SE447635B - Sett att tillverka ett ihaligt foremal - Google Patents

Description

447 635 de två halvorna från framkanten till bakkanten av den färdiga skoveln. Fram- och bakkanterna av skoveln är emellertid ställen med hög spänning och hög temperatur. Vid sådana ställen med hög spänning och hög temperatur är det med hänsyn till konstruktions- integriteten fördelaktigt att icke ha någon foglinje.

Vidare följer ofta foglinjen skovelns kordalinje och är således krökt. När processen med att binda de två halvorna tillsammans kräver utövande av ett tryck mot de två halvorna, är det svårt att utöva trycket väsentligen vinkelrätt mot foglinjen, vid vilken vinkel trycket kommer att vara mest effektivt. Applice- ring av tryck mot de yttre ytorna av halvorna är svår, emedan i fallet med en rotorskovel en av ytorna är konkav, medan den andra är konvex.

Sättet enligt uppfinningen har för undanröjande av olägenheten av ovan beskrivet slag erhållit de i krav 1 angivna känneteoknen.

På bifogade ritningen är fig. 1 en sidovy av ett föremål, som är tillverkat med sättet enligt föreliggande uppfinning, fig. 2 en perspektivbild av ett block av material, ur vilket föremålet tillverkats, fig. 3 en bild uppifrån av blocket av material utmed linjerna 3-3 i fig. 2, utvisande banan för ett snitt genom bloc- ket, fig. 4 och 5 perspektivbilder av de två delarna av blocket, utvisande hålrum, som utformats i dess ytor, fig. 6 en perspek- tivbild uppifrån av föremålets vingparti, utvisande banan för snittet genom detta, fig. 7 en perspektivbild underifrån av föremålets basparti, utvisande banan för snittet genom detta, samt fig. 8 en bild uppifrån av en spetshuv för föremålet.

Pâ ritningarna och särskilt i fig. 1 visas ett ihåligt föremål, som har tillverkats med sättet enligt föreliggande uppfinning.

Med ett "ihåligt föremål" avses ett föremål, som har en kavitet, ett gap eller utrymme i sitt inre. Det ihåliga föremål som visas 447 635 i fig. 1 är en rotorskovel 10, innefattande ett vingparti 11 och ett basparti 12, innefattande en plattform 13 och en lax- stjärt 14. Även om sättet enligt uppfinningen kommer att be- skrivas i det följande med hänvisning till tillverkningen av en dylik rotorskovel, bör det framhållas att sättet enligt uppfinningen kan användas med framgång för att tillverka även andra, ihåliga föremål.

Med hänvisning till fig. 2 är det första steget hos sättet för tillverkning enligt uppfinningen att forma ett massivt stycke av material 20, vilket har större dimensioner än eller samma som dimensionerna hos föremålet, såsom den rotorskovel som visas med streckade linjer, vilken skall tillverkas. Även om stycket av meterial kan ha godtyckligt önskad form, är den allmänt rektangulära formen av blocket 20 att föredra, emedan såsom förklaras senare, efter det att blocket 20 har skurits i två delar, fogningen av de två delarna underlättas av de plana yttre ytorna, vilka medger ett mer likformigt utövande av tryck mot de två delarna och därför mot de ytor som skall sammanbindas. Formningen av stycket av material utförs helst genom gjutning i en form. Detta är med fördel det enda steget i metoden, som utnyttjar processen med gjut- ning. Emedan, såsom förklaras senare, de inre och yttre ytorna av föremålet kommer att formas såsom genom maskinbearbetning från det gjutna stycket av material, kommer karbider, som eventuellt kan bildas på ytan av stycket av material till följd av dess gjutning, sålunda att avlägsnas, när de inre och yttre ytorna av föremålet formas.

Det material av vilket föremålet skall tillverkas väljs på basis av faktorer, såsom den miljö för vilken föremålet kommer att utsättas. I fallet med en rotorskovel för en gas- turbinmotor är ett exempel på ett lämpligt material en gju- ten superlegering på nickelbas, som är kommersiellt känd 447 635 4 såsom Rene' 150 och beskrivs närmare i den amerikanska patent- skriften 4 169 742.

Ett annat exempel på ett material, som är särskilt lämpligt för användning vid tillverkningen av eutektiska rotorskovlar, är en med riktade karbidfibrer förstärkt komposit eutektisk legering, känd kommersiellt såsom NiTaC 14b, närmare beskriven i den amerikanska patentskriften 3 904 402.

Blocket 20 innehåller ett övre parti 21 och ett nedre parti 22, som allmänt i läge motsvarar vingpartiet 11 respektive baspartiet 12 av det den rotorskovel 10 som bildas av dessa.

. För ökad hâllfasthet utmed skovelns 10 längd kan kornen hos edet material som bildar blocket 20 vara orienterade i längd- riktningen, dvs från det övre partiet till det nedre partiet av blocket. Dylik kornorientering kan åstadkommas genom rik- tad stelning av blocket 20 genom någon lämplig metod.

Nästföljande steg i tillverkningssättet är bildandet av åt- minstone ett referensmärke och helst ett flertal referens- märken på stycket av material. Referensmärkena kommer att användas senare såsom positionsreferenser för formnüm;av de inre kaviteterna och de tre ytorna på föremålet och för att rätt inrikta och fästa de tvâ delarna av stycket av material efter det att detta skurits.

När stycket av material är ett block 20, bildas helst åtmin- stone ett referensmärkegenom precisionsslipning av partiet » av åtminstone ett hörn. Exempelvis och såsom visas i fig. 2, kan ett referensmârke 23 bildas vid ett hörn, som begränsas av den nedre ytan 24 och tvâ sidoytor 25 och 26 på det nedre partiet 22 av bkxflæm 20, Hörnet definierar en utgångspunkt för referensmärket 23 och skärningarna av de tre an- gränsande ytorna 24, 25 och 26 definierar s 447 635 axlar såsom X,Y och Z axlarna för referensmärket 23. Det är önsk- värt att ha ett referensmärke 23 vid tvâ av hörnan av blocket 20, så att när blocket 20 skärs i två delar, varje del kommer att be- hålla ett referensmärke.

Referensmärken kan bildas på blocket 20 vid andra ställen än vid hörnen. Dylika märken bör emellertid vara belägna på detneâre par- tiet 22 av blocket 20 så att de kan användas såsom positionsrefe- renser, när det övre partiet 21 av blocket formas till ett ving- parti 11 av rotorskoveln 10.

Såsom framgår av fig. 2 och 3, skärs därnäst stycket av material, såsom blocket 20, i två delar 30 och 31. Skärningsbanan, visad med den heldragna linjen 32, som ibland kallas foglinjen, sträcker sig i längdriktningen genom blocket 20 från de övre till de nedre par- tierna 21 och 22 av blocket och axiellt mellan ytorna 26 och 27 av blocket 20 och är således gränsytan mellan de två delarna 30 och 31.

Skärningsbanan 32 begränsar angränsande ytor 33 och 34 av de två delarna respektive. Skärningsbanan 32 är vald för att sträcka sig genom areor med låg spänning och relativt låg temperatur i det före- mål som skall tillverkas. När exempelvis föremålet är en rotorsko- I vel 10, är areor med hög spänning i vingpartiet 11 av rotorskoveln vid fram- och bakkanterna 35 och 36. Vid och nära fram- och bakkant- erna 35 och 36 är vingpartiet 11 smalare således är den spänning som utövas på dessa sektioner av vingen mer koncentrerad än den är vid den vidare mittsektionen av vingen. Vidare tenderar fram- och bakkanterna 35 och 36 att bli hetare än resten av vingen och så- ledes är värmespänningarna högre. Därför är det fördelaktigt att banan för snittet 32 icke sträcker sig genom fram- och bakkanterna och 36, där ett dylikt snitt skulle ogynnsamt påverka vingens konstruktionsintegritet. Såsom visas i fig. 3, i vilken vingpartiet 11 visas med streckade linjer, sträcker sig istället banan för snit- tet 32 enligt uppfinningen genom den vidare mittsektionen av ving- partiet 11, som är en area med låg spänning. Närmare bestämt inne- fattar vingpartiet 11 en sugsida 37 och en trycksida 38, varvid sug- sidan 37 är allmänt konvex och trycksidan 38 är allmänt konkav, 447 635 6 Skärningsbanan 32 i formen enligt fig. 3 skär endast sugsidan 37 av vingpartiet 11.

Skärningsbanan 32 är med fördel sådan att de angränsade ytorna 33 och 34 som begränsas av skärningsbanan innefattar en eller flera plana ytor, vilka är väsentligen parallella med de ytor på blocket mot vilka trycket kommer att utövas, när de tvâ delarna 30 och 31 fästs tillsammans. I formen enligt fig. 3 innefattar de angräns- ande ytorna 33 och 34 vardera tvâ plana ytor, vilka skär varandra dlängs en väsentligen i längdriktningen förlöpande axel. Den resul- terande vinkeln mellan de plana ytorna hos var och en av de tvâ delarna 30 och 31 underlättar axiell inriktning av de tvâ delarna, när de därefter hopfästs, emedan de tvâ delarna passar i varandra vid platsen för vinklarna. En fördel med att ha angränsande ytor, som innefattar plana ytor, vilka sträcker sig väsentligen parallellt med sidoytorna 25 och 28, istället för att ha angränsande ytor, som är krökta, är att när de tvâ delarna skall fästas eller bindas tillsammans med användning av tryck, som utövas mot sidoytorna 25 och 28, de plana ytorna underlättar likformig fördelning av trycket utmed och vinkelrätt mot de angränsande ytorna, vilket medför en bättre fog eller bond.

Skärningen av blocket 20 kan utföras med godtyckliga medel. Ett exem- pel på ett dylikt medel är trådskärning med elektrourladdningsbear- betning (EDM).

Nästföljande steg i tillverkningen är bildandet av inriktningsmedel för de angränsande ytorna 33 och 34 hos de två delarna 30 och 31.

Varje inriktningsmedel kan användas. Ett exempel på ett dylikt me- del är den ovan beskrivna anordningen, som visas i fig. 3, av de plana ytorna, som är anbragta i vinkel mot varandra och innefattar var och en av de angränsande ytorna 33 och 34. De angränsande yt- orna 33 och 34 passar således tillsammans för att inrikta de två delarna 30 och 31 axiellt. 4 gEtt annat inriktningsmedel, som visas i fig. 2, är en pinne 40. Ett hål 41 med en form, motsvarande pinnens 40 tvärsektionsprofil, är 7 , 447 635 borrat eller på annat sätt format genom var och en av de tvâ del- arna 30 och 31 av blocket 20. Med fördel är hålet 41 borrat på ett sådant ställe att det icke sträcker sig genom det parti av blocket som skall formas till föremålet, såsom rotorskoveln 10. Hålet 41 kan exempelvis vara placerat i det nedre partiet 22 av blocket 20 under laxstjärten 14. Pinnen 40 bör passa snävt i hålet 41 så att deytvå delarna 30 och 31 kommer att inriktas korrekt. Pinnen 40 kan användas tillsammans med den ovan beskrivna anordningen med de plana ytorna för.att inrikta de tvâ delarna 30 och 31.

Deinå delarna 30 och 31 av blocket 20 särskiljs därnäst. Åtminstone en kavitet formas i åtminstone en av de angränsande ytorna 33 och 34 för att bilda ett ihâligt inre av det föremål som tillverkas.

Fig. 4 och 5 visar de två delarna 30 och 31 sedan de har skilts ät.

Kaviteterna 42 och 43 har formats pâ'lämpligt sätt, såsom genom maskinbearbetning, i de angränsande ytorna 33 respektive 34. Refe- rensmärkena 23 och hålen 41 för pinnen 40 kan användas såsom refe- rensställen för noggrann_maskinbearbetning av kaviteterna 42 och 43.

Givetvis kan antalet och formerna hos kaviteterna 42 och 43, vilka kommer att vara de inre kaviteterna i rotorskoveln 10, när de två delarna 30 och 31 är hopfästa, varieras efter behov för att redu- cera vikt och förbättra kylning. ' De angränsande ytorna 33 och 34 hos de tvâ delarna 30 och 31 in- riktas därefter genom inriktningsmedlen, såsom pinnen 40, och om så önskas genom referensmärkena 23.

De tvâ delarna 30 och 31 fästs tillsammans sedan de inriktats. Fäst- ningen kan ske med'godtyckliga lämpliga medel, såsom genom bind- ning. En typ av bindning, som kan användas med framgång, är känd såsom aktiverad diffusionsbindning (ADB). Härvid placeras en borfilm mellan de angränsande ytorna 33 och 34 och vid uppvärmning under tryck diffunderar boren in i de angränsande ytorna, vilket bringar de två delarna 30 och 31 att sammanfogas. Det har angetts ovan att när tryck erfordras för fästningen, såsom är fallet vid bind- ning, de plana sidorna 25 och 28 av blocket 20 underlättar utöv- ande av trycket likformigt mot de tvâ delarna 30 och 31 och längs banan för snittet 32, såsom framgår av fig. 3. Likaledes under- 447 635 8 lättar de plana ytorna, innefattande de angränsande ytorna 33 och 34 av de tvâ delarna 30 och 31, likformig tryckfördelning väsent- ligen vinkelrätt mot de angränsande ytorna, varvid normalen är den mest effektiva tryckvinkeln för att förbättra bondningen.

De yttre ytorna på föremålet formas sedan på godtyckligt lämpligt sätt, såsom genom maskinbearbetning, med användning av referens- märkena 23 såsom positionsreferenser. När föremålet är en rotor- skovel 10, kan vingpartiet 11 formas först, såsom visas i fig. 6. Åtminstone ett sekundärt referensmärke 50 bildas sedan på vingen, såsom vid änden av vingpartiets 11 fram- och bakkant. Det sekund- ära referensmärket 50 används såsom en positioasreferens för form- ning av den yttre ytan på baspartiet 12, vilket, såsom visas i fig. 7, kan innefatta en plattform 13 och en laxstjärt 14.

Föremålet, såsom rotorskovelh 10, har nu tillverkats. Såsom visas i fig. 1, kan kylhâl borras eller på annat sätt åstadkommas genom elektrourladdningsbearbetning på olika ställen på rotorskoveln.

Större kaviteter 52, visade i fig. 6, vilka sträcker sig genom den yttre ytan till det inre av föremålet, kan även formas på lämpligt sätt, såsom genom elektrourladdningsbearbetning.

Slutligen kan, om så önskas, en spetshuv 53, visad i fig. 8, fäs- tas, sâsom genom bindning, vid änden av rotorskoveln 10 i ett ar- ßfläfiflfiflâfsåsom visas i fig. 1. Kylhâl, som passar till formen hos ëppningarna 54 i spetshuven 53 kan borras,telektrourladdningsbear- betas eller på annat sätt utsträckas från spetshuven in i kavite- terna 42 och 43 inuti rotorskoveln 10 för att åstadkomma ett ut- i lopp för kyuuft aarifränf Alternativet kan rotorskoveln 10 ha en i samma stycke utformad spetshuv. Det inre partiet av en dylik, i samma stycke utformad spetshuv kan formas tillsammans med kaviteterna 42 och 43, vilka utformas i de angränsande ytorna 33 respektive 34, och det yttre partiet av spetshuven kan formas, när de yttre ytorna på rotor- skoveln 10 formas. Lämpliga kylhål genom en dylik spetshuv kan formas på ovan angivet sätt.

Claims (15)

447 635 Patentkrav

1. Sätt att tillverka ett ihåligt föremål uppvisande ett vingparti (ll) och ett basparti (12), varvid vingpartiet innefattar en konvex sida (37), en konkav sida (38), en framkant (35) samt en bakkant (36). k ä n n e t e c k - n a t av att a) ett massivt stycke (20) formas med dimensioner som är större än eller lika med föremålets dimensioner och innefattar övre och undre partier, vilka svarar mot föremålets nämnda ving- resp. baspartier, b).åtminstone ett referensmärke (23) bildas på stycket, c) stycket skärs i två delar (30, 31) så att skärningsbanan sträcker sig) igenom stycket från det övre till det under partiet och begränsar kom- plementära angränsande ytor (33, 34) hos de två delarna, varvid var och en av de närliggande ytorna innefattar endast två plana ytor, som skär varandra utefter en väsentligen i längdriktningen förlöpande axel under en vinkel mot varandra i ändamål att underlätta inriktningen i moment f) nedan, d) inriktningsorgan (40) för de angränsande ytorna hos de två delarna 'bildas, e) de två delarna särskiljs och åtminstone en kavitet bildas i åtminstone en av de angränsande ytorna till bildande av ett ihåligt inre i före- målet, f) de angränsande ytorna hos de två delarna inriktas med hjälp av nämnda inriktningsorgan (40) och genom att anbringa de två delarnas komplemen- tära angränsande ytor mot varandra, g) de två delarna fästes saman, samt h) de yttre ytorna hos föremålets övre parti formas genom användning av referensmärket såsom positionsreferens till bildande av nämnda vingparti (11), med dess nämnda konvexa sida, konkava sida, ledande kant och bak- kant, så att skärningsbanan skär endast den konvexa sidan i punkter som är skilda från framkanten och bakkanten.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att det massiva stycket (20) är ett väsentligen rektangulärt block.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att referensmärket enligt moment b) bildas genom precisionsslipning av partier av åtminstone tre angränsande sidor av blocket till bildande av åtminstone ett hörn, varvid hörnet och skärningarna mellan de tre sidorna bildar en utgångspunkt respektive axlar hos referensmärket. 447 655 10

4. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda inriktningsmedel (40) i moment d) innefattar en pinne, som sträcker sig genom hål i de två delarna.

5. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att kaviteten enligt moment e) formas genom maskinbearbetning.

6. Sätt enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att moment g) innebär att de två delarna förbinds.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t av att förbindningen sker genom aktiverad diffusionsbindning.

8. % Sätt enligt något av_föregående krav; k ä n n e t e c k n a t av att formningen av de utvändiga ytorna i moment h) sker genom maskinbearbetning.

9. Sätt enligt krav 2, 4 - 6, samt 8, k ä n n e t e c k n a t av att åtminstone ett sekundärt referensmärke bildas på vingpartiet och att de yttre ytorna hos nämnda undre parti maskinbearbetas med användning av det sekundära referensmärket som positionsreferens till bildande av baspartiet (12).

10. Sätt enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t av att blocket formas genom gjutning, varvid kornen hos blocket orienteras i längdriktningen från det övre till det undre partiet.

11. Sätt enligt krav 9 eller 10, k ä n n e t e c k n a t av att refe- rensmärken enligt moment b) bildas genom precisionsslipning av en nedre yta och tre ytor invid den nedre ytan hos det nedre partiet av blocket för att bilda ett hörn på var och en av de två delarna, varvid hörnen och skärningarna mellan angränsande sidor definierar utgångspunkter resp. axlar hos referensmärkena.

12. Sätt enligt något av krav 9 - 11, k ä n n e t e c k n a t av att baspartiet innefattar en plattform och en laxstjärt och maskinbearbetningen av de yttre ytorna hos baspartiet sker genom maskinbearbetning av yttre ytor på plattformen och laxstjärten.

13. S13. Sätt enligt något av krav 9 - 12, k ä n n e t e c k n a t av att kylhål borras 1 vingpartiet.

14. Sätt enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a t av att en spetshuv för- binds med en ände av vingpartiet.

15. Sätt enligt något av krav 9 - 14, k ä n nte t e c k n a t av att skärningen av blocket i två delar sker genom trådskärning genom elektrourladd- ningsbearbetning.