RU2763950C1 - Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine - Google Patents
Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763950C1 RU2763950C1 RU2021106324A RU2021106324A RU2763950C1 RU 2763950 C1 RU2763950 C1 RU 2763950C1 RU 2021106324 A RU2021106324 A RU 2021106324A RU 2021106324 A RU2021106324 A RU 2021106324A RU 2763950 C1 RU2763950 C1 RU 2763950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disk
- gas turbine
- billet
- flanging
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D19/00—Flanging or other edge treatment, e.g. of tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/84—Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Forging (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической промышленности при изготовлении дисков роторов газотурбинных двигателей и роторов энергоустановок.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the aviation and energy industries in the manufacture of rotor disks for gas turbine engines and rotors of power plants.
Известен способ изготовления диска путем секционной штамповки предварительно осаженной цилиндрической заготовки (Я.М. Охрименко Технология кузнечно-штамповочного производства - М.: Машиностроение, 1976 г. 556 с.).A known method of manufacturing a disc by sectional stamping of a pre-upset cylindrical workpiece (Ya. M. Okhrimenko Technology of forging and stamping production - M.: Mashinostroyeniye, 1976, 556 S.).
Недостатком способа является необходимость изготовления специализированной массивной оснастки для каждой номенклатуры дисков и низкая производительность процесса, особенно для дисков газотурбинных двигателей (ГТД), имеющих малую толщину полотна (5-10 мм) из трудно деформируемых жаропрочных сплавов (титановых и никелевых).The disadvantage of this method is the need to manufacture specialized massive tooling for each range of disks and the low productivity of the process, especially for disks of gas turbine engines (GTE) having a small web thickness (5-10 mm) from hard-to-deform heat-resistant alloys (titanium and nickel).
Известен способ изготовления диска ГТД путем изотермической раскатки предварительно осаженной заготовки на специализированном стане (Патент РФ №2254195, МПК 21Н 1/02 Способ изготовления осесимметричных деталей. Опубл. 20.06.2005 Бюл. №17).A known method of manufacturing a gas turbine engine disk by isothermal rolling of a pre-upset billet on a specialized mill (RF Patent No. 2254195, IPC 21N 1/02 Method for manufacturing axisymmetric parts. Published 20.06.2005 Bull. No. 17).
Недостатком указанного способа также является низкая производительность и необходимость подготовки структуры материала под раскатку, так как последнюю производят в режиме сверхпластичности.The disadvantage of this method is also low productivity and the need to prepare the material structure for rolling, since the latter is produced in the superplasticity mode.
Известен способ изготовления диска ГТД, включающий формовку заготовки стакана и ее последующее формоизменение с получением окончательных размеров диска путем раздачи и разворачивания стенки стакана в плоское кольцо (Патент РФ №2374028, МПК В21К 1/32. Опубл. 27.11.2009 Бюл. №33).A known method for manufacturing a gas turbine engine disk, including molding a glass blank and its subsequent shaping to obtain the final dimensions of the disk by expanding and unfolding the glass wall into a flat ring (RF Patent No. .
Недостатком способа является необходимость изготовления специализированной штамповой оснастки и использование уникального прессового оборудования большой силы для предварительной формовки заготовки стакана штамповкой.The disadvantage of this method is the need to manufacture specialized stamp equipment and the use of unique high-power press equipment for preliminary molding of the cup blank by stamping.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ изготовления диска газотурбинного двигателя из трубной цилиндрической заготовки, включающий ее раздачу коническим пуансоном с получением конической заготовки и последующую развертку этой заготовки в диск - кольцо плоскими плитами под прессом (Патент РФ №2687117 МПК В21К 1/32. Опубл. 07.05.2019 Бюл. №13).The closest to the proposed technical solution is a method for manufacturing a disk of a gas turbine engine from a tubular cylindrical billet, including its distribution by a conical punch to obtain a conical billet and subsequent reaming of this billet into a disc-ring with flat plates under a press (RF Patent No. 2687117 MPK V21K 1/32. Published 05/07/2019 Bulletin No. 13).
Недостатком способа является необходимость изготовления гаммы массивных конических пуансонов с увеличивающейся конусностью, особенно для изготовления тонкостенных дисков большого диаметра роторов перспективных ГТД (до 1500 мм).The disadvantage of this method is the need to manufacture a range of massive conical punches with increasing taper, especially for the manufacture of thin-walled disks of large diameter of the rotors of promising gas turbine engines (up to 1500 mm).
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является универсальность применения предлагаемого способа к различным деформируемым сталям и сплавам при минимальных энергосиловых параметрах обрабатывающего оборудования для формоизменения заготовок и обеспечения заданного техническими требованиями уровня физико-механических свойств для дисков ГТД.The technical result, which the claimed solution is aimed at, is the versatility of applying the proposed method to various wrought steels and alloys with minimal power parameters of the processing equipment for forming workpieces and ensuring the level of physical and mechanical properties specified by the technical requirements for GTE disks.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления тонкого диска - кольца большого диаметра для газотурбинного двигателя из трубной цилиндрической заготовки большой длины, включающем раздачу трубной цилиндрической заготовки коническим пуансоном с получением конической заготовки и последующую развертку этой заготовки в тонкий диск - кольцо плоскими плитами под прессом, раздачу и развертку трубной цилиндрической заготовки в диск - кольцо производят по частям длины заготовки путем многоступенчатой наружной отбортовки ее стенки.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for manufacturing a thin disk - a ring of large diameter for a gas turbine engine from a tubular cylindrical billet of great length, including the expansion of a cylindrical tubular billet by a conical punch to obtain a conical billet and subsequent reaming of this billet into a thin disk - a ring with flat plates under press, distribution and reaming of the tubular billet into a disk-ring is carried out in parts of the length of the billet by means of multi-stage external flanging of its wall.
При этом наружную отбортовку частей длины трубной цилиндрической заготовки в диск - кольцо производят циклоидальным пуансоном с рабочей поверхностью.In this case, the outer flanging of parts of the length of the tubular cylindrical billet into a disk-ring is performed by a cycloidal punch with a working surface.
Кроме того, наружную отбортовку частей длины трубной цилиндрической заготовки в диск - кольцо производят в интервале температур горячей штамповки стали и сплава.In addition, external flanging of parts of the length of the tubular billet into a disk-ring is carried out in the temperature range of hot forging of steel and alloy.
В способе наружную отбортовку частей длины трубной цилиндрической заготовки в диск - кольцо производят в интервале температур ТА3>Тн≥Тр стали и сплава.In the method, external flanging of parts of the length of a tubular billet into a disk-ring is carried out in the temperature range T A3 >T n ≥T p of steel and alloy.
Использование операции многоступенчатой наружной отбортовки стенки трубной цилиндрической заготовки большой длины в кольцеобразное полотно диска - кольца большого диаметра позволяет получать диски ГТД с тонким полотном на оборудовании малой мощности.The use of the operation of multi-stage external flanging of the wall of a cylindrical billet of great length into an annular plate of a disk - a ring of large diameter makes it possible to obtain GTE disks with a thin sheet on low-power equipment.
Проведение наружной отбортовки частей длины трубной цилиндрической заготовки пуансоном с циклоидальной рабочей поверхностью позволяет получить заготовку диска - кольца с минимальным утонением толщины стенки трубной заготовки по радиусу диска.Carrying out external flanging of parts of the length of a tubular billet with a punch with a cycloidal working surface makes it possible to obtain a blank disk-ring with a minimum thinning of the wall thickness of the tubular blank along the radius of the disk.
Выполнение наружной отбортовки частей длины трубной цилиндрической заготовки производят в интервале температур горячей штамповки стали и сплава, это позволяет провести формовку диска - кольца с минимальным усилием деформации.The external flanging of parts of the length of the tubular billet is carried out in the temperature range of hot forging of steel and alloy, which allows forming a disk-ring with a minimum deformation force.
Выполнение наружной отбортовки частей длины трубной цилиндрической заготовки в интервале температур ТА3>Тн≥Тр стали и сплава позволяет получить в готовом диске ГТД максимальный уровень физико-механических свойств на краю (ободе) диска - в зоне крепления лопаток.Performing external flanging of parts of the length of a tubular billet in the temperature range T A3 > T n ≥ T r of steel and alloy allows you to get the maximum level of physical and mechanical properties in the finished GTE disk at the edge (rim) of the disk - in the area of attachment of the blades.
Наружная отбортовка частей длины трубной цилиндрической заготовки в интервале температур сверхпластичности стали и сплава позволяет значительно снизить силу деформации при формовке диска -кольца.External flanging of parts of the length of a tubular cylindrical billet in the temperature range of superplasticity of steel and alloy can significantly reduce the strain force when forming a disk-ring.
Сущность предлагаемого технического решения представлена на чертеже фиг. 1. Где схематически изображена начальная стадия многоступенчатой формовки (после трех ступеней отбортовки) диска - кольца отбортовкой стенки трубной заготовки.The essence of the proposed technical solution is shown in Fig. 1. Where the initial stage of multi-stage molding (after three stages of flanging) of the disk - ring by flanging the wall of the pipe billet is schematically shown.
Экспериментально доказано, что устойчивость стенки трубной заготовки при нагреве до ковочных температур на жаропрочных сплавах сохраняется при отношении высоты заготовки к толщине стенки не более 7.It has been experimentally proved that the stability of the wall of a pipe billet when heated to forging temperatures on heat-resistant alloys is maintained at a ratio of the height of the billet to the wall thickness of no more than 7.
Это ограничение и является базовым для задания части трубной заготовки большой длины под ступень отбортовки.This limitation is the basic one for specifying a part of a pipe billet of great length for the flanging stage.
В качестве примера использования предлагаемой заготовки диска может служить заготовка диска ротора компрессора перспективного авиационного двигателя, изготовленная из деформируемого жаропрочного сплава на никелевой основе ЭП742 - ИД.As an example of the use of the proposed disk workpiece, the workpiece of the compressor rotor disk of a promising aircraft engine, made of deformable nickel-based heat-resistant alloy EP742 - ID, can serve.
Заготовка диска с припусками на механическую обработку имеет следующие размеры: внешний диаметр диска - D=800 мм, диаметр отверстия диска - d=120 мм и толщина диска - h=50 мм. Масса поковки диска составляет - 208 кг.The disc blank with machining allowances has the following dimensions: disc outer diameter - D=800 mm, disc hole diameter - d=120 mm and disc thickness - h=50 mm. The weight of the disc forging is 208 kg.
Для изготовления указанной поковки диска ГТД была выбрана трубная заготовка с размерами ∅220 × ∅120 × 900 мм. С учетом указанного выше соотношения по продольной устойчивости трубы, поковка диска была изготовлена за три ступени отбортовки по длине трубной заготовки: 350 мм (1), 350 мм (2) и 200 мм (3), на гидравлическом прессе силой 600 тс. в интервале температур 1050 - 1180°C с использованием циклоидального пуансона с рабочей поверхностью, образованной окружностью ∅120 мм (равной внутреннему диаметру трубы и отверстию диска) и диаметром 120 мм заходной части пуансона.For the manufacture of the specified forging of the GTE disk, a tubular billet with dimensions of ∅220 × ∅120 × 900 mm was chosen. Taking into account the above ratio for the longitudinal stability of the pipe, the disc forging was made in three stages of flanging along the length of the pipe billet: 350 mm (1), 350 mm (2) and 200 mm (3), using a hydraulic press with a force of 600 tf. in the temperature range 1050 - 1180°C using a cycloidal punch with a working surface formed by a circle of ∅120 mm (equal to the inner diameter of the pipe and the disc hole) and a diameter of 120 mm of the lead-in of the punch.
После трехступенчатой отбортовки трубной заготовки в диск, провели его правку на плоских плитах под прессом.After a three-stage flanging of the pipe billet into a disk, it was straightened on flat plates under a press.
Изготовление аналогичной поковки диска по традиционной технологии потребует изготовления специальных штампов из жаропрочных сплавов и проведения штамповки в изотермических условиях (Тш=1050 - 1100°С) на уникальном прессовом оборудовании усилием более 50000 тс.The manufacture of a similar disc forging using traditional technology will require the manufacture of special dies from heat-resistant alloys and stamping under isothermal conditions (T w = 1050 - 1100 ° C) on unique pressing equipment with a force of more than 50,000 tf.
По предлагаемому техническому решению изготовление трубной заготовки (в том числе ступенчатой) возможно как прокаткой, так и свободной ковкой на стандартном оборудовании. А операция отбортовки может проводится как на серийных гидравлических прессах, так и на фланце раскатных станках.According to the proposed technical solution, the manufacture of tubular blanks (including stepped ones) is possible both by rolling and free forging on standard equipment. And the flanging operation can be carried out both on serial hydraulic presses and on the flange of rolling machines.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет изготавливать на имеющемся оборудовании на металлургических и машиностроительных заводах России тонкие диски ГТД большого диаметра для перспективных авиационных двигателей большой мощности.Thus, the proposed technical solution makes it possible to manufacture thin disks of large-diameter gas turbine engines for promising high-power aircraft engines using existing equipment at metallurgical and machine-building plants in Russia.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106324A RU2763950C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021106324A RU2763950C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2763950C1 true RU2763950C1 (en) | 2022-01-11 |
Family
ID=80040112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021106324A RU2763950C1 (en) | 2021-03-11 | 2021-03-11 | Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2763950C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU182096A1 (en) * | А. В. Алтыкис, Г. А. Лившиц , В. П. Рабиновна | METHOD OF MANUFACTURING DISC TYPE DETAILS | ||
| WO1997048509A1 (en) * | 1996-06-21 | 1997-12-24 | General Electric Company | Method for producing axially symmetric parts and the article |
| RU171194U1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-05-23 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Stamp for the manufacture of ring parts from tube blanks |
| RU183939U1 (en) * | 2018-05-11 | 2018-10-09 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | PUNCH FOR DISTRIBUTION AND DEVELOPMENT OF PIPE BILL |
| RU2687117C1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Gas turbine engine disk manufacturing method |
-
2021
- 2021-03-11 RU RU2021106324A patent/RU2763950C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU182096A1 (en) * | А. В. Алтыкис, Г. А. Лившиц , В. П. Рабиновна | METHOD OF MANUFACTURING DISC TYPE DETAILS | ||
| WO1997048509A1 (en) * | 1996-06-21 | 1997-12-24 | General Electric Company | Method for producing axially symmetric parts and the article |
| RU171194U1 (en) * | 2016-08-30 | 2017-05-23 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Stamp for the manufacture of ring parts from tube blanks |
| RU2687117C1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-05-07 | Акционерное общество "Объединенная двигателестроительная корпорация" (АО "ОДК") | Gas turbine engine disk manufacturing method |
| RU183939U1 (en) * | 2018-05-11 | 2018-10-09 | Акционерное общество "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (АО НПЦ газотурбостроения "Салют") | PUNCH FOR DISTRIBUTION AND DEVELOPMENT OF PIPE BILL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101537466B (en) | Method for manufacturing aluminium alloy rings with high performance and low residual stress | |
| RU2393936C1 (en) | Method of producing ultra-fine-grain billets from metals and alloys | |
| KR101411516B1 (en) | Manufacturing method of main shaft for wind turbine | |
| CN101422861B (en) | Accurate forming method of special-shape deep-hole type parts | |
| CN109500333B (en) | Large ring piece reaming forging forming method with inner flange | |
| KR20060066629A (en) | A large profile ring and method | |
| CN101811244A (en) | Annular bearing forging triple-package forging technology | |
| RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
| CN109434397A (en) | A kind of preparation method of superalloy annular forging expanding die | |
| CN210387405U (en) | Tool die for hot forging and cold forging composite distribution plastic forming | |
| CN103286521A (en) | Forging technology of oval wind-power door frame flange | |
| RU2763950C1 (en) | Method for manufacturing a disk ring for gas turbine engine | |
| RU171194U1 (en) | Stamp for the manufacture of ring parts from tube blanks | |
| CN112621141A (en) | Forging production process for large blade of steam turbine | |
| JP2008238234A (en) | Warm-forging press apparatus for manufacturing forge-ring and method for manufacturing forged-ring using this | |
| RU2381083C1 (en) | Manufacturing method of scapular blanks | |
| CN111992655A (en) | Die forging method for integral crankshaft of large internal combustion engine | |
| CN106670364A (en) | Variable-section thin-wall stainless steel hemisphere seal forming method | |
| CN116329442A (en) | High-temperature alloy large-sized special-shaped ring forging forming method | |
| CN109622867B (en) | Isothermal forging method of TC8-1 titanium alloy disc | |
| RU2703764C1 (en) | Method for production of large-size annular part of gas turbine engine from heat-resistant nickel-base alloy | |
| CN114289677A (en) | Rolling forming method for titanium alloy non-uniform-thickness special-shaped thin-wall ring piece | |
| RU2706392C1 (en) | Method of manufacturing large-size forgings of half-cases of ball valves | |
| RU2532581C2 (en) | Forming of thin-wall axially symmetric parts of truncated tapered shape and device to this endfield: process engineering | |
| CN114309400A (en) | Manufacturing method of high-strength bulging module |