DE4320374A1 - Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren FreiformflächenInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/005—Repairing methods or devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
- B23P15/04—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/147—Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel
lung von Körpern mit äußeren Freiformflächen, insbesondere
von Turbinenleitschaufeln.
Derartige Körper, insbesondere Turbinenleitschaufeln od. dgl.
werden entweder gegossen oder geschmiedet. Auf diese Weise
hergestellte Körper und insbesondere Turbinenleitschaufeln
od. dgl. haben zwar eine ausreichende Festigkeit, jedoch
sind sie insofern nachteilig, als sie einmal sehr schwer
und damit auch sehr teuer sind und zum anderen beachtlicher
Nacharbeiten bedürfen. Daß die erwähnte Festigkeit den Ein
satz hochwertigen Materials voraussetzt, bedarf wohl keiner
besonderen Erwähnung.
Demgegenüber wird nach der Erfindung ein Verfahren angestrebt,
das die Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen,
insbesondere von Turbinenleitschaufeln od. dgl. auf einfache
und kostengünstige Weise ermöglicht.
Dieses Ziel wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch
erreicht, daß für die Herstellung von Hohlkörpern, wie hohlen
Turbinenleitschaufeln od. dgl., zunächst aus flächigen Roh
platinen entsprechender Stärke und Anzahl Zuschnitte mit
Übermaß gefertigt werden, worauf eine Verformung durch Tief
ziehen erfolgt, an die sich ein Beschneiden der verformten
Zuschnitte anschließt und diese Zuschnitte für Verschweißun
gen zu einem beliebig geformten und/oder verwundenen Hohl
körper hergerichtet werden und anschließend eine übergangs
glatte Bearbeitung der Verschweißungen erfolgt. Da die Kör
per, also z. B. Turbinenleitschaufeln, nunmehr als Hohlkörper
ausgeführt werden, ergeben sich nicht nur wesentliche Ma
terialeinsparungen, sondern auch wesentliche Gewichtsver
ringerungen, was zu einer erheblichen Kostensenkung führt.
Die einzelnen Verfahrensschritte verbürgen auch eine aus
reichend hohe Festigkeit, nicht zuletzt deshalb, weil es sich
um sinnvoll aneinandergereihte und einen hohen Entwicklungs
stand aufweisende Arbeitsgänge handelt, die darüber hinaus
zu einem Erzeugnis führen, bei dem tragbare Toleranzen ein
gehalten werden können.
Ein ganz wesentlicher Verfahrensschritt besteht darin, daß
das Tiefziehen nach dem bekannten Hydroformverfahren durch
geführt wird. Zwar bedürfen Hydroformverfahren einer großen
Erfahrung, jedoch sind damit beliebige Formen, auch Hinter
schneidungen und die Erstellung verwundener Flächen ohne
weiteres möglich. Die erwähnten Erfahrungen sind nicht zu
letzt deshalb erforderlich, weil nicht nur die Übermaße der
Zuschnitte mit Rücksicht auf geringen Abfall, sondern auch
das nach dem Verformen auftretende Rückfedern richtig einge
schätzt werden müssen.
Um die im Hydroformverfahren gefertigten Zuschnitte in die
richtige Form für die Weiterverarbeitung zu bringen, ist es
zweckmäßig, daß die verformten Zuschnitte mit Laserstrahlen
paßgerecht beschnitten werden.
Damit die bereits angesprochene Festigkeit auch im Bereich
der Verschweißungen mit Sicherheit gegeben ist, wird vorge
schlagen, daß an den Randbereichen der zu verschweißenden,
stumpf aneinanderstoßenden Zuschnitte bzw. Blechhalbzeuge
die schweißseitigen Kanten gebrochen werden. Damit erreicht
man, daß, von außen betrachtet, durch und durch die Materia
lien der Blechhalbzeuge und der Schweißnaht ineinander
fließen und keine Bereiche verbleiben, in denen keine innige
Verschweißung stattgefunden hat.
Nach einer weiteren wertvollen Weiterbildung ist vorgesehen,
daß bei spitz auslaufenden Randbereichen einer aus Blech
halbzeugen zusammenzufügenden Turbinenleitschaufel od. dgl.
der eine Randbereich beabstandet von dem Ende des anderen
Randbereiches auf letzteren aufgelegt wird, worauf alle Rand
bereiche, also auch die stumpf aneinanderstoßenden Randbe
reiche, vor der eigentlichen Verschweißung positionsgerecht
geheftet werden. Durch das Heften wird erreicht, daß keine
Fehlstellungen der einzelnen Blechhalbzeuge zueinander mög
lich sind und von vornherein ein der gewünschten Endform
nahekommendes Gebilde entsteht.
Eine weitere wesentliche Einzelheit des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist darin zu sehen, daß alle Verschweißungen ge
genüber den benachbarten Flächen mit überdimensionierten
Schweißnähten versehen sind. Dadurch ist nicht nur das be
reits erwähnte Ineinanderfließen der Materialien gesichert,
sondern es ist auch gewährleistet, daß im Bereich der Ver
schweißungen kein Minus an Material eintreten kann.
Da in der Regel die überdimensionierten Schweißnähte nicht
der gewünschten oder erforderlichen Endform entsprechen, ist
es zweckmäßig, daß nach dem Erstellen der Schweißnähte diese
überfräst werden.
Eine weitere Einzelheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
darin zu sehen, daß bei spitz auslaufenden Teilen einer Tur
binenleitschaufel od. dgl. nach dem Fräsen der Überstand des
einen Blechhalbzeuges abgeschnitten wird. Der Überstand ge
hört streng genommen nicht zu dem hergestellten Hohlkörper,
vielmehr dient er der Halterung bei den einzelnen Arbeits
gängen und muß schließlich beseitigt werden.
Im Hinblick auf die vorgeschriebenen Formen und Toleranzen
wird ferner vorgeschlagen, daß die überfrästen Verschweißun
gen übergangsglatt zu den benachbarten Flächen verschliffen
werden.
Wiederum im Hinblick auf die Toleranzen ist schließlich vor
gesehen, daß die gesamte Außenfläche der jeweiligen Turbinen
leitschaufel od. dgl. überschliffen wird, was gleichzeitig
mit dem Verschleifen der Fräszonen erfolgen kann.
Durch diese Verfahrensschritte ergibt sich eine allen An
sprüchen gewachsene Turbinenleitschaufel, die aus zwei ver
wundenen, außen Freiflächen aufweisenden Zuschnitten besteht,
die über verfräste und verschliffene Schweißnähte miteinander
verbunden sind.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand
einer Turbinenleitschaufel näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge
stellte Turbinenleitschaufel in schaubildlicher
Darstellung;
Fig. 2 eine gegenüber Fig. 1 vergrößert herausge
zeichnete Einzelheit im Bereich des Kreises II,
jedoch noch nicht fertig bearbeitet, und
Fig. 3 eine ebenfalls noch nicht bearbeitete und gegen
über Fig. 1 vergrößerte Einzelheit im Bereich
des Kreises III.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, besteht eine Turbinenleitschau
fel 1 aus zwei bereits verformten Zuschnitten 2, 3, die über
Schweißnähte 4, 5 fest miteinander verbunden sind. In Fig. 1
ist der Endzustand veranschaulicht, jedoch ist mit Punkten
6, 7, 8 bzw. 9, 10, 11 angedeutet, daß vor dem Verschweißen
der Zuschnitte 2, 3 ein Heften stattgefunden hat.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß im oberen Bereich der Zuschnit
te 2, 3 die Kanten 12, 13 gebrochen sind und vor der Erstellung
der Schweißnaht 4 durch das Heften ein Spalt 14 verblieben ist,
so daß über die ganze Stärke der Zuschnitte 2, 3 bei der Er
stellung der Schweißnaht 4 bzw. beim Verschweißen ein inniger
Materialfluß zwischen der Schweißnaht 4 und den Zuschnitten
2, 3 stattgefunden hat, wie dies durch die Schraffur ange
geben ist. Außerdem erkennt man, daß die Schweißnaht 4 die
Flächen 15, 16 des Zuschnittes 2, 3 überragt, so daß durch
Fräsen und Schleifen ein glatter Übergang von einem Zuschnitt 2
zum anderen Zuschnitt 3 herstellbar ist.
Gemäß Fig. 3 ist ein stumpfes Ende 17 des Zuschnittes 3 auf
ein verlängertes Ende 18 des Zuschnittes 2 aufgelegt und der
Materialfluß beim Schweißen ist mit einer oval verlaufenden
Linie 19 angegeben, d. h., auch hier ist das Ineinanderfließen
der Materialien der Zuschnitte 2 und 3 und der Schweißnaht 5
sichergestellt. Durch Fräsen und Schleifen wird die Schweiß
naht 5 an ihrer Außenseite und auch das Ende 18 derart abge
tragen, daß die dicht schraffierte Fläche einen glatten Über
gang zwischen den Zuschnitten 2, 3 ergibt. Bei 20 ist ein
Überstand angegeben, der nach dem Verschweißen oder sonsti
gen Arbeitsgängen abgeschnitten wird, so daß die Außen
flächen der Zuschnitte 2, 3 einschließlich der Schweiß
nähte 4, 5 paßgerecht überschliffen werden können.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren Frei
formflächen, insbesondere von Turbinenleitschaufeln,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung von Hohl
körpern, wie hohlen Turbinenleitschaufeln od. dgl., zu
nächst aus flächigen Rohplatinen entsprechender Stärke und
Anzahl Zuschnitte mit Übermaß gefertigt werden, worauf
eine Verformung durch Tiefziehen erfolgt, an die sich ein
Beschneiden der verformten Zuschnitte anschließt und diese
Zuschnitte für Verschweißungen zu einem beliebig geformten
und/oder verwundenen Hohlkörper hergerichtet werden und
anschließend eine übergangsglatte Bearbeitung der Ver
schweißungen erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Tiefziehen nach dem bekannten Hydroformverfahren durchge
führt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die verformten Zuschnitte mit Laserstrah
len paßgerecht beschnitten werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß an den Randbereichen der zu verschweißenden,
stumpf aneinanderstoßenden Zuschnitte bzw. Blechhalb
zeuge die schweißseitigen Kanten gebrochen werden.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei spitz auslaufenden Randbereichen einer
aus Blechhalbzeugen zusammenzufügenden Turbinenleit
schaufel od. dgl. der eine Randbereich beabstandet von
dem Ende des anderen Randbereichs auf letzteren aufge
legt wird, worauf alle Randbereiche, also auch die stumpf
aneinanderstoßenden Randbereiche vor der eigentlichen
Verschweißung positionsgerecht geheftet werden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß alle Verschweißungen gegenüber den benach
barten Flächen mit überdimensionierten Schweißnähten ver
sehen werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß nach dem Erstellen der Schweißnähte diese
überfräst werden.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei spitz auslaufenden Teilen einer Tur
binenleitschaufel od. dgl. nach dem Fräsen der Überstand
des einen Blechhalbzeuges abgeschnitten wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die überfrästen Verschweißungen übergangs
glatt zu den benachbarten Flächen verschliffen werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die gesamte Außenfläche der jeweiligen Tur
binenleitschaufel od. dgl. überschliffen wird, was gleich
zeitig mit dem Verschleifen der Fräszonen erfolgen kann.
11. Turbinenleitschaufel, die nach dem Verfahren gemäß den
Ansprüchen 1 bis 10 hergestellt ist, dadurch gekennzeich
net, daß die Turbinenleitschaufel (1) aus zwei verwundenen,
außen Freiflächen (vgl. 15, 16) aufweisenden Zuschnitten
(2, 3) besteht, die über verfräste und verschliffene
Schweißnähte (4, 5) miteinander verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934320374 DE4320374A1 (de) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934320374 DE4320374A1 (de) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4320374A1 true DE4320374A1 (de) | 1994-12-22 |
Family
ID=6490718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934320374 Withdrawn DE4320374A1 (de) | 1993-06-19 | 1993-06-19 | Verfahren zur Herstellung von Körpern mit äußeren Freiformflächen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4320374A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19959598A1 (de) * | 1999-12-10 | 2001-06-13 | Rolls Royce Deutschland | Verfahren zum Herstellen einer Schaufel einer Strömungsmaschine |
EP2113358A1 (de) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG | Leitschaufeln eines Leitschaufelgitters einer Fluggasturbine |
-
1993
- 1993-06-19 DE DE19934320374 patent/DE4320374A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19959598A1 (de) * | 1999-12-10 | 2001-06-13 | Rolls Royce Deutschland | Verfahren zum Herstellen einer Schaufel einer Strömungsmaschine |
US6532658B2 (en) | 1999-12-10 | 2003-03-18 | Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co Kg | Process for the manufacture of a blade/vane of a turbomachine |
EP2113358A1 (de) * | 2008-04-30 | 2009-11-04 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co KG | Leitschaufeln eines Leitschaufelgitters einer Fluggasturbine |
DE102008021684A1 (de) * | 2008-04-30 | 2009-11-05 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Leitschaufeln eines Leitschaufelgitters einer Fluggasturbine |
US8221087B2 (en) | 2008-04-30 | 2012-07-17 | Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg | Stator vanes of a stator vane cascade of an aircraft gas turbine |
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