DE60300027T2

DE60300027T2 - Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsschweissung und superplastische Formung

Info

Publication number: DE60300027T2
Application number: DE60300027T
Authority: DE
Inventors: Stephen Barnoldswick Nicholson
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2003-02-03
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-02-04
Also published as: EP1338353A1; DE60300027D1; US20030154586A1; US6739049B2; GB0203955D0; EP1338353B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung und Heißverformung oder superplastische Verformung.
Es ist bekannt, hohle metallische Gegenstände durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung metallischer Werkstücke herzustellen. Diese metallischen Werkstücke umfassen elementares Metall, Metalllegierungen, intermetallische Materialien und Metallmatrix-Verbundwerkstoffe.
Das Verfahren der Diffusionsverschweißung und superplastischen Verformung kann durchgeführt werden, um konturierte Gegenstände, beispielsweise Fan-Laufschaufeln oder Fan-Kanalauslass-Leitschaufeln für Gasturbinentriebwerke, durch superplastische oder Wärmeverformung herzustellen, wobei eine integrale Struktur durch das Diffusionsschweiß-Verfahren erzeugt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung ist in unserem europäischen Patent EP-B-0568201 beschrieben. In der Patentschrift EP-B-0568201 wird die integrale Struktur, die durch das Diffusionsschweiß-Verfahren hergestellt wurde, verdrillt, bevor die integrale Struktur superplastisch verformt wird. Zusätzlich wird die integrale Struktur in einem Superplastik-Formgesenk durch Warmfließen geformt.
Außerdem beschreibt unser britisches Patent GB-B-2306353 die Herstellung einer Fan-Laufschaufel durch Diffusionsverschweißung und superplastische Verformung. In der GB-B-2306353 wird die integrale Struktur aus zwei metallischen Werkstücken geformt, die nacheinander das äußere Profil der Fan-Laufschaufel definieren. Die beiden metallischen Werkstücke werden durch Einschneiden eines schrägen Schlitzes durch einen Metallblock in Form eines Parallelepipedes erzeugt, um zwei sich in Längsrichtung verjüngende metallische Werkstücke zu bilden. Die dickeren Enden der metallischen Werkstücke werden ausgerichtet, um den Schaufelfuß der Fan-Laufschaufel zu bilden, und der Rest der metallischen Werkstücke wird spanabhebend auf die erforderliche Dicke gebracht, um die erforderliche Massenverteilung zu erreichen.
Dieser Herstellungsprozess erfordert, dass die Dicke des ursprünglichen metallischen Parallelepiped-Blockes etwa halb so groß ist oder etwas weniger als halb so groß wie die Dicke des Schaufelfußes der fertigen Fan-Laufschaufel, damit eine spanabhebende Bearbeitung zur Erzeugung des Schaufelfußes möglich wird. Das Problem bei diesem Verfahren besteht darin, dass Metall und Arbeitszeit vergeudet werden und dass das Verfahren sehr kostspielig ist. Außerdem ist die Mikrostruktur des metallischen Parallelepiped-Blockes wegen der Dicke des ursprünglichen metallischen Blockes nicht die optimale Mikrostruktur.
Dieses Problem wird teilweise gelöst, wie dies auch in der GB-B-2306353 beschrieben ist, indem dünnere metallische Parallelepiped-Blöcke benutzt werden und indem weitere schmale Blöcke am dickeren Ende der beiden sich in Längsrichtung verjüngenden metallischen Werkstücke angesetzt werden, um den Schaufelfuß der Fan-Laufschaufel zu bilden. Auch dieses Verfahren ist immer noch kostspielig, und es wird Metall und Arbeitszeit vergeudet. Die Mikrostruktur des Parallelepiped-Blockes wird infolge der geringeren Dicke des Parallelepiped-Blockes verbessert. Es ergeben sich aber zusätzliche Erfordernisse im Hinblick auf die Verschweißung der gesonderten kleinen Blöcke und im Hinblick auf die Evakuierung der Räume zwischen den metallischen Werkstücken und den Blöcken, um zu gewährleisten, dass eine Diffusionsverschweißung stattfindet. Die Mikrostruktur der metallischen Werkstücke ist wegen der Dicke des ursprünglichen metallischen Parallelepiped-Blockes immer noch nicht die optimale Mikrostruktur.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes durch Diffusionsverschweißung zu schaffen, bei welchem die oben erwähnten Probleme vermieden werden.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit einem vorbestimmten vollständigen Profil durch Diffusionsverschweißung und Heißverformung oder superplastische Verformung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken mit den folgenden Schritten:

(a) es wird eine Metallbramme hergestellt, die erste und zweite Enden und erste und zweite Oberflächen besitzt,
(b) es wird das erste Ende der Metallbramme geschmiedet, um einen Bereich mit vergrößerter Dicke am ersten Ende der Metallbramme zu erzeugen, der sich von der ersten Oberfläche der Metallbramme erstreckt, und es wird das zweite Ende der Metallbramme geschmiedet, um einen Bereich vergrößerter Dicke am zweiten Ende der Metallbramme zu erzeugen, der sich von der zweiten Oberfläche der Metallbramme erstreckt,
s(c) es wird die Metallbramme von der ersten Oberfläche nach der zweiten Oberfläche spanabhebend bearbeitet, um zwei metallische Werkstücke zu erzeugen, wobei jedes metallische Werkstück wenigstens eine Oberfläche aufweist,
(d) es wird ein Trennmaterial aufgetragen, um eine Diffusionsverschweißung an vorbestimmten Bereichen von wenigstens einer der Oberflächen von wenigstens einem der beiden metallischen Werkstücke zu verhindern,
(e) es werden die wenigstens zwei metallischen Werkstücke zu einem Stapel relativ zueinander derart aufgebaut, dass die Oberflächen in Passberührung miteinander stehen,
(f) es werden Hitze und Druck auf die Dicke der wenigstens zwei metallischen Werkstücke ausgeübt, um eine Diffusionsverschweißung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken miteinander in Bereichen zu bewirken, die nicht den vorbestimmten Bereichen entsprechen, um eine integrale Struktur zu schaffen,
(g) es wird die integrale Struktur erhitzt, und es wird die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt, um zu bewirken, dass der vorbestimmte Bereich von wenigstens einem der wenigstens zwei metallischen Werkstücke heiß verformt oder superplastisch verformt wird, um einen hohlen Gegenstand vorbestimmter Form zu erzeugen.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren nach dem Schritt (f) und vor dem Schritt (g) einen weiteren Schritt, in dem die integrale Struktur in einer Warmfließform eingesetzt wird und die integrale Struktur erhitzt wird, während sie in der Form verbleibt, damit die integrale Struktur an der konvexen Oberfläche der Form durch Warmfließen verformt wird.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (c) eine spanabhebende Bearbeitung der Metallbramme, um ein erstes metallisches Werkstück und ein zweites metallisches Werkstück zu erzeugen. Vorzugsweise umfasst der Schritt (c) die Erzeugung eines dritten metallischen Werkstücks, wobei das dritte metallische Werkstück zwei flache Oberflächen besitzt, und der Schritt (e) umfasst den Zusammenbau von drei metallischen Werkstücken in dem Stapel relativ zueinander derart, dass das dritte metallische Werkstück zwischen dem ersten und zweiten metallischen Werkstück liegt und die flachen Oberflächen in Passberührung miteinander stehen.
Der hohle Gegenstand kann eine Fan-Laufschaufel oder eine Kompressor-Laufschaufel sein.
Der hohle Gegenstand kann auch eine Fan-Auslass-Leitschaufel, eine Kompressor-Laufschaufel oder eine Fan-Laufschaufel sein.
Nach der Diffusionsverschweißung des Werkstückstapels und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur kann die integrale Struktur erhitzt werden, und es können auf gegenüberliegende Enden der integralen Struktur Lasten aufgeprägt werden, um ein Ende relativ zu dem anderen Ende zu verdrillen und um die integrale Struktur in eine vorbestimmte Form zu konturieren.
Nach Verdrillung der integralen Struktur und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur kann die konturierte integrale Struktur innen unter Druck gesetzt werden, um die Klebeverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück in dem vorbestimmten Bereich aufzuheben.
Vorzugsweise wird nach der inneren Druckbeaufschlagung der integralen Struktur zum Aufbrechen der Klebeverbindung und vor der inneren Druckbeaufschlagung der integralen Struktur zur superplastischen Verformung wenigstens eines Werkstücks das Innere der integralen Struktur aufeinanderfolgend evakuiert, und es wird ein inertes Gas zugeführt, um Sauerstoff aus dem Inneren der integralen Struktur abzuführen.
Vorzugsweise wird nach der Diffusionsverschweißung des Werkstückstapels und vor der superplastischen Verformung der integralen Struktur die integrale Struktur innen unter Druck gesetzt, um die Klebeverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück innerhalb des vorbestimmten Bereichs zu lösen.
Vorzugsweise werden die Ränder der metallischen Werkstücke abgedichtet, nachdem die metallischen Werkstücke im Stapel angeordnet sind und bevor die metallischen Werkstücke einer Diffusionsverschweißung unterworfen werden, um eine integrale Struktur zu schaffen.
Vorzugsweise werden die Ränder der metallischen Werkstücke miteinander verschweißt.
Vorzugsweise werden die metallischen Werkstücke, wenn sie aus einer Titanlegierung bestehen, auf eine Temperatur erhitzt, die gleich 850°C oder höher ist, und der Druck, der ausgeübt wird, ist gleich 20 × 10⁵ Nm^–2 oder größer, um die Werkstücke durch Diffusionsverschweißung miteinander zu verbinden und eine integrale Struktur zu schaffen.
Vorzugsweise werden die metallischen Werkstücke auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt, und der angewandte Druck liegt zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 105 Nm^–2.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur auf eine Temperatur erhitzt, die gleich 850°C oder größer ist, um die integrale Struktur superplastisch zu formen.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt.
Vorzugsweise wird die integrale Struktur einer Formgebung durch Warmfließen bei einer Temperatur unterworfen, die gleich oder größer als 740°C ist.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (b) ein Stauchschmieden.
Vorzugsweise wird der Bereich vergrößerter Dicke spanabhebend bearbeitet. Vorzugsweise wird der Bereich vergrößerter Dicke anschließend bearbeitet, um einen Schwalbenschwanzfuß oder einen Tannenbaumfuß zu erzeugen. Vorzugsweise umfasst der Schritt (b) die Erhitzung der integralen Struktur auf eine vorbestimmte Temperatur, bevor das Schmieden beginnt. Vorzugsweise wird die integrale Struktur auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C erhitzt.
Vorzugsweise hat im Schritt (a) jedes der wenigstens zwei metallischen Werkstücke wenigstens eine flache Oberfläche.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (c) die spanabhebende Bearbeitung der Metallbramme, um zwei sich in Längsrichtung verjüngende Metallwerkstücke zu erzeugen.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (e) die Anordnung der dickeren Enden der metallischen Werkstücke an einem Ende des Stapels.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 zeigt einen Gegenstand, der durch superplastische Verformung und Diffusionsverschweißung gemäß der Erfindung hergestellt wurde;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Metallbramme vor Durchführung des Stauchschmiedeverfahrens;
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Metallbramme vor Durchführung des Stauchschmiedeverfahrens;
4 veranschaulicht die spanabhebende Bearbeitung der geschmiedeten Metallbramme zwecks Erzeugung zweier Werkstücke;
5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Stapels aus zwei Metallwerkstücken gemäß 4 und eines weiteren metallischen Werkstücks, die danach superplastisch verformt und diffusionsverschweißt werden, um einen Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung zu erzeugen;
6 ist eine perspektivische Ansicht des Stapels aus drei metallischen Werkstücken gemäß 5, wobei die integrale Struktur dargestellt ist, nachdem die Diffusionsverschweißung durchgeführt wurde;
7 veranschaulicht eine perspektivische auseinandergezogene Darstellung eines Stapels von zwei metallischen Werkstücken gemäß 4, die superplastisch verformt und diffusionsverschweißt sind, um einen Gegenstand gemäß der Erfindung zu erzeugen.
Eine Fan-Laufschaufel 10 eines Turbofan-Gasturbinentriebwerks ist in 1 dargestellt. Sie besteht aus einem stromlinienförmig gestalteten Arbeitsteil 12, der eine Vorderkante 14, eine Hinterkante 16, eine konkave Oberfläche 18, eine konvexe Oberfläche 20, einen Schaufelfuß 26 und eine Schaufelspitze 28 aufweist. Die Fan-Laufschaufel 10 ist hohl und weist innerhalb des stromlinienförmig gestalteten Arbeitsteils 12 mehrere Räume 22 auf, die durch einen Parallelträgeraufbau 24 voneinander getrennt sind.
Wie aus 2 ersichtlich, wird eine Ausgangsbramme 30 in Form eines Parallelepipedes aus einer Titanlegierung erzeugt, und die Bramme 30 aus der Titanlegierung besitzt ein. erstes Ende 32 und ein zweites Ende 34 und eine erste Oberfläche 36 und eine zweite Oberfläche 38. Die Parallelepiped-Bramme 30 aus der Titanlegierung wird einem Stauchschmiedeverfahren unterworfen, um einen Block 40 aus Titanlegierung zu erzeugen, wie dieser in 3 dargestellt ist. Im Einzelnen werden erstes und zweites Ende 32 und 34 der Parallelepiped-Bramme 30 aus der Titanlegierung einem Stauchschmieden unterworfen, um am ersten Ende 32 eine Verdickung 42 zu erzeugen und am zweiten Ende 34 eine Verdickung 44 zu erzeugen, wie dies in 3 dargestellt ist. Die Erhöhung der Dicke 42 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 36, und die Erhöhung der Dicke 44 erstreckt sich von der zweiten Oberfläche 38. Die Vergrößerungen in der Dicke 42 und 44 des Titanlegierungsblocks 40 werden schließlich der Schaufelfuß 26 der Fan-Laufschaufel 10. Das Stauchschmieden umfasst die Plazierung der Parallelepiped-Bramme 30 aus Titanlegierung in einem Schmiedegesenk und eine Erhitzung auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°, worauf die ersten und zweiten Enden 32 und 34 durch Schmieden gestaucht werden.
Die beiden sich in Längsrichtung verjüngenden Werkstücke 50 und 52 aus einer Titanlegierung werden dadurch erzeugt, dass erste und zweite Schlitze 51 und 53 in der ersten und zweiten Oberfläche 36 bzw. 38 des Blocks 40 aus der Titanlegierung spanabhebend ausgearbeitet werden und indem der Block 40 aus der Titanlegierung längs einer geneigten Ebene X von dem ersten Schlitz 51 in der ersten Oberfläche 36 nach dem zweiten Schlitz 52 in der zweiten Oberfläche 38 geschnitten wird, um zwei in Längsrichtung sich verjüngende Werkstücke 50 und 52 aus der Titanlegierung zu erzeugen, wie dies in 4 dargestellt und im Einzelnen in unserem britischen Patent GB-B-2306353 beschrieben ist. Der erste Schlitz 51 liegt benachbart zu der Verdickung 42, und der zweite Schlitz 53 liegt benachbart zu der Verdickung 44. Der Schnitt wird vorzugsweise durch eine Bandsäge durchgeführt.
Die beiden Werkstücke 50 und 52 aus der Titanlegierung und ein drittes Werkstück 54 aus der Titanlegierung werden zu einem Stapel 56 zusammengebaut, wie dies aus 5 ersichtlich ist. Das Werkstück 50 besitzt eine einzige flache Oberfläche 58, das Werkstück 52 besitzt eine einzige flache Oberfläche 60, und das Werkstück 54 besitzt zwei flache Oberflächen 62 und 64. Die flachen Oberflächen 58 und 62 des Werkstücks 50 bzw. 54 sind aneinandergefügt, und die flachen Oberflächen 60 und 64 der Werkstücke 52 bzw. 54 sind ebenfalls aneinandergefügt. Die Werkstücke 50 und 52 verjüngen sich, und ihre Dicke steigt vom Ende 66 nach dem Ende 68 an. Die Werkstücke 50 und 52 sind so angeordnet, dass die verdickten Bereiche 42 und 44 der Werkstücke 50 bzw. 52 sich am Ende 68 befinden.
Vor dem Zusammenbau der Werkstücke 50, 52 und 54 zu dem Stapel 56 wird das erste Werkstück 50 spanabhebend in einem Bereich 70 bearbeitet, der zentral in der Oberfläche 72 des ersten Werkstücks 50 liegt, und das zweite Werkstück 52 wird in einem Bereich 74 bearbeitet, der in der Mitte der Oberfläche 76 des zweiten Werkstücks 52 liegt. Die zentralen bearbeiteten Bereiche 70 und 74 sind so konturiert, dass eine Veränderung der Massenverteilung der Fan-Laufschaufel 10 von der Vorderkante 14 nach der Hinterkante 16 und vom Schaufelfuß 26 nach der Schaufelspitze 28 dadurch bewirkt wird, dass die Tiefe der Bearbeitung sich ändert.
Beispielsweise kann sich die Dicke von erstem und zweitem Werkstück 50 und 52 über den bearbeiteten Mittelbereich 70 und 74 in Richtung zwischen den Rändern 78 und 80 und in Richtung zwischen den Enden 66 und 68 von erstem und zweitem Werkstück 50 und 52 ändern.
Die spanabhebende Bearbeitung der zentralen bearbeiteten Bereiche 70 und 74 von erstem und zweitem Werkstück 50 bzw. 52 erfolgt durch Fräsen, durch elektrochemische Bearbeitung, durch chemische Bearbeitung, durch Elektrofunken-Bearbeitung oder durch andere geeignete spanabhebende Verfahren.
Die aneinanderliegenden Oberflächen 58 und 62 der Werkstücke 50 und 54 und die aneinanderliegenden Oberflächen 60 und 64 der Werkstücke 52 bzw. 54 werden dann für die Diffusionsverschweißung durch chemische Reinigung vorbereitet. Eine der aneinanderliegenden Oberflächen 58 und 62, in diesem Beispiel die Anlageoberfläche 62, besitzt ein aufgetragenes Trennmaterial 82. In gleicher Weise besitzt eine der aneinanderliegenden Oberflächen 60 und 64, in diesem Fall die Anlageoberfläche 64, ein aufgetragenes Trennmaterial. Das Trennmaterial kann aus pulverisiertem Yttriumoxid in einem Binder und Lösungsmittel bestehen, z.B. kann es ein Material sein, welches unter der Bezeichnung „Stopyt 62A" bekannt ist, das von einer amerikanischen Gesellschaft mit der Bezeichnung GTE Service Corporation, 100 Endecott Street, Danvers, MA10923, USA, vertrieben wird.
Das Trennmaterial wird in dem gewünschten Muster durch einen bekannten Siebdruck oder andere geeignete Verfahren aufgebracht. Das gewünschte Muster aus Trennmaterial verhindert eine Diffusionsverschweißung zwischen vorbestimmten Bereichen der Werkstücke 50, 52 und 54. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Trennmaterial in geraden Linien auf den Oberflächen 62 und 64 des Werkstückes 54 außer in Bereichen aufgetragen, die benachbart zu den Rändern 78 und 80 und den Enden 66 und 68 genügend weit entfernt liegen, um eine befriedigende Diffusionsverschweißung durchführen zu können.
Das Werkstück 50 besitzt zwei Passlöcher 84, die axial auf entsprechende Passlöcher 86 im Werkstück 52 und Passlöcher 88 im Werkstück 54 ausgerichtet sind, um eine genaue Positionsbeziehung zwischen den drei Werkstücken 50, 52 und 54 zu gewährleisten. Die Werkstücke 50, 52 und 54 werden in dieser Lagebeziehung durch zwei nicht dargestellte Passstifte gehalten, die in die axial ausgerichteten Passlöcher 84, 86 und 88 eingesteckt werden.
Die Werkstücke 50, 52 und 54 des Stapels 56 werden so zusammengefügt, dass ein Ende eines Rohres 90 aufgenommen wird. In diesem Fall wird eine Nut 92 in der Oberfläche 58 des ersten Werkstücks 50 eingearbeitet und eine Nut 94 wird in der Oberfläche 60 des zweiten Werkstücks 52 spanabhebend hergestellt, und es wird ein Schlitz 96 in dem dritten Werkstück 54 spanabhebend hergestellt. Das Rohr 90 wird so positioniert, dass es zwischen die drei Werkstücke 50, 52 und 54 einsteht. Ein Ende des Rohres 90 ist mit dem Muster von Trennmaterial zwischen den Werkstücken 50, 52 und 54 verbunden. Bei Vollendung des Zusammenbaus in der beschriebenen Weise erfolgt eine Verschweißung am Umfang, so dass die Ränder und die Enden der Werkstücke 50, 52 und 54 miteinander verschweißt werden. Das Rohr 90 wird ebenfalls über seinen Umfang mit den Werkstücken 50, 52 und 54 verschweißt. Es wird dadurch ein verschweißter Aufbau geschaffen, der abgedichtet ist mit Ausnahme des Einlasses, der durch das Rohr 90 gebildet wird.
Das Rohr 90 liegt an einem Ende, und bei diesem Ausführungsbeispiel an dem Ende, das später den Schaufelfuß 26 der Fan-Laufschaufel 10 des abgedichteten Aufbaus bildet, jedoch ist es zweckmäßig, dass das Rohr an der Spitze 28 der Fan-Laufschaufel 10 liegt.
Das Rohr 90 wird dann an eine Vakuumpumpe angeschlossen, die benutzt wird, um das Innere des verschweißten Aufbaus zu evakuieren, und dann wird ein inertes Gas, z.B. Argon, dem Inneren des verschweißten Aufbaus zugeführt. Diese Evakuierung und Zuführung von inertem Gas nach dem Inneren des verschweißten Aufbaus kann mehrfach wiederholt werden, um zu gewährleisten, dass Spuren von Sauerstoff, oder im Wesentlichen der gesamte Sauerstoff, aus dem Inneren des verschweißten Aufbaus entfernt werden. Die Zahl von Zyklen, über die das Innere des verschweißten Aufbaus evakuiert und mit inertem Gas gespült wird, hängt von der Größe der Werkstücke und der erforderlichen Integrität des fertigen Bauteils oder Gegenstandes ab. Je kleiner der verbleibende Sauerstoffrest, desto besser ist die Qualität der folgenden Diffusionsverschweißung. Das inerte Gas wird zugeführt, um das Innere des verschweißten Aufbaus auf atmosphärischen Druck zu bringen.
Der verschweißte Aufbau wird evakuiert und in einen Ofen eingesetzt. Der verschweißte Aufbau wird dann auf eine Temperatur zwischen 250°C und 350°C erhitzt, um den Binder des Trennmaterials zu verdampfen. Während des Ausbackens des Binders wird der verschweißte Aufbau kontinuierlich evakuiert, um den Binder zwischen den Werkstücken 50, 52 und 54 zu entfernen. Nachdem der Binder entfernt ist, was entweder durch Überwachung der Binderreste im extrahierten Gas aus dem verschweißten Aufbau oder durch Aufrechterhalten des verschweißten Aufbaus bei einer Temperatur zwischen 250°C und 350°C während einer vorbestimmten Zeitdauer bestimmt wird, wird der verschweißte Aufbau aus dem Ofen entfernt, und man lässt ihn auf Aufgebungstemperatur abkühlen, während kontinuierlich eine Evakuierung stattfindet. Der Binder wird aus dem verschweißten Aufbau bei einer genügend niedrigen Temperatur ausgebacken, um die Oxidation der äußeren Oberfläche des verschweißten Aufbaus zu vermindern oder zu verhindern.
Dann wird das Rohr 90 derart abgedichtet, dass ein Vakuum in dem verschweißten Aufbau erzeugt und auf diese Weise ein abgedichteter Aufbau hergestellt wird. Der abgedichtete Aufbau wird dann vorsichtig nach einem Autoklaven überführt. Die Temperatur im Autoklaven wird derart erhöht, dass der abgedichtete Aufbau auf eine Temperatur von mehr als 850°C aufgeheizt wird. Der Argondruck im Autoklaven wird dann auf einen Druck von mehr als 20,26 × 10⁵ Nm^–2 (20 Atmosphären, 294 Pfund pro Quadratzoll) angehoben und auf jener Temperatur und jenem Druck eine vorbestimmte Zeit lang gehalten. Vorzugsweise wird der abgedichtete Aufbau auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C aufgeheizt, und der Druck liegt zwischen 20,26 × 10⁵ Nm^–2 (294 Pfund pro Quadratzoll) und 30,39 × 105 Nm^–2 (441 Pfund pro Quadratzoll). Wenn beispielsweise der abgedichtete Aufbau auf eine Temperatur von 925°C aufgeheizt wird und der Druck auf 300 Pfund pro Quadratzoll angehoben wird, dann werden Temperatur und Druck über etwa zwei Stunden lang konstant gehalten. Dann wird der Druck auf Umgebungsdruck abgesenkt, und es wurde eine Diffusionsverschweißung innerhalb des abgedichteten Aufbaus erreicht, der dann zu einer integralen Struktur 100 geworden ist, und diese Struktur wird aus dem Autoklaven enffernt. Die Diffusionsverschweißung erfolgte in jenen Bereichen 102, die durch die strichlierten Linien angedeutet sind, und die Diffusionsverschweißung wurde in anderen Bereichen verhindert, wie dies in 6 dargestellt ist.
Das Rohr 90 wird aus der integralen Struktur 100 enffernt, und es wird ein zweites Rohr in die integrale Struktur 100 eingesetzt.
Die integrale Struktur 100 wird dann in eine Fließform eingelegt, und die integrale Struktur 100 wird erhitzt, während sie in der Form befindlich ist, damit die integrale Struktur 100 durch Warmfließen verformt wird, um so eine stromlinienförmige Gestalt zu erhalten. Während des Warmfließ-Formprozesses wird die integrale Struktur 100 auf eine Temperatur von 740°C aufgeheizt.
Die durch Warmfließen erzeugte integrale Struktur 100 wird dann in einem Gesenk zur superplastischen Verformung eingefügt. Dieses weist eine konkave Oberfläche und eine konvexe Oberfläche auf. Es wird ein inertes Gas, z.B. Argon, in die Bereiche innerhalb der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 eingeführt, die das Trennmaterial enthält, um die Klebeverbindung aufzubrechen, die durch den Diffusionsschweißdruck erzeugt wurde. Das Argon wird vorsichtig in jene Bereiche eingeführt, die das Trennmaterial enthalten, und das Argon sickert durch das Trennmaterial ein und erreicht schließlich das gegenüberliegende Ende der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100. Das Argon muss über die gesamte Länge im Inneren der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 derart strömen, dass die Klebeverbindung zwischen dem Trennmaterial und den Werkstücken 50, 52 und 54 aufgehoben wird, die während des Schrittes der Diffusionsverschweißung erzeugt wurde.
Dieser Schritt kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, weil das Metall bei Raumtemperatur elastisch ist und die minimale Streckung, die dabei auftritt, geht nicht über die elastische Deformation hinaus. Infolgedessen hält die durch Warmfließen erzeugte integrale Struktur 100 ihre Form aufrecht, wenn der Druck am Ende des Schrittes aufgehoben wird. Stattdessen kann der Schritt bei der Temperatur der superplastischen Verformung durchgeführt werden, jedoch besteht dann eine beträchtliche Gefahr einer progressiven plastischen Deformation in Längsrichtung der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 anstelle einer gleichmäßigen Deformation über die gesamte durch Warmfließen erzeugte integrale Struktur 100. Nichtsdestoweniger wird der Fachmann in der Lage sein, das Aufbrechen der Klebeverbindung durch geeignete Steuerung des Argondruckes einzustellen.
Das zweite Rohr wird dann mit einer Vakuumpumpe verbunden, die benutzt wird, um das Innere der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 zu evakuieren, und dann wird ein inertes Gas, beispielsweise Argon, dem Inneren der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 zugeführt. Dieses Verfahren der Evakuierung und Zuführung eines inerten Gases in das Innere der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 kann mehrfach wiederholt werden, um zu gewährleisten, dass die meisten, oder im Wesentlichen alle, Spuren von Sauerstoff aus dem Inneren der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 entfernt sind. Die jeweilige Anzahl von Vorgängen, mit denen das Innere der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 evakuiert und mit einem inerten Gas gespült wird, hängt von der Größe des Werkstücks und von der erforderlichen Integrität des fertigen Bauteils ab. Das inerte Gas wird zugeführt, um das Innere der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 auf atmosphärischen Druck zu bringen.
Die durch Warmfließen erzeugte integrale Struktur 100 und das Superplastik-Formgesenk werden dann in einen Autoklaven eingesetzt. Die durch Warmfließen erzeugte integrale Struktur 100 wird dann auf eine Temperatur von mehr als 850°C, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°, erhitzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden das Gesenk und die durch Warmfließverfahren erzeugte integrale Struktur 100 auf 925°C erhitzt. Ein inertes Gas, z.B. Argon, wird in das Innere der durch Warmfließen erzeugten integralen Struktur 100 zwischen den Werkstücken 50, 52 und 54 derart eingeführt, dass die Werkstücke 50 und 54 die Oberflächen des Gesenkformkörpers annehmen. Hierdurch wird superplastisch das Werkstück 54 mit einer hohlen Innenstruktur erzeugt, die von dem Muster abhängt, mit dem das Trennmaterial aufgetragen wurde.
Die Größe der Bewegung von wenigstens einem der Bleche während der Deformation ist derart, dass es erforderlich ist, dass eine superplastische Streckung auftritt. Der Ausdruck „superplastisch" ist ein üblicher Ausdruck in der Metallbearbeitungsbranche und wird deshalb nicht im Einzelnen beschrieben.
Um eine superplastische Formgebung ohne Aufreißen der dünnen Metallwände zu gewährleisten, wird Argon in einer Reihe von Impulsen eingeführt, und zwar mit einer vorberechneten Rate, wodurch eine gewünschte Streckungsrate erreicht wird, wie dies auf den Seiten 615-623 des Buches mit dem folgenden Titel beschrieben ist: „The Science, Technology and Application of Titanium" , welches von R.I. Jaffe und N.E. Promisel editiert und von Pergamon Press im Jahre 1970 veröffentlicht wurde. Dieses Verfahren gewährleistet, dass das Metall einer solchen Beanspruchungsrate unterworfen wird, dass die maximal mögliche Geschwindigkeit der Streckung an irgendeinem gegebenen Punkt des Verfahrens erreicht wird. Die Rate der angewandten Impulse und/oder das Volumen der Impulse der Gasimpulse kann sich so während der Ausdehnung der Werkstücke 50, 52 und 54 ändern.
Bei Vollendung der Warmformung/Superplastikformung wird die inerte Argonatmosphäre innerhalb der integralen Struktur aufrecht erhalten, während die Struktur abgekühlt wird. Die integrale Struktur wird dann spanabhebend bearbeitet und/oder geschliffen, um überschüssiges Metall zu entfernen und um die erforderlichen Vorderkantenformen und Hinterkantenformen 14 und 16 der fertigen Fan-Laufschaufel 10 zu erzeugen und um den verdickten Bereich 102 spanabhebend zu bearbeiten und den schwalbenschwanzförmigen Schaufelfuß oder den Tannenbaum-Schaufelfuß 26 zu erzeugen.
Der Vorteil des Stauchschmiedens der integralen Struktur, die durch Diffusionsverschweißen der metallischen Werkstücke erzeugt wird, besteht darin, dass dünnere, ursprünglich parallelepipedisch gestaltete metallische Brammen benutzt werden können. Dadurch können metallische Brammen benutzt werden und demgemäß metallische Werkstücke, die eine verbesserte Mikrostruktur aufweisen.
Die Benutzung von dünneren, parallelepipedisch ausgebildeten metallischen Brammen schafft die Möglichkeit, mehrere metallische Werkstücke von einem einzigen Metallbarren zu erhalten, und demgemäß können mehrere Fan-Laufschaufeln aus einem einzigen Metallbarren hergestellt werden. Hierdurch wird auch die Notwendigkeit vermieden, zusätzliche Metallblöcke zur Benutzung des Schaufelfußes heranzuziehen. Der Anteil der erforderlichen spanabhebenden Bearbeitung der metallischen Werkstücke vor der gegenseitigen Diffusionsverschweißung wird vermindert, weil die metallischen Werkstücke näher der fertigen Form und Größe angepasst sind.
Beispielsweise können aus einem einzigen Barren aus Titan dreißig Parallelepiped-Brammen mit einer Dicke von 21 mm erzeugt werden, die dann ein Zerschneiden erfordern, um sechzig Metallwerkstücke herzustellen, aus denen dreißig Fan-Laufschaufeln erzeugt werden. Wenn ein einziger Titanbarren fünfundvierzig Parallelepiped-Brammen erzeugt, die eine Dicke von 14 mm haben, was danach ein Zerschneiden zur Erzeugung von neunzig Metallwerkstücken erfordert, dann ergeben sich fünfundvierzig Fan-Laufschaufeln. Dies ist eine 50%ige Verbesserung der Materialausnutzung.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 7 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Werkstücke 110 und 112 aus einer Titanlegierung zu einem Stapel 114 zusammengebaut, wie dies aus 7 ersichtlich ist. Das Werkstück 110 besitzt eine flache Oberfläche 116 und das Werkstück 112 besitzt eine flache Oberfläche 120. Die flachen Oberflächen 116 und 120 der Werkstücke 110 bzw. 112 werden so angeordnet, dass sie sich aneinanderliegend berühren. Die Werkstücke 110 und 112 sind verjüngt ausgebildet und ihre Dicke vergrößert sich in Längsrichtung von dem Ende 122 nach dem Ende 124.
Die Werkstücke 110 und 112 aus der Titanlegierung werden in der gleichen Weise erzeugt wie dies unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben wurde.
Die beiden Werkstücke 110 und 112 aus der Titanlegierung werden in der gleichen Weise verarbeitet wie die drei Titanlegierungswerkstücke 50, 52 und 54, die in Verbindung mit den 4 bis 6 beschrieben wurden.
Nach Vollendung der Warmformung/Superplastikformung wird die inerte Argonatmosphäre innerhalb der integralen Struktur aufrecht erhalten, während die Struktur abkühlt. Die integrale Struktur wird dann spanabhebend bearbeitet und/oder geschliffen, um überschüssiges Metall zu entfernen, um die erforderlichen Vorderkantenformen und Hinterkantenformen der fertigen Fan-Laufschaufel, der Kompressor-Laufschaufel oder der Fan-Auslass-Leitschaufel zu erzeugen. Der verdickte Bereich der integralen Struktur wird spanabhebend bearbeitet, um einen Schwalbenschwanzfuß oder einen Tannenbaumfuß für die Fan-Laufschaufel oder die Kompressor-Laufschaufel oder um eine geeignete Befestigung einer Fan-Auslass-Leitschaufel zu erzeugen.
Die Fan-Laufschaufel, die Kompressor-Laufschaufel oder die Fan-Auslass-Leitschaufel, die aus zwei metallischen Werkstücken hergestellt sind, haben eine einfache hohle Struktur ohne einen Parallelträgeraufbau.
Der Vorteil des Stauchschmiedens der metallischen Bramme besteht wiederum darin, dass ursprünglich dünnere, metallische Parallelepiped-Brammen benutzt werden können. Hierdurch können Metallblöcke und demgemäß metallische Werkstücke hergestellt werden, die eine verbesserte Mikrostruktur aufweisen.
Die Benutzung von dünneren, metallischen Parallelepiped-Brammen schafft die Möglichkeit, eine größere Zahl metallischer Werkstücke aus einem einzigen Metallbarren herzustellen, und demgemäß können mehr Fan-Laufschaufeln, Kompressor-Laufschaufeln oder Fan-Auslass-Leitschaufeln aus einem einzigen Metallblock hergestellt werden. Dadurch fällt auch die Notwendigkeit der Benutzung zusätzlicher Metallblöcke weg, um den Schaufelfuß oder Befestigungsanordnungen zu erzeugen. Der Anteil der erforderlichen spanabhebenden Bearbeitung der metallischen Werkstücke vor der gegenseitigen Diffusionsverschweißung wird vermindert, weil die metallischen Werkstücke bereits eine Form aufweisen, die der Endgestalt und Größe der Schaufel näherkommt.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf Fan-Laufschaufeln, Kompressor-Laufschaufeln und Fan-Auslass-Leitschaufeln beschrieben, jedoch ist die Erfindung in gleicher Weise für andere Hohlkörper oder hohle Bauteile anwendbar, die einen Bereich erhöhter Dicke erfordern, um ein Befestigungsglied zu erzeugen oder die aus anderen Gründen an dieser Stelle verdickt sind.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf Titanbleche oder Werkstücke aus Titan beschrieben, jedoch ist die Erfindung auch anwendbar für andere Metallbleche oder Werkstücke, die nicht warmverformbar oder superplastisch verformbar sind.
Die Beschreibung bezieht sich auf die Diffusionsverschweißung flacher Oberflächen von metallischen Werkstücken. Es ist jedoch auch möglich, eine Diffusionsverschweißung konturierter Oberflächen von metallischen Werkstücken durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit dem Schneiden des Titanlegierungsblockes in einer geneigten Ebene zwischen zwei Schlitzen benachbart zu den verdickten Bereichen beschrieben. Es ist jedoch auch möglich, den Titanlegierungsblock an jeder anderen geeigneten Stelle zwischen den Enden des Titanlegierungsblockes zu schneiden, indem beispielsweise der Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Oberfläche des Titanlegierungsblockes und an einer Stelle im gleichen Abstand von den Enden des Titanlegierungsblockes durchgeführt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes (10) mit einem vorbestimmten vollständigen Profil durch Diffusionsverschweißung und Heißverformung oder superplastische Verformung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken (50, 52, 54) mit den folgenden Schritten: (a) es wird eine Metallbramme (30) hergestellt, die erste und zweite Enden (32, 34) und erste und zweite Oberflächen (36, 38) besitzt, (b) es wird das erste Ende (32) der Metallbramme (30) geschmiedet, um einen Bereich (42) mit vergrößerter Dicke am ersten Ende (32) der Metallbramme (30) zu erzeugen, der sich von der ersten Oberfläche (36) der Metallbramme (30) erstreckt, und es wird das zweite Ende (34) der Metallbramme (30) geschmiedet, um einen Bereich (44) vergrößerter Dicke am zweiten Ende (34) der Metallbramme (30) zu erzeugen, der sich von der zweiten Oberfläche (38) der Metallbramme (30) erstreckt, (c) es wird die Metallbramme (30) von der ersten Oberfläche (36) nach der zweiten Oberfläche (38) spanabhebend bearbeitet, um zwei metallische Werkstücke (50, 52) zu erzeugen, wobei jedes metallische Werkstück (50, 52) wenigstens eine Oberfläche (58, 60) aufweist, (d) es wird ein Trennmaterial aufgetragen, um eine Diffusionsverschweißung an vorbestimmten Bereichen von wenigstens einer der Oberflächen (58, 60) von wenigstens einem der beiden metallischen Werkstücke (50, 52) zu verhindern, (e) es werden die wenigstens zwei metallischen Werkstücke (50, 52) zu einem Stapel (56) relativ zueinander derart aufgebaut, dass die Oberflächen (58, 60) in Passberührung miteinander stehen, (f) es werden Hitze und Druck auf die Dicke der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (50, 52) ausgeübt, um eine Diffusionsverschweißung von wenigstens zwei metallischen Werkstücken (50, 52) miteinander in Bereichen zu bewirken, die nicht den vorbestimmten Bereichen entsprechen, um eine integrale Struktur (100) zu schaffen, (g) es wird die integrale Struktur (100) erhitzt, und es wird die integrale Struktur (100) innen unter Druck gesetzt, um zu bewirken, dass der vorbestimmte Bereich von wenigstens einem der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (50, 52) heiß verformt oder superplastisch verformt wird, um einen hohlen Gegenstand (10) vorbestimmter Form zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Verfahren nach dem Schritt (f) und vor dem Schritt (g) einen Schritt aufwesit, in dem die integrale Struktur (100) in einem Warmfließ-Formgesenk eingelegt wird und die integrale Struktur (100) erhitzt wird, während sie innerhalb des Gesenkes liegt, damit die integrale Struktur (100) einer Warmfließverformung auf der konvexen Oberfläche des Gesenkes unterworfen wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem der Schritt (c) eine spanabhebende Bearbeitung der Metallbramme (30) umfasst, um ein erstes Metallwerkstück (50) und ein zweites Metallwerkstück (52) zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Schritt (c) die Erzeugung eines dritten Metallwerkstückes (54) umfasst und das dritte Metallwerkstück (54) zwei flache Oberflächen (62, 64) umfasst, wobei der Schritt (e) den Zusammenbau der drei metallischen Werkstücke (50, 52, 54) zu einem Stapel (56) umfasst, in dem sie relativ zueinander derart liegen, dass das dritte Metallwerkstück (54) zwischen dem ersten und dem zweiten Metallwerkstück (50, 52) liegt und die flachen Oberflächen (58, 60, 62, 64) in Passberührung zueinander stehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der hohle Gegenstand (10) eine Fan-Laufschaufel oder eine Kompressor-Laufschaufel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der hohle Gegenstand (10) eine Fan-Auslass-Leitschaufel, eine Kompressor-Laufschaufel oder eine Fan-Laufschaufel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem nach der Diffusionsverschweißung der Stapel (56) von Werkstücken und vor der superplastischen Formgebung der integralen Struktur (100) die integrale Struktur (100) erhitzt wird und eine Last auf gegenüberliegende Enden der integralen Struktur (100) aufgebracht wird, um das eine Ende relativ zu dem anderen Ende zu verdrillen und um die integrale Struktur (100) in eine vorbestimmte Form zu konturieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem nach der Verdrillung der integralen Struktur (100) und vor der superplastischen Formgebung der integralen Struktur (100) die konturierte integrale Struktur (100) innen unter Druck gesetzt wird, um die Klebeverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück (50, 52, 54) in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem nach der inneren Druckbeaufschlagung der integralen Struktur (100) zum Aufbrechen der Klebeverbindung und vor der inneren Druckbeaufschlagung der integralen Struktur (100) zur superplastischen Formgebung wenigstens eines metallischen Werkstücks (50, 52, 54) das Innere der integralen Struktur (100) aufeinanderfolgende evakuiert und mit einem inerten Gas gespeist wird, um Sauerstoff aus dem Inneren der integralen Struktur (100) zu entfernen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem nach der Diffusionsverschweißung der Stapel (56) aus den Werkstücken (50, 52, 54) und vor der superplastischen Formgebung der integralen Struktur (100) die integrale Struktur (100) innen unter Druck gesetzt wird, um die Klebeverbindung zwischen dem Trennmaterial und dem wenigstens einen Werkstück (50, 52, 54) in dem vorbestimmten Bereich aufzubrechen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welchem nach Anordnung der metallischen Werkstücke (50, 52, 54) zu einem Stapel (56) und bevor die metallischen Werkstücke (50, 52, 54) miteinander diffusionsverschweißt werden, um eine integrale Struktur (56) zu schaffen, die Ränder der metallischen Werkstücke (50, 52, 54) abgedichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Ränder der metallischen Werkstücke (50, 52, 54) miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die metallischen Werkstücke (50, 52, 54) aus einer Titanlegierung hergestellt werden und die metallischen Werkstücke (50, 52, 54) auf eine Temperatur erhitzt werden, die 850°C oder mehr beträgt und dass der aufgebrachte Druck gleich 20 × 10⁵ Nm^–2 oder größer ist, um die Werkstücke (50, 52, 54) durch Diffusionsverschweißung miteinander zu verbinden und um eine integrale Struktur (100) zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem die metallischen Werkstücke (50, 52, 54) auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C aufgeheizt werden und dass der aufgebrachte Druck zwischen 20 × 10⁵ Nm^–2 und 30 × 10⁵ Nm^–2 liegt.
Verfahren nach den Ansprüchen 13 oder 14, bei welchem die integrale Struktur (100) auf eine Temperatur von 850°C oder mehr aufgeheizt wird, um superplastisch die integrale Struktur (100) zu schaffen.
Verfahren nach Anspruch 15, bei welchem die integrale Struktur (100) auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die integrale Struktur (100) bei einer Temperatur von 740°C oder höher einer Warmfließverformung ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei welchem der Schritt (b) ein Stauchschmieden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei welchem der verdickte Bereich (42, 44) spanabhebend bearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem der verdickte Bereich (42, 44) anschließend spanabhebend bearbeitet wird, um einen Schwalbenschwanzfuß oder einen Tannenbaumfuß zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei welchem der Schritt (b) eine Erhitzung der integralen Struktur (100) auf eine vorbestimmte Temperatur umfasst, bevor der Schmiedevorgang durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem die integrale Struktur (100) auf eine Temperatur zwischen 900°C und 950°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, bei welchem im Schritt (c) jedes der wenigstens zwei metallischen Werkstücke (50, 52) wenigstens eine flache Oberfläche aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, bei welchem der Schritt (c) eine spanabhebende Bearbeitung der Metallbramme (30) umfasst, um zwei in Längsrichtung sich verjüngende metallische Werkstücke (50, 52) zu erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei welchem der Schritt (e) die Anordnung der verdickten Enden der metallischen Werkstücke (50, 52) an einem Ende des Stapels (56) umfasst.