диффузионная сварка, в ходе которой листовые заготовки обшивок и заполнителя собираются в пакет и соединяются между собой в определенных местах. После сверхпластической формовки крайние заготовки образуют обшивки изделия, а средняя заготовка - заготовка заполнителя, значительно более тонкая, чем крайние заготовки, образует ребра жесткости.One of the main operations of the method of manufacturing a hollow product such as a fan blade is diffusion welding, during which the sheet blanks of the skin and aggregate are collected in a bag and connected to each other in certain places. After superplastic forming, the outermost blanks form the skin of the product, and the middle blank, the filler blank, which is much thinner than the outermost blanks, forms stiffeners.

Конфигурация ребер жесткости, образующихся при сверхпластической формовке, определяется рисунком покрытия, препятствующего на определенных участках поверхности заготовок их соединению при диффузионной сварке. Рисунок с высокой точностью наносят на поверхности заготовок перед их соединением диффузионной сваркой.The configuration of the stiffeners formed during superplastic forming is determined by the coating pattern, which prevents them from joining in certain parts of the surface of the workpieces during diffusion welding. The drawing is applied with high accuracy on the surface of the workpieces before they are joined by diffusion welding.

Заготовка заполнителя изготавливается, как правило, из плоской листовой заготовки, подвергающейся перед сваркой минимальной механической обработке резанием, а именно только шлифованию и/или полированию. Заготовки же обшивок, изготовленные из толстого листа, подвергаются перед сваркой формоизменению, при этом на внешней поверхности заготовок обшивок выполняются достаточно массивные выступы, из которых впоследствии формируются конструктивные элементы изделия. Выступы могут быть выполнены на одной или обеих заготовках обшивок. Также на внешней поверхности одной или обеих заготовок обшивок могут выполняться технологические выступы. В случае изготовления вентиляторной лопатки технологический выступ выполняется на обеих заготовках обшивок так же, как выступ, предназначенный для формирования замковой части лопатки. Технологические выступы служат для осуществления захвата периферийной части лопатки в процессе придания лопатке аэродинамического профиля [1, 2, 3]. Технологические выступы впоследствии удаляются обработкой резанием.The filler blank is made, as a rule, from a flat sheet blank, which is subjected to minimal machining by welding before welding, namely, only grinding and / or polishing. The blanks of the claddings made of a thick sheet are subjected to shaping before welding, while on the outer surface of the blanks of the cladding quite massive protrusions are made, from which the structural elements of the product are subsequently formed. The protrusions can be performed on one or both blanks of the skin. Also on the outer surface of one or both of the blanks of the skin can be performed technological protrusions. In the case of manufacturing a fan blade, the technological protrusion is performed on both blanks of the casing in the same way as the protrusion intended to form the locking part of the blade. Technological protrusions serve to capture the peripheral part of the blade in the process of imparting an aerodynamic profile to the blade [1, 2, 3]. Technological protrusions are subsequently removed by machining.

Выступы в заготовке обшивки могут быть сформированы посредством обработки резанием, а в некоторых случаях [4] обработкой давлением. Кроме того, во всех известных способах при изготовлении заготовок обшивок и заполнителя предусматривают выполнение по всему периметру заготовок технологической зоны, предназначенной для герметизации пакета заготовок, необходимой при сварке и в дальнейшем при сверхпластической формовке.The protrusions in the sheath blank can be formed by cutting, and in some cases [4] by pressure treatment. In addition, in all known methods in the manufacture of preforms of skin and aggregate, it is envisaged to carry out along the entire perimeter of the preforms a technological zone designed to seal the package of preforms necessary for welding and later for superplastic forming.

Специфика изготовления полых изделий типа вентиляторной лопатки, связанная с осуществлением диффузионной сварки и сверхпластической формовки, предполагает во всех известных способах изготовление заготовок обшивок и заполнителя преимущественно из титановых сплавов.The specifics of manufacturing hollow products such as fan blades, associated with the implementation of diffusion welding and superplastic molding, involves in all known methods the manufacture of blanks of skin and filler mainly from titanium alloys.

После диффузионной сварки заготовкам может быть придан аэродинамический профиль, включающий образование корыта и спинки лопатки, а также закрутку пера лопатки [1, 2, 3]. В некоторых случаях аэродинамический профиль заготовкам придается до диффузионной сварки [4]. Далее заготовки подвергаются сверхпластической формовке.After diffusion welding, the workpieces can be given an aerodynamic profile, including the formation of the trough and back of the scapula, as well as the twist of the feather of the scapula [1, 2, 3]. In some cases, the aerodynamic profile of the workpieces is attached before diffusion welding [4]. Further, the workpieces are subjected to superplastic molding.

В процессе диффузионной сварки заготовок обшивок и заполнителя должны соблюдаться условия, обеспечивающие равномерное распределение давления на участках заготовок, где отсутствует покрытие, препятствующее соединению заготовок, что, учитывая развитую площадь заготовок, становится возможным обеспечить только в случае использования давления газа. При использовании пресса для приложения давления вследствие возможных перекосов, в частности перекосов из-за неравномерного износа поверхности штампа, что ведет к отсутствию эквидистантности поверхностей заготовок и штампа, требуемая равномерность распределения давления не может быть достигнута и соответственно не может быть получено качественное соединение листовых заготовок. В значительной степени усугубляется этот недостаток наличием упомянутых выступов на внешней поверхности заготовок обшивок, поскольку в этом случае необходимо использование штампа с фигурной поверхностью, что даже в отсутствие износа поверхности штампа препятствует достижению требуемой эквидистантности поверхностей обеих частей штампа и заготовок обшивок.In the process of diffusion welding of blanks of skin and aggregate, conditions must be met that ensure a uniform pressure distribution in the sections of the blanks, where there is no coating that impedes the connection of the blanks, which, given the developed area of the blanks, becomes possible only if gas pressure is used. When using the press to apply pressure due to possible distortions, in particular distortions due to uneven wear on the surface of the stamp, which leads to a lack of equidistance on the surfaces of the workpieces and the stamp, the required uniformity of pressure distribution cannot be achieved and, accordingly, a high-quality connection of sheet blanks cannot be obtained. To a large extent, this drawback is aggravated by the presence of the said protrusions on the outer surface of the skin blanks, since in this case it is necessary to use a stamp with a figured surface, which even in the absence of wear on the surface of the stamp prevents the required equidistance between the surfaces of both parts of the stamp and the shell blanks.

В некоторых случаях использование пресса является вообще неприемлемым вследствие того, что аэродинамический профиль заготовкам придается до их соединения диффузионной сваркой [4].In some cases, the use of a press is generally unacceptable due to the fact that the aerodynamic profile of the workpieces is imparted to their joining by diffusion welding [4].

По указанным причинам пресс не используется для приложения сварочного давления при изготовлении полых изделий типа вентиляторной лопатки. Хотя известен способ изготовления изделия типа вентиляторной лопатки, в котором диффузионную сварку заготовок осуществляют, прикладывая давление пресса [5]. В этом способе сварка осуществляется через пластичные прокладки, что позволяет локализовать давление и сделать его в определенной степени независимым от площади и формы заготовок. Но деформация прокладок все равно протекает неоднородно, вследствие чего данный способ не нашел практического применения.For these reasons, the press is not used to apply welding pressure in the manufacture of hollow products such as a fan blade. Although a known method of manufacturing a product such as a fan blade, in which the diffusion welding of the workpieces is carried out by applying pressure of the press [5]. In this method, welding is carried out through plastic gaskets, which allows you to localize the pressure and make it to some extent independent of the area and shape of the workpieces. But the deformation of the gaskets still proceeds nonuniformly, as a result of which this method has not found practical application.

Известен способ изготовления полого изделия, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя, включающий операцию диффузионной сварки, предусматривающей приложение к пакету свариваемых заготовок давления газа через двухслойную мембрану [6]. Причем давление прикладывают с одной стороны пакета. В мембрану подают газ, при этом поддерживают включением насосной системы заданную величину вакуума между заготовками. В способе [6] мембрана воздействует на вставки, наличие которых предусмотрено конструкцией изделия. Под воздействием давления листовые заготовки привариваются друг к другу в местах расположения вставок, образуя ребра жесткости.A known method of manufacturing a hollow product, consisting of casing and forming a stiffener ribs filler, including the operation of diffusion welding, involving the application to the package of welded blanks of gas pressure through a two-layer membrane [6]. Moreover, pressure is applied on one side of the package. Gas is supplied to the membrane, while the set value of the vacuum between the workpieces is maintained by turning on the pump system. In the method [6], the membrane acts on the inserts, the presence of which is provided by the design of the product. Under the influence of pressure, sheet blanks are welded to each other at the locations of the inserts, forming stiffeners.

Однако если прикладывать давление с помощью мембраны для соединения листовых заготовок при изготовлении изделия типа вентиляторной лопатки [1, 2, 3] возникают проблемы, связанные с возможным, из-за развитой площади соединения, адгезионным схватыванием между поверхностями заготовки и мембраны. В этом случае мембрану приходится удалять механическим путем. При удалении мембраны на поверхности заготовки появляются царапины, что делает обязательной обработку резанием поверхности заготовки. Обработка резанием, особенно в случаях, когда приходится снимать достаточно большой слой металла с поверхности обшивки, приводит к перерезыванию волокон материала, что в свою очередь ухудшает эксплуатационные характеристики изделия в целом. Естественно, повторное использование мембраны при изготовлении изделия исключается.However, if you apply pressure using a membrane to connect sheet blanks in the manufacture of a product such as a fan blade [1, 2, 3], there are problems associated with the possible, due to the developed area of the joint, adhesive setting between the surfaces of the workpiece and the membrane. In this case, the membrane must be removed mechanically. When the membrane is removed, scratches appear on the surface of the workpiece, which makes it necessary to cut the surface of the workpiece. Cutting, especially in cases when it is necessary to remove a sufficiently large layer of metal from the surface of the skin, leads to the cutting of the fibers of the material, which in turn affects the performance of the product as a whole. Naturally, the reuse of the membrane in the manufacture of the product is excluded.

Промышленно применим известный способ изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки [1], в котором диффузионную сварку осуществляют посредством давления газа, используя для этого газостат. При этом соединению подвергаются плоские поверхности заготовок.A known method for manufacturing a hollow article such as a fan blade [1] is industrially applicable, in which diffusion welding is carried out by means of gas pressure using a gas thermostat. In this connection, the flat surfaces of the workpieces are exposed.

Газостат также используется в способе, когда соединению подвергаются заготовки, имеющие аэродинамический профиль [4].The gas thermostat is also used in the method when preforms having an aerodynamic profile are subjected to connection [4].

Газостат является весьма сложным как по конструкции, так и в эксплуатации, дорогостоящим устройством, и его использование оправдано при изготовлении больших партий изделий и в случае [4], когда иным образом давление к пакету заготовок приложено быть не может.The gas thermostat is very complex both in design and operation, an expensive device, and its use is justified in the manufacture of large batches of products and in the case [4], when otherwise pressure cannot be applied to the package of blanks.

Наконец, в некоторых способах, в том числе в отмеченных выше способах [3, 4], на внутренней поверхности заготовок обшивок имеются выступы и пазы. При осуществлении диффузионной сварки в газостате, когда давление прикладывается с обеих сторон пакета заготовок, на внешней поверхности заготовок обшивок образуются складки. Складки на поверхности заготовки обшивки, образующей спинку лопатки, разглаживаются в ходе операции сверхпластической формовки. Складки же на внешней поверхности обшивки, образующей корыто лопатки, разгладиться не могут, и их приходится удалять обработкой резанием, что является достаточно трудоемкой операцией, поскольку лопатка уже имеет аэродинамический профиль. Кроме того, требуется дополнительный припуск на толщину обшивки для осуществления такой обработки. И, как уже отмечалось выше, обработка резанием ухудшает эксплуатационные характеристики изделия в целом. Здесь необходимо отметить, что именно корыто является самой ответственной и нагруженной частью аэродинамического профиля лопатки. Поэтому в рассматриваемом случае предпочтительно давление к пакету заготовок прикладывать только с одной стороны пакета, а именно со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки.Finally, in some methods, including the methods mentioned above [3, 4], there are protrusions and grooves on the inner surface of the skin blanks. When performing diffusion welding in a gas bath, when pressure is applied from both sides of the package of blanks, folds are formed on the outer surface of the blanks of the skin. The folds on the surface of the sheathing blank forming the blade back are smoothed out during the superplastic molding operation. The folds on the outer surface of the sheathing forming the trough of the blade cannot be smoothed out, and they have to be removed by machining, which is a rather time-consuming operation, since the blade already has an aerodynamic profile. In addition, an additional allowance for the thickness of the skin is required to carry out such processing. And, as noted above, cutting processing affects the performance of the product as a whole. It should be noted here that it is the trough that is the most responsible and loaded part of the aerodynamic profile of the scapula. Therefore, in the case under consideration, it is preferable to apply pressure to the package of blanks from only one side of the package, namely from the side of the blank of the skin forming the back of the blade.

Несмотря на образование складок, в способе [4], как уже отмечалось, иным, чем с использованием газостата, образом давление к пакету заготовок приложено быть не может. Тогда как в известном способе [3] становится возможным прикладывать давление газа при сварке со стороны заготовки, образующей спинку лопатки, поскольку операция диффузионной сварки предшествует операции придания пакету заготовок аэродинамического профиля. В способе для этого даны рекомендации использовать гибкую мембрану. Однако использование мембраны при изготовлении даже относительно небольшой партии деталей представляется не технологичным по причинам, рассмотренным выше. Устранение мембраны требует обработки резанием поверхности обшивок, хотя и в меньшей степени, чем при устранении складок на поверхности корыта. Но, так или иначе, проведение такой операции с позиций сохранения качества изделия является нежелательным при изготовлении изделий типа вентиляторной лопатки.Despite the formation of folds, in the method [4], as already noted, in a different way than using a gas thermostat, pressure cannot be applied to the package of blanks. Whereas in the known method [3], it becomes possible to apply gas pressure during welding from the side of the workpiece forming the blade back, since the diffusion welding operation precedes the operation of imparting an aerodynamic profile to the package of workpieces. In the method for this, recommendations are made to use a flexible membrane. However, the use of a membrane in the manufacture of even a relatively small batch of parts does not seem to be technologically advanced for the reasons discussed above. The elimination of the membrane requires processing by cutting the surface of the skin, although to a lesser extent than when removing wrinkles on the surface of the trough. But, one way or another, carrying out such an operation from the standpoint of maintaining product quality is undesirable in the manufacture of products such as a fan blade.

Известен способ изготовления полого изделия, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя с использованием диффузионной сварки [7], в котором диффузионная сварка осуществляется в специальной вакуумной установке. Способ в части, касающейся диффузионной сварки, включает следующие операции:A known method of manufacturing a hollow product, consisting of casing and forming the stiffening ribs of the filler using diffusion welding [7], in which diffusion welding is carried out in a special vacuum installation. The method in terms of diffusion welding includes the following operations:

- изготовление заготовок обшивок и заполнителя с образованием по всему их периметру технологической зоны;- the manufacture of blanks of skin and aggregate with the formation of a technological zone along their entire perimeter;

- сборку заготовок обшивок и наполнителя в пакет;- assembly of blanks of skin and filler in a package;

- установку пакета в половину матрицу с расположением технологической зоны пакета на выступе половины матрицы, выполненном по всему периметру половины матрицы, с образованием полости между пакетом и половиной матрицы. Пакет сверху накрывают второй половиной матрицы в виде нажимной плиты. Нажимная плита препятствует в процессе диффузионной сварки перемещению пакета под воздействием сварочного давления;- installation of the package in half the matrix with the location of the technological zone of the package on the ledge of the half of the matrix, made along the entire perimeter of half of the matrix, with the formation of a cavity between the package and half of the matrix. The package is covered from above with the second half of the matrix in the form of a pressure plate. The pressure plate prevents during the diffusion welding the movement of the package under the influence of welding pressure;

- загрузку матрицы с пакетом в установку для диффузионной сварки;- loading the matrix with the package in the installation for diffusion welding;

- создание в рабочей камере установки разрежения до (2…5)×10-3 Па;- creation in the working chamber of the rarefaction unit up to (2 ... 5) × 10 -3 Pa;

- нагрев матрицы с пакетом до заданной температуры диффузионной сварки и поддержание этой температуры в течение всего процесса диффузионной сварки заготовок друг с другом;- heating the matrix with the package to a predetermined temperature of diffusion welding and maintaining this temperature during the entire process of diffusion welding of the workpieces with each other;

- сжатие пакета в технологической зоне между половинами матрицы для герметизации полостей между заготовками обшивок и наполнителя и между пакетом и половинами матрицы;- compression of the package in the technological zone between the halves of the matrix to seal the cavities between the blanks of the skin and the filler and between the package and the halves of the matrix;

- диффузионную сварку заготовок обшивок и наполнителя по периметру и на участках, не покрытых материалом, препятствующим соединению заготовок, созданием в полости между пакетом и матрицей давления рабочей среды, 1,0…2,0 МПа, и выдержкой при указанном давлении в течение 1,5…2,5 часов. При этом в течение времени нагрева под сварку и непосредственно сварки имеется возможность удаления из полости между заготовками обшивок и заполнителя летучих компонентов материала, препятствующего соединению заготовок, для чего используется канал, предназначенный для подачи рабочей среды в эту полость на этапе формовки;- diffusion welding of blanks of skin and filler around the perimeter and in areas not covered with material that impedes the connection of the blanks, the creation of a working medium pressure in the cavity between the bag and the matrix, 1.0 ... 2.0 MPa, and holding at the specified pressure for 1, 5 ... 2.5 hours. At the same time, during the heating time for welding and directly welding, it is possible to remove from the cavity between the blanks the skin and the filler the volatile components of the material that impedes the connection of the blanks, for which a channel is used to supply the working medium to this cavity at the molding stage;

- сброс давления рабочей среды из полости между пакетом и матрицей для ее последующего вакуумирования до разрежения около 1,3 Па.- pressure relief of the working medium from the cavity between the package and the matrix for its subsequent evacuation to a vacuum of about 1.3 Pa.

Поверхности технологической зоны пакета, выступа половины матрицы и нажимной плиты должны сопрягаться без зазоров, что достигается выполнением всех сопрягаемых поверхностей плоскими.The surface of the technological zone of the package, the protrusion of the half of the matrix and the pressure plate must be mated without gaps, which is achieved by making all mating surfaces flat.

Используемое в данном способе приспособление в виде матрицы является простым по конструкции, приемы способа также отличаются простотой и эффективностью.The device in the form of a matrix used in this method is simple in design, the methods of the method are also simple and effective.

Кроме того, достоинством способа является то, что в течение времени нагрева под сварку и непосредственно сварки имеется возможность удаления из полости между заготовками обшивок и наполнителя летучих компонентов материала, препятствующего соединению заготовок. Отмеченное обстоятельство весьма положительно влияет на качество соединения, полученного диффузионной сваркой за счет уменьшения количества пор в зоне соединения.In addition, the advantage of the method is that during the heating time for welding and directly welding, it is possible to remove from the cavity between the blanks the skin and the filler of the volatile components of the material that impedes the connection of the blanks. This circumstance has a very positive effect on the quality of the joints obtained by diffusion welding by reducing the number of pores in the joint zone.

С использованием этой же матрицы можно осуществить операцию сверхпластической формовки некоторых изделий, в частности изделий, не имеющих аэродинамического профиля, путем подачи рабочей среды между заготовками обшивок и заполнителя, что предусмотрено рассматриваемым способом.Using the same matrix, it is possible to carry out the operation of superplastic molding of some products, in particular products that do not have an aerodynamic profile, by supplying a working medium between the blanks of the skin and the aggregate, which is provided for by the considered method.

Однако при использовании известного способа для изготовления изделия типа вентиляторной лопатки, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя, когда заготовки обшивок имеют на внешней поверхности выступы, вновь возникают проблемы. А именно, для образования полости между пакетом и половиной матрицы становится необходимым по периметру половины матрицы выполнить фигурный выступ, причем с высокой точностью, необходимой для герметизации образующейся полости. При изготовлении заготовок обшивок отмеченные выступы формируются со значительным припуском, поскольку выступы под конструктивный элемент изделия, как-то замковую часть лопатки, впоследствии обрабатывается с высокой точностью резанием, а технологические выступы вообще удаляются. Вследствие отмеченного обстоятельства для различных заготовок припуски при выполнении указанных выступов варьируется в широких пределах. Поэтому при использовании рассматриваемого способа для изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки потребуется подгонка с высокой точностью конфигурации и размеров выступов на внешней поверхности заготовок обшивки под конфигурацию и размеры выступов половины матрицы. Кроме того, потребуется использование специального ложемента, размещаемого между выступами заготовки обшивки со стороны, противоположной той стороне, с которой подается давление. Ложемент предназначен для предотвращения в процессе диффузионной сварки перемещения пакета под воздействием сварочного давления. Использование ложемента, однако, не повлечет за собой заметного усложнения приемов способа и повышения трудоемкости по сравнению с подгонкой конфигурации и размеров выступов на внешней поверхности обшивки под конфигурацию и размеры выступов половины матрицы.However, when using the known method for manufacturing an article such as a fan blade consisting of casing and forming a stiffener of the aggregate, when the casing blanks have protrusions on the outer surface, problems again arise. Namely, for the formation of a cavity between the packet and half of the matrix, it becomes necessary to perform a curved protrusion along the perimeter of half the matrix, moreover, with high accuracy, necessary to seal the resulting cavity. In the manufacture of sheathing blanks, the marked protrusions are formed with a significant allowance, since the protrusions under the product structural element, such as the locking part of the blade, are subsequently machined with high precision and the technological protrusions are generally removed. Due to the aforementioned circumstance, for various blanks, the allowances during the execution of these protrusions varies widely. Therefore, when using the method in question for the manufacture of a hollow product such as a fan blade, it will be necessary to fit with high accuracy the configuration and dimensions of the protrusions on the outer surface of the skin blanks to the configuration and dimensions of the protrusions of the half of the matrix. In addition, you will need to use a special lodgement placed between the protrusions of the sheathing blank from the side opposite to the side from which the pressure is applied. The lodgement is designed to prevent during the diffusion welding the movement of the package under the influence of welding pressure. The use of the lodgement, however, will not entail a noticeable complication of the methods of the method and increase the complexity compared with fitting the configuration and dimensions of the protrusions on the outer surface of the skin to the configuration and dimensions of the protrusions of the half of the matrix.

Таким образом, известный способ, несмотря на простоту и экономичность используемого оборудования, а также достаточно высокое качество соединения, не может быть приспособлен для изготовления полых изделий типа вентиляторной лопатки без значительного повышения трудоемкости.Thus, the known method, despite the simplicity and cost-effectiveness of the equipment used, as well as a sufficiently high quality connection, cannot be adapted for the manufacture of hollow products such as a fan blade without a significant increase in complexity.

Также известный способ не может быть приспособлен для изготовления изделия типа лопатки из заготовок с плоскими соединяемыми поверхностями, когда предпочтительна подача давления с обеих сторон пакета заготовок.Also, the known method cannot be adapted for the manufacture of a product such as a blade from blanks with flat joined surfaces when pressure is preferred from both sides of the blank package.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является обеспечение возможности использования экономичной и простой операции диффузионной сварки известного способа изготовления полых изделий, позволяющей к тому же получить достаточно высокое качество соединения, в способе изготовления полых изделий типа вентиляторной лопатки без усложнения используемого оборудования и повышения трудоемкости способа.The problem to which the invention is directed, is to enable the use of an economical and simple diffusion welding operation of the known method for manufacturing hollow products, which also allows to obtain a sufficiently high quality connection in the method of manufacturing hollow products such as a fan blade without complicating the equipment used and increasing the complexity of the method .

Дополнительной задачей изобретения является дальнейшее упрощение оборудования, используемого для диффузионной сварки, при изготовлении полого изделия типа вентиляторной лопаткиAn additional object of the invention is to further simplify the equipment used for diffusion welding in the manufacture of a hollow product such as a fan blade

Технический результат изобретения заключается в использовании новых приемов способа, обеспечивающих возможность надежной герметизации полости, в которую подается рабочая среда для создания давления при диффузионной сварке, без изменения размеров и конфигурации заготовок обшивок. При этом в качестве обеих половин матрицы могут быть использованы плоские плиты. Кроме того, новые приемы позволяют при необходимости создавать давление рабочей среды как с одной, так и с обеих сторон пакета.The technical result of the invention is to use new methods of the method, providing the possibility of reliable sealing of the cavity into which the working medium is supplied to create pressure during diffusion welding, without changing the size and configuration of the skin blanks. Moreover, as both halves of the matrix can be used flat plates. In addition, new techniques allow, if necessary, to create a pressure of the working environment from both one and both sides of the package.

Заявляемый способ изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя, с использованием диффузионной сварки включает изготовление заготовок обшивок и заполнителя с выполнением по их периметру технологической зоны, сборку заготовок в пакет, размещение пакета между половинами матрицы с расположением технологической зоны заготовок между соответствующими плоскими поверхностями половин матрицы, сжатие технологической зоны пакета между половинами матрицы, нагрев пакета и подачу рабочей среды в замкнутую полость, образованную между половиной матрицы и пакетом, для создания давления, необходимого для диффузионной сварки заготовок.The inventive method of manufacturing a hollow product such as a fan blade, consisting of cladding and forming a stiffener of the filler, using diffusion welding, involves the manufacture of blanks of cladding and aggregate along the perimeter of the technological zone, assembling the blanks in a bag, placing the bag between the halves of the matrix with the location of the technological zone blanks between the corresponding flat surfaces of the halves of the matrix, compression of the technological zone of the package between the halves of the matrix, heating the pack and supplying a working medium in the closed cavity defined between the half die and the package to create pressure necessary for the diffusion welding of workpieces.

Способ отличается от известного способа тем, что при наличии на внешней поверхности одной или обеих заготовок обшивок отдельных выступов, в том числе выступов, предназначенных для формирования из них впоследствии конструктивных элементов изделия, по периметру технологической зоны соответственно одной или обеих заготовок обшивок выполняют сплошной выступ с плоской поверхностью, при этом высоту сплошного выступа выбирают равной или большей высоты уже имеющихся на заготовке отдельных выступов, заготовки обшивок и заполнителя собирают в пакет и размещают между половинами матрицы с образованием за счет наличия сплошного выступа замкнутой полости соответственно с одной или двух сторон пакета, причем при образовании двух полостей рабочую среду подают сразу в обе полости или только в одну полость, располагая в другой полости ложемент для фиксации пакета от перемещения под воздействием созданного давления. После операции диффузионной сварки пакет заготовок подвергают обработке резанием, оставляя на заготовках обшивок только упомянутые отдельные выступы.The method differs from the known method in that in the presence on the outer surface of one or both blanks of sheathing of individual protrusions, including protrusions intended to form subsequently structural elements of the product, a continuous protrusion is performed along the perimeter of the process zone of respectively one or both blanks of sheathing with a flat surface, while the height of the solid protrusion is chosen equal to or greater than the height of the individual protrusions already on the workpiece, the blanks of the skin and aggregate are collected the package and placed between the halves of the matrix with the formation due to the presence of a solid ledge of a closed cavity, respectively, on one or two sides of the package, and with the formation of two cavities, the working medium is fed directly into both cavities or only into one cavity, placing a lodgement in the other cavity for fixing the package from movement under the influence of the created pressure. After the diffusion welding operation, the package of blanks is subjected to cutting processing, leaving only the aforementioned individual protrusions on the blanks of the skin.

Поставленные задачи изобретения также решается в следующих случаях, когда:The objectives of the invention are also solved in the following cases when:

- при изготовлении вентиляторной лопатки с использованием заготовок обшивок, у которых поверхности, соединяемые с поверхностью заполнителя, являются плоскими, рабочую среду для создания давления, необходимого для диффузионной сварки заготовок, подают сразу в обе полости;- in the manufacture of a fan blade using blanks of casing, in which the surfaces connected to the surface of the aggregate are flat, the working medium to create the pressure required for diffusion welding of the blanks is served immediately in both cavities;

- при изготовлении вентиляторной лопатки с использованием заготовок обшивок, на внутренней поверхности которых имеются выступы и пазы, рабочую среду подают в полость, образованную между половиной матрицы и пакетом со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки;- in the manufacture of a fan blade using blanks of casing, on the inner surface of which there are protrusions and grooves, the working medium is fed into the cavity formed between half of the matrix and the package from the side of the casing blank forming the back of the blade;

- в качестве половин матрицы используют плоские плиты;- as the matrix halves use flat plates;

- между пакетом и половинами матрицы размещают технологические листы из титанового сплава, а давление рабочей среды при диффузионной сварке создают в полости между пакетом и технологическим листом;- between the package and the halves of the matrix are placed technological sheets of titanium alloy, and the pressure of the working medium during diffusion welding is created in the cavity between the package and the technological sheet;

- пакет после сборки герметизируют по контуру аргонодуговой сваркой.- the package after assembly is sealed along the circuit by argon arc welding.

Пояснение сущности изобретения.Explanation of the invention.

Выступ с плоской поверхностью в технологической зоне заготовок обшивки обеспечивает без соблюдения размерной точности при его выполнении и соответственно без всякой подгонки обработкой резанием сопряжение его поверхности с плоской поверхностью соответствующей половины матрицы при изготовлении первого и всех последующих изделий. Более того, при наличии упомянутого выступа в качестве половин матрицы могут быть использованы обычные плоские плиты. Использование в качестве половины матрицы плоской плиты, помимо всего прочего, позволяет максимально упростить и унифицировать используемое для диффузионной сварки оборудование при изготовлении изделий типа вентиляторной лопатки. Хотя в общем случае внутренняя поверхность половины матрицы, кроме поверхности, сопрягаемой с выступом заготовки обшивки, может быть любой формы, учитывая то обстоятельство, что заготовки при изготовлении некоторых изделий, в частности изделий, которым до сверхпластической формовки не придается какой-либо пространственный профиль, в частности аэродинамический профиль, могут в этой же матрице подвергаться сверхпластической формовке. При этом сопрягаемая с выступом заготовки обшивки поверхность матрицы может представлять собой выступ или фланец.The protrusion with a flat surface in the technological zone of the sheath blanks ensures that dimensional accuracy is not observed when it is performed and, accordingly, without any machining adjustment, coupling its surface with the flat surface of the corresponding half of the matrix in the manufacture of the first and all subsequent products. Moreover, in the presence of said protrusion, conventional flat plates can be used as halves of the matrix. The use of a flat plate as a half matrix, among other things, makes it possible to simplify and standardize the equipment used for diffusion welding in the manufacture of products such as a fan blade. Although in the general case the inner surface of half the matrix, except for the surface mating with the protrusion of the sheathing blank, can be of any shape, given the fact that the blanks in the manufacture of some products, in particular products that do not have any spatial profile prior to superplastic forming, in particular, the aerodynamic profile can undergo superplastic molding in the same matrix. In this case, the matrix surface mating with the protrusion of the sheathing blank may be a protrusion or flange.

Заготовки обшивок изготавливаются из листа, толщина которого обеспечивает формирование на поверхности заготовок обшивок выступов, предусмотренных конструкцией изделия и/или технологией его изготовления. Поэтому формирование сплошного выступа по периметру технологической зоны не связано с дополнительными затратами материала и с повышением трудоемкости изготовления изделия.Sheath blanks are made of sheet, the thickness of which ensures the formation on the surface of the blanks of the sheathing of the protrusions provided for by the design of the product and / or the technology of its manufacture. Therefore, the formation of a solid protrusion along the perimeter of the technological zone is not associated with additional material costs and with an increase in the complexity of manufacturing the product.

Ширину сплошного выступа выбирают из условия отсутствия его деформации под воздействием давления рабочей среды, за исключением естественно ширины отдельных выступов, уже имеющихся на заготовках обшивок.The width of the continuous protrusion is selected from the condition that it is not deformed under the influence of the working medium pressure, with the exception of the natural width of the individual protrusions already existing on the skin blanks.

Удаление части выступа после диффузионной сварки заготовок посредством обработки резанием является обязательной операцией, поскольку выступ будет препятствовать протеканию деформации в ходе операций придания полуфабрикату аэродинамического профиля и сверхпластической формовки, однако эта операция также не является сложной и трудоемкой.Removing part of the protrusion after diffusion welding of the workpieces by cutting is a mandatory operation, since the protrusion will prevent deformation from occurring during operations to give the semi-finished product an aerodynamic profile and superplastic molding, but this operation is also not complicated and time-consuming.

При изготовлении полой лопатки рекомендуется размещать между пакетом и половинами матрицы технологический тонкий лист из титанового сплава, который способствует более быстрой и эффективной герметизации образовавшейся полости при сжатии технологической зоны пакета между половинами матрицы, благодаря большей пластичности тонкого листа по сравнению с пластичностью заготовок обшивок. Большая пластичность тонкого листа обусловлена его более мелкозернистой структурой, сформированной в результате многократного металлургического передела. В дальнейшем технологический лист, соединенный диффузионной сваркой с выступом на заготовке обшивки, удаляется обработкой резанием.In the manufacture of a hollow blade, it is recommended to place a technological thin sheet of titanium alloy between the bag and the matrix halves, which contributes to a faster and more efficient sealing of the cavity formed during compression of the bag technological zone between the matrix halves, due to the greater ductility of the thin sheet compared to the ductility of the skin blanks. The greater ductility of a thin sheet is due to its finer-grained structure formed as a result of multiple metallurgical redistribution. Subsequently, the technological sheet connected by diffusion welding with a protrusion on the skin blank is removed by machining.

Возможно для такой же быстрой и эффективной герметизации использование вместо листовой заготовки только прокладки, вырезанной из тонкой листовой заготовки. Однако при использовании листа полезно используется абсорбирующая способность титана, проявляющаяся при нагреве и возрастающая с уменьшением размера зерен, по отношению к остаточному кислороду, который может остаться в герметичной полости между пакетом и половиной матрицы после ее вакуумирования.It is possible for the same quick and effective sealing to use instead of a sheet stock only a gasket cut from a thin sheet stock. However, when using the sheet, the absorbing ability of titanium, which manifests itself upon heating and increases with decreasing grain size, with respect to the residual oxygen, which can remain in the sealed cavity between the packet and half of the matrix after its evacuation, is useful.

Целесообразной является операция способа, заключающаяся в соединении составляющих пакета, включая заготовки обшивок и заполнителя, а также при их наличии технологический лист из титанового сплава и ложемент, по контуру аргонодуговой сваркой. В этом случае отпадает необходимость использования вакуумной установки, что еще более упрощает и удешевляет способ. Пакет, где между заготовками создан вакуум, размещают между половинами матрицы и прикладывают к матрице давление для сжатия технологической зоны пакета. Для сжатия технологической зоны пакета используют давление пресса. В дальнейшем при подаче рабочей среды в полость между пакетом и половиной матрицы последняя усилием пресса удерживается от перемещения.The method operation is expedient, which consists in connecting the components of the package, including the blanks of the skin and the aggregate, as well as in the presence of them a technological sheet of titanium alloy and a lodgement, along the circuit by argon-arc welding. In this case, there is no need to use a vacuum installation, which further simplifies and reduces the cost of the method. The package, where a vacuum is created between the blanks, is placed between the halves of the matrix and pressure is applied to the matrix to compress the technological zone of the package. To compress the technological area of the package using the pressure of the press. Subsequently, when the working medium is supplied into the cavity between the bag and half of the matrix, the last press force is kept from moving.

Изобретение поясняется графическим материалами, на которых представлено следующее:The invention is illustrated by graphic materials on which the following is presented:

Фиг.1 - схема осуществления операции диффузионной сварки заготовок при изготовлении полой вентиляторной лопатки.Figure 1 - diagram of the operation of diffusion welding of blanks in the manufacture of a hollow fan blade.

Фиг.2 - собранный пакет заготовок (вид сверху).Figure 2 - assembled package of blanks (top view).

Фиг.3 - фото собранного пакета заготовок перед диффузионной сваркой.Figure 3 - photo of the assembled package of blanks before diffusion welding.

Фиг.4 - фото пакета заготовок непосредственно после диффузионной сварки.Figure 4 - photo of a package of blanks immediately after diffusion welding.

Фиг.5 - фото пакета заготовок после диффузионной сварки с удаленным сплошным выступом в технологической зоне.Figure 5 - photo of a package of workpieces after diffusion welding with a removed continuous protrusion in the technological zone.

На фиг.1 показан собранный пакет заготовок, состоящий из заготовок заполнителя 1 и обшивок 2, 3. Заготовки обшивок 2, 3 выполнены с выступами 4, 5, предназначенными для формирования впоследствии замковой части лопатки, и технологическими выступами 6, 7. По всему периметру технологической зоны заготовки обшивки 2 выполнен сплошной выступ 8, а заготовки обшивки 3 - сплошной выступ 9. Поз. 10, 11 показаны технологические листы из титанового сплава, поз.12, 13 - половины матрицы в виде плоских плит. В полость 14, образованную между пакетом и половиной матрицы 12, в процессе диффузионной сварки подается рабочая среда - аргон для создания давления, необходимого для диффузионной сварки. В полости 15 располагают специальный ложемент 16. Рабочая среда - газ аргон подается между заготовкой обшивки и технологическим листом через канал 17, выполненный в заготовке обшивки 2. Каналы 17, 18, выполненные в заготовках обшивок 2, 3, используются также в процессе вакуумирования полостей 14, 15 перед диффузионной сваркой и сверхпластической формовкойFigure 1 shows the assembled package of blanks, consisting of blanks of aggregate 1 and sheaths 2, 3. The blanks of sheaths 2, 3 are made with protrusions 4, 5, intended to form subsequently the castle part of the blade, and technological protrusions 6, 7. All around the perimeter the technological zone of the sheathing blank 2 is made of a continuous protrusion 8, and the sheathing blanks 3 are made of a solid ledge 9. Pos. 10, 11 shows technological sheets of titanium alloy, pos.12, 13 - half of the matrix in the form of flat plates. In the cavity 14, formed between the package and half of the matrix 12, in the process of diffusion welding, a working medium is supplied - argon to create the pressure necessary for diffusion welding. A special lodgement 16 is placed in the cavity 15. Working medium — argon gas is supplied between the sheathing blank and the process sheet through a channel 17 made in the sheathing blank 2. Channels 17, 18 made in the sheathing blanks 2, 3 are also used in the process of evacuating the cavities 14 , 15 before diffusion welding and superplastic forming

На фиг.2 показана заготовка одной из обшивок, а именно заготовка 2 (вид сверху), где видно как проходит сплошной выступ 8 по периметру технологической зоны, объединяя отдельные выступы 4, 6 и образуя как бы короб. Поз.17 показан канал, выполненный в заготовке обшивки для подачи рабочей среды.Figure 2 shows the blank of one of the skins, namely blank 2 (top view), where you can see how the solid ledge 8 passes along the perimeter of the technological zone, combining the individual ledges 4, 6 and forming a box. Pos. 17 shows a channel made in the casing blank for supplying a working medium.

Короб далее будет закрыт сверху технологическим листом (см фиг.3).The box will then be closed on top of the technological sheet (see figure 3).

Способ в общем виде включает следующие операции:The method in General includes the following operations:

- изготовление заготовок заполнителя 1 и обшивок 2, 3 с образованием по всему их периметру технологической зоны, причем на заготовках обшивок технологическая зона выполняется со сплошным выступом 8, 9;- the manufacture of filler blanks 1 and skins 2, 3 with the formation along their entire perimeter of the technological zone, and on the blanks of the skins the technological zone is performed with a solid ledge 8, 9;

- сборку заготовок обшивок и заполнителя в пакет. При использовании технологических листов 10, 11, а также ложемента 16 упомянутые элементы также входят в состав пакета;- assembly of blanks of skin and aggregate in a package. When using technological sheets 10, 11, as well as tool tray 16, the above elements are also included in the package;

- аргонодуговую сварку пакета по периметру. На фиг.3 показан собранный пакет заготовок, закрытый сверху технологическим листом;- argon-arc welding of the package around the perimeter. Figure 3 shows the assembled package of blanks, closed on top of the technological sheet;

- установку пакета между половинами матрицы в виде плоских плит 12, 13;- installation of the package between the halves of the matrix in the form of flat plates 12, 13;

- сжатие усилием пресса пакета в технологической зоне между половинами матрицы;- compression by force of the press of the package in the technological zone between the halves of the matrix;

- вакуумирование в пакете полостей между заготовками обшивок и заполнителя, между пакетом и технологическими листами, а также между технологическими листами и половинами матрицы;- evacuation in the package of cavities between the blanks of skin and aggregate, between the package and technological sheets, as well as between technological sheets and halves of the matrix;

- нагрев матрицы с пакетом до заданной температуры диффузионной сварки и поддержание этой температуры в течение всего процесса диффузионной сварки заготовок друг с другом;- heating the matrix with the package to a predetermined temperature of diffusion welding and maintaining this temperature during the entire process of diffusion welding of the workpieces with each other;

- диффузионную сварку заготовок обшивок и наполнителя по периметру и на участках, не покрытых материалом, препятствующим соединению заготовок, созданием в полости между пакетом и матрицей или между пакетом и технологическим листом заданного давления рабочей среды, выдержкой при указанном давлении в течение заданного времени. При этом в течение времени нагрева под сварку и непосредственно сварки имеется возможность удаления из полости между заготовками обшивок и наполнителя летучих компонентов материала, препятствующего соединению заготовок, для чего используются каналы 17, 18;- diffusion welding of the sheathing and filler blanks around the perimeter and in areas not covered by material that impedes the connection of the blanks, creating a specified working medium pressure in the cavity between the bag and the matrix or between the bag and the process sheet, holding it at the specified pressure for a specified time. At the same time, during the heating time for welding and directly welding, it is possible to remove from the cavity between the blanks the skin and the filler of the volatile components of the material that impedes the connection of the blanks, for which channels 17, 18 are used;

- сброс давления рабочей среды из полости между пакетом и матрицей или между пакетом и технологическим листом;- pressure relief of the working medium from the cavity between the package and the matrix or between the package and the technological sheet;

- обработку резанием полученного полуфабриката с удалением в технологической зоне заготовок сплошного выступа.- processing by cutting the obtained semi-finished product with the removal of blanks of a protrusion in the technological zone.

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Нижеприведенные примеры конкретного выполнения способа изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки не исчерпывают возможностей заявляемого способа в отношении изготовления других изделий, в частности это может быть панель, выполняющая функцию дверцы летательного аппарата с выступающими конструктивными элементами, предназначенными для ее крепления к корпусу аппарата.The following examples of a specific implementation of a method for manufacturing a hollow product such as a fan blade do not exhaust the possibilities of the proposed method with respect to the manufacture of other products, in particular, it can be a panel that acts as an aircraft door with protruding structural elements designed for its fastening to the device body.

В приведенном примере для изготовления изделия использовали титановый сплав ВТ-6 (Ti-6Al-4V), что не исключает использования для изготовления изделий по заявляемому способу других титановых сплавов.In the above example, for the manufacture of the product used titanium alloy VT-6 (Ti-6Al-4V), which does not exclude the use for the manufacture of products according to the claimed method of other titanium alloys.

Пример 1. Из промышленной плиты толщиной 20 мм с размером зерен 8 мкм вырезали две заготовки обшивок 290×150 мм. Из промышленного листа толщиной 0,8 мм с размером зерен 2 мкм вырезали заготовку наполнителя 290×150 мм.Example 1. From a commercial plate with a thickness of 20 mm with a grain size of 8 μm, two blanks of cladding 290 × 150 mm were cut. A filler blank of 290 × 150 mm was cut from an industrial sheet with a thickness of 0.8 mm and a grain size of 2 μm.

Заготовки обшивок подвергли обработке резанием с предварительным формированием выступа под замкойзоны со сплошным выступом по периметру технологической зоны. На плоской стороне заготовок обшивок выполняли фрезерованием пазы глубиной 0,3 мм, представляющие участки, не подвергаемые соединению. Поверхность образовавшихся при этом выступов, представляющих участки, подвергаемые соединению, полировали. Заготовку заполнителя полировали с обеих сторон.The blanks of the skin were subjected to cutting processing with the preliminary formation of a protrusion under the lock zone with a continuous protrusion along the perimeter of the technological zone. On the flat side of the skin blanks, milling was performed with grooves 0.3 mm deep, representing areas not subject to joining. The surface of the protrusions resulting from this, representing the areas subjected to the connection, was polished. The filler blank was polished on both sides.

Перед нанесением покрытия, препятствующего соединению, поверхности заготовок обшивок обезжиривали.Before coating, preventing the connection, the surface of the blanks of the skin was degreased.

Для нанесения покрытия использовали трафарет. Толщину покрытия задавали 40-60 мкм. Для удаления летучих компонентов покрытия заготовки обшивок помещали в вакуумную печь и нагревали до температуры 150°C и выдерживали в течение 30 мин.A stencil was used for coating. The coating thickness was set to 40-60 μm. To remove the volatile components of the coating, the blanks were placed in a vacuum oven and heated to a temperature of 150 ° C and held for 30 minutes.

Далее производили очистку поверхностей заготовки наполнителя и дополнительно - поверхностей заготовок обшивок.Next, the surfaces of the filler blank were cleaned and, additionally, the surfaces of the blanks of the skin.

Заготовки собирали в пакет вместе с технологическим листом из этого же титанового сплава толщиной ~1 мм. Со стороны обшивки, из которой в ходе операции придания пакету заготовок аэродинамического профиля, будет формироваться корыто лопатки, пакет укладывали на ложемент.The billets were collected in a bag together with a technological sheet of the same titanium alloy ~ 1 mm thick. From the side of the casing, from which during the operation of giving the package blanks of an aerodynamic profile, a trough of the blade will be formed, the package was laid on a lodgement.

Пакет обваривали аргонодуговой сваркой по контуру.The package was fused by argon arc welding along the contour.

Затем пакет помещали в штамповую оснастку между половинами матрицы.Then the package was placed in a die tooling between the halves of the matrix.

В полости между заготовками создавали вакуум глубиной 1,33 Па. Штамповую оснастку помещали в электрическую печь. После нагрева до температуры 900°C к пакету заготовок прикладывали давление пресса для диффузионной сварки заготовок в технологической зоне, по кромкам и в местах расположения выступов под замковую часть лопатки и технологического выступа. Далее в полость между технологическим листом подавали давление рабочей среды - аргона под давлением 3 МПа для диффузионной сварки заготовок обшивок и заполнителя на участках, свободных от покрытия, препятствующего соединению заготовок. Время диффузионной сварки было выбрано равным 2 часам.A vacuum of 1.33 Pa was created in the cavity between the workpieces. The die tooling was placed in an electric oven. After heating to a temperature of 900 ° C, a press pressure was applied to the package of blanks for diffusion welding of the blanks in the technological zone, along the edges and at the locations of the protrusions under the locking part of the blade and the technological protrusion. Then, the pressure of the working medium — argon under a pressure of 3 MPa — was applied to the cavity between the technological sheet for diffusion welding of the skin blanks and aggregate in areas free from the coating that impeded the bonding of the blanks. The diffusion welding time was chosen equal to 2 hours.

На фиг.4 представлено фото лопатки непосредственно после диффузионной сварки. На поверхности заготовки обшивки, из которой в ходе операции придания пакету заготовок аэродинамического профиля будет формироваться корыто лопатки, видны образовавшиеся складки, обусловленные наличием пазов и выступов на внутренней поверхности заготовки обшивки. Как уже отмечалось, эти складки полностью устраняются в ходе операции сверхпластической формовки.Figure 4 presents a photo of the blade immediately after diffusion welding. On the surface of the sheathing blank, from which during the operation of giving the package of blanks an aerodynamic profile a trough of the blade will be formed, the formed folds are visible due to the presence of grooves and protrusions on the inner surface of the sheathing blank. As already noted, these folds are completely eliminated during the superplastic molding operation.

После диффузионной сварки пакет подвергали обработке резанием для удаления сплошного выступа в технологической зоне заготовок. На фиг.5 показан пакет после такой обработки. Пакет имеет выступы под замковую часть лопатки и технологический выступ, предназначенный для захвата периферийной части лопатки в процессе придания лопатке аэродинамического профиля.After diffusion welding, the package was subjected to cutting to remove a solid protrusion in the technological zone of the workpieces. Figure 5 shows the package after such processing. The package has protrusions for the locking part of the blade and a technological protrusion designed to capture the peripheral part of the blade in the process of imparting an aerodynamic profile to the blade.

Пример 2. Данный пример отличается от примера 1 тем, что свариваемые поверхности заготовок обшивок и заполнителя были плоскими. В собранном пакете отсутствовал ложемент, и давление подавалось с обеих сторон пакета.Example 2. This example differs from example 1 in that the welded surfaces of the blanks of the skin and filler were flat. There was no lodgement in the assembled bag, and pressure was applied from both sides of the bag.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Европейский Патент №0568201, B21D 53/78, 1993.1. European Patent No. 0568201, B21D 53/78, 1993.

2. Патент РФ №2477191, МПК B21D 53/78, 2013.2. RF patent No. 2477191, IPC B21D 53/78, 2013.

3. Патент РФ №2412017, МПК B21D 53/78, 2011.3. RF patent No. 2412017, IPC B21D 53/78, 2011.

4. Европейский патент 0765711, патент-аналог США №5826332, B21D 26/02, B23K 20/02, 1998.4. European patent 0765711, US patent equivalent No. 5826332, B21D 26/02, B23K 20/02, 1998.

5. Патент РФ №2291019, МПК B21D 53/78, 2007.5. RF patent No. 2291019, IPC B21D 53/78, 2007.

6. Голенков В.А., Дмитриев А.М., Кухарь В.Д., Радченко С.Ю., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением. - М.: Машиностроение, 2004. - 464 с.6. Golenkov V. A., Dmitriev A. M., Kuhar V. D., Radchenko S. Yu., Yakovlev S. P., Yakovlev S. S. Special technological processes and equipment for pressure treatment. - M.: Mechanical Engineering, 2004 .-- 464 p.

7. Чумаченко Е.Н. Математическое моделирование формоизменения оболочек в условиях сверхпластичности. Учебное пособие. - Моск. Гос. институт электроники и математики. - М., 1999, 158 с.7. Chumachenko E.N. Mathematical modeling of shell modification under conditions of superplasticity. Tutorial. - Mosk. Gos. Institute of Electronics and Mathematics. - M., 1999, 158 p.

Claims (6)

1. Способ изготовления полого изделия типа вентиляторной лопатки, состоящего из обшивок и образующего ребра жесткости заполнителя, с использованием диффузионной сварки, включающий изготовление заготовок обшивок и заполнителя с выполнением по их периметру технологической зоны, сборку заготовок в пакет, размещение пакета между половинами матрицы с расположением технологической зоны заготовок между соответствующими плоскими поверхностями половин матрицы, сжатие технологической зоны пакета между половинами матрицы, нагрев пакета и подачу рабочей среды в замкнутую полость, образованную между половиной матрицы и пакетом, для создания давления, необходимого для диффузионной сварки заготовок, отличающийся тем, что на внешней поверхности одной или обеих заготовок обшивок выполняют отдельные выступы, предназначенные для формирования из них впоследствии конструктивных элементов изделия, а по периметру технологической зоны соответственно одной или обеих заготовок обшивок выполняют сплошной выступ с плоской поверхностью, при этом высоту сплошного выступа выбирают равной или большей высоты уже имеющихся на заготовке отдельных выступов, при сборке заготовок обшивок и заполнителя в пакет и размещения между половинами матрицы образуют замкнутую полость между пакетом и половиной матрицы за счет наличия указанного сплошного выступа соответственно с одной или двух сторон пакета, причем при образовании двух полостей рабочую среду подают сразу в обе полости или только в одну полость, с расположением в другой полости ложемента для фиксации пакета от перемещения под воздействием созданного давления, а после операции диффузионной сварки пакет заготовок подвергают обработке резанием с оставлением на заготовках обшивок только упомянутых отдельных выступов.1. A method of manufacturing a hollow product such as a fan blade, consisting of casing and forming a filler stiffener, using diffusion welding, including the manufacture of casing blanks and filler with the perimeter of the processing zone, assembling the blanks in a bag, placing the bag between the halves of the matrix with the location the technological zone of the workpieces between the corresponding flat surfaces of the halves of the matrix, the compression of the technological zone of the package between the halves of the matrix, heating the package and under I charge the working medium into a closed cavity formed between the half of the matrix and the bag to create the pressure necessary for diffusion welding of the workpieces, characterized in that on the outer surface of one or both of the blanks of the casing, separate protrusions are made, which are intended to subsequently form structural elements of the product, and along the perimeter of the technological zone, respectively, of one or both blanks of skinings, a continuous protrusion with a flat surface is performed, while the height of the solid protrusion is chosen equal to or greater height of the individual protrusions already existing on the preform, when assembling the preforms of the casing and filler into the bag and placing between the halves of the matrix, they form a closed cavity between the package and half of the matrix due to the presence of the indicated solid protrusion from one or two sides of the package, respectively, and when two cavities are formed the working medium is fed immediately into both cavities or only into one cavity, with a tool tray located in the other cavity to fix the package from moving under the influence of the created pressure, and after era tio diffusion welding workpieces package is subjected to machining on workpieces leaving the skins only said individual protrusions. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении вентиляторной лопатки с использованием заготовок обшивок, у которых поверхности, соединяемые с поверхностью заполнителя, являются плоскими, рабочую среду для создания давления, необходимого для диффузионной сварки заготовок, подают сразу в обе полости.2. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of a fan blade using blanks of casing, in which the surfaces connected to the surface of the aggregate are flat, the working medium to create the pressure necessary for diffusion welding of the blanks is served immediately in both cavities . 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при изготовлении вентиляторной лопатки с использованием заготовок обшивок, на внутренней поверхности которых имеются выступы и пазы, рабочую среду подают в полость, образованную между половиной матрицы и пакетом со стороны заготовки обшивки, образующей спинку лопатки.3. The method according to claim 1, characterized in that in the manufacture of a fan blade using blanks of casing, on the inner surface of which there are protrusions and grooves, the working medium is fed into the cavity formed between half of the matrix and the package from the side of the casing blank forming the back of the blade . 4. Способ по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что в качестве половин матрицы используют плоские плиты.4. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that as the halves of the matrix using a flat plate. 5. Способ по любому из пп.2 или 3, отличающийся тем, что между пакетом и половинами матрицы размещают технологические листы из титанового сплава, а давление рабочей среды при диффузионной сварке создают в полости между пакетом и технологическим листом.5. The method according to any one of claims 2 or 3, characterized in that technological sheets of titanium alloy are placed between the package and the matrix halves, and the pressure of the working medium during diffusion welding is created in the cavity between the package and the technological sheet. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что пакет после сборки герметизируют по контуру аргонодуговой сваркой. 6. The method according to claim 1, characterized in that the package after assembly is sealed along the circuit by argon arc welding.
RU2013144540/02A 2013-10-03 2013-10-03 Method of making hollow blower blade RU2548834C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144540/02A RU2548834C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method of making hollow blower blade

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013144540/02A RU2548834C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method of making hollow blower blade

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144540A RU2013144540A (en) 2015-04-10
RU2548834C1 true RU2548834C1 (en) 2015-04-20

Family

ID=53282478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144540/02A RU2548834C1 (en) 2013-10-03 2013-10-03 Method of making hollow blower blade

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2548834C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU390860A1 (en) * 1971-11-01 1973-07-25 Авторы изобретени METHOD OF MAKING SHEETS
US5636440A (en) * 1994-09-07 1997-06-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process for manufacturing a hollow blade for a turbo-machine
RU2380290C2 (en) * 2003-12-30 2010-01-27 Эйрбас Дойчланд Гмбх Aircraft air relief valve control system
RU2412017C2 (en) * 2008-12-24 2011-02-20 ОАО "Авиадвигатель" Method of producing hollow fan vane

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU390860A1 (en) * 1971-11-01 1973-07-25 Авторы изобретени METHOD OF MAKING SHEETS
US5636440A (en) * 1994-09-07 1997-06-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation "Snecma" Process for manufacturing a hollow blade for a turbo-machine
RU2380290C2 (en) * 2003-12-30 2010-01-27 Эйрбас Дойчланд Гмбх Aircraft air relief valve control system
RU2412017C2 (en) * 2008-12-24 2011-02-20 ОАО "Авиадвигатель" Method of producing hollow fan vane

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013144540A (en) 2015-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2935835C (en) Fabricating a metal component using friction stir welds having a desired superplasticity and an elongation less than other portions of the metal
RU2412017C2 (en) Method of producing hollow fan vane
Gupta et al. Design and development of an aerospace component with single-point incremental forming
US20060210821A1 (en) Method and apparatus for forming complex contour structural assemblies
CN106270192B (en) Device and forming method for the rudder wing class component forming with reinforcement block
Nakagawa et al. Laser cut sheet laminated forming dies by diffusion bonding
CN109434380A (en) A kind of Varying-thickness lightweight missile wing covering manufacturing process
US6087640A (en) Forming parts with complex curvature
CN109604444B (en) Forming die and forming method for large-size aluminum alloy skin
CN110625344B (en) Method for manufacturing curved surface component with unequal wall thickness
EP3680037A1 (en) Method for producing creep age formed aircraft components
CN105478603B (en) A kind of fractionation processing technology of automobile die
RU2555274C1 (en) Method of manufacturing of hollow fan blade
CN110405426B (en) Mass production process suitable for plate welding type casings
CN104213059B (en) Titanium alloy bilayer curved surface wing plate part method for controlling heat treatment deformation
Hefti Innovations in the superplastic forming and diffusion bonded process
RU2548834C1 (en) Method of making hollow blower blade
US20110203343A1 (en) Method To Achieve A Stiffened Curved Metallic Structure And Structure Obtained Accordingly
CN107222998A (en) Preparation method, metal shell and the electronic equipment of anodized metallization housing
CA3014811A1 (en) Diehl aircabin gmbh, 88471 laupheim
RU2711697C1 (en) Manufacturing method of front edge fan blade strengthening patch
Hefti Elevated temperature fabrication of titanium aerospace components
US9346119B2 (en) Object forming assembly
CN108788634A (en) A kind of process of truck wind-shielding production technology
Guillaume Titanium sheet hot forming in the aerospace industry

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner