EP0036202B1 - Verfahren zur Herstellung von Turborotoren - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Turborotoren, bei dem vorgefertigte Schaufeln durch Pulver-Heißpressen des Rotorkörpers mit diesem verbunden werden.
• Aus der DE-A-23 62 469 ist ein vorbezeichnetes Verfahren bekannt geworden, bei dem keramische Bauteile miteinander verbunden werden. Bei dem vorbekannten Verfahren erfolgt das Pulver-Heißpressen in einer Presse mit auf den Preßling unidirektional einwirkenden Preßstempeln. Bei diesem einachsigen Pressen ist man wegen der verlangten Homogenität des fertigen Bauteils auf einfache scheibenförmige Rotorkörper beschränkt. Kompliziert geformte Rotorkörper lassen sich mit diesem vorbekannten Verfahren nicht herstellen.
• Es ist bisher nicht möglich beschaufelte Turborotoren mit Hilfe des Heißisostatpressens in ihrer endgültigen Kontur herzustellen, weil die Anfertigung von Preßkapseln mit der entsprechenden Negativkontur dieser Werkstücke nicht möglich ist. Man hat zwar versucht solche kompliziert geformten Kapseln durch galvanische Abscheidung herzustellen hat jedoch trotz des damit verbundenen hohen Herstellaufwandes keine ausreichend guten Ergebnisse dabei erzielt.
• Aus der FR-A-2 353 355 ist es bekannt zur Herstellung von Werkstücken mit komplizierten Oberflächenstrukturen das Heißisostatpressen einzusetzen und dabei Metallkapseln mit Keramikkernen zu verwenden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Turborotoren zu schaffen, bei dem einerseits höchste Verdichtungsgrade erzielt werden andererseits komplizierteste Formgebung möglich ist und darüber hinaus hohe Genauigkeit des hergestellten Werkstücks garantiert ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem gattungsgemäßen Verfahren unter Verwendung einer Metallkapsel, die einen Keramikkern mit der Negativkontur des schaufeiseitigen Rotorkörpers und der Beschaufelung umschließt, die Schaufeln in die Schaufelmatrize des Keramikkerns eingesetzt werden und danach der Rest des Kapselhohlraums mit Metallpulver aufgefüllt wird, wonach die Kapsel verschlossen und heißisostatisch gepreßt wird.
• Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die gestellte Aufgabe in vorzüglicher Weise gelöst, in dem durch die Kapselausbildung höchste Drücke auf den Preßling übertragbar sind und gleichzeitig die gewünschte hohe Formgenauigkeit garantiert ist. Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die vorgefertigten Schaufeln aus einem anderen Werkstoff bestehen können als der Nabenkörper des Rotors, was unter Umständen günstigere Betriebseigenschaften des fertigen Rotors bedingt.
• Anhand der beigefügten Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. In der Zeichnung zeigt
• Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Metallkapsel für ein Radialturbinenrad wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird,
• Figur 2 einen Querschnitt durch die Kapsel aus Fig. 1 entsprechend der Linie 11-11 und
• Figur 3 einen Teilschnitt gemäß 111-111 in Fig. 1 mit eingelegter Schaufel.
• Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Kapsel für das Heißisostatpressen besteht im wesentlichen aus einem Keramikkern 1, der die Negativkontur eines Radialturbinenrades mit einem Nabenbereich 12 und Schaufelmatrizen 11 aufweist, wobei die Oberseite des Keramikkerns offen ist. Der Keramikkern 1 wird von einer Blechaußenhaut 2 umschlossen, die an der Grundfläche und den Seitenflächen der Keramikkerns 1 anliegt, während sie an der Oberseite des Keramikkerns einen Abstand A von diesem hält, was notwendig ist, da beim Preßvorgang eine Volumenverringerung stattfindet. Der Abstand A ist auf die zu erwartende Verdichtung genau abgestimmt. Auf der Oberseite der Blechaußenhaut 2 befindet sich in der Mitte eine Einfüllöffnung 3 für das pulverförmige Material des Preßlings, die vor dem Preßvorgang druckdicht verschlossen wird.
• In dem Querschnitt gemäß Fug. 2 sind die Schaufelmatrizen 11 des Keramikkerns 1 als gerade ebene Spalte eingezeichnet, was dementsprechend das Einsetzen von geraden ebenen Schaufeln verlangt. Selbstverständlich können statt der geraden ebenen Spalte auch gekrümmte Spalte vorgesehen sein, in welche entsprechend gekrümmte vorgefertigte Schaufeln einsetzbar sind.
• Der Teilschnitt gemäß Fig. 3 dient der Veranschaulichung der Verbindung von vorgefertigten Blechschaufeln, von denen eine im Querschnitt dargestellt, mit dem Bezugszeichen 21 versehen ist, mit der aus Pulver herzustellenden Nabe 12.
• Zur Erzielung einer guten Verbindung zwischen der vorgefertigten Blechschaufel 21 und der pulvermetallurgisch hergestellten Nabe 12 des Turborotors ist die Schaufel 21 an ihrer Wurzel 20 konisch zugespitzt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Herstellung von Turborotoren, bei dem vorgefertigte Schaufeln durch Pulver-Heißpressen des Rotorkörpers mit diesem verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer Metallkapsel, die einen Keramikkern mit der Negativkontur des schaufelseitigen Rotorkörpers und der Beschaufelung umschließt, die Schaufeln in die Schaufelmatrize des Keramikkerns eingesetzt werden und danach der Rest des Kapselhohlraums mit Metallpulver aufgefüllt wird, wonach die Kapsel verschlossen und heißisostatisch gepreßt wird.

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