DE968294C - Einrichtung zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln im Gesenk - Google Patents

Description

Das Genauschmieden von Maschinenteilen im Gesenk ist von der Ausbildung des Gesenkes und davon abhängig, daß die Oberfläche des erwärmten Preßrohlings zunderfrei gehalten wird. Aus diesem Grunde werden die Wärmeöfen für solche Schmiederohlinge mit Schutzgasheizung betrieben. Desgleichen wird der Raum zwischen den beiden Gesenkhälften durch Einblasen von Stickstoff oder sonstigen neutralen Gasen praktisch sauerstofffrei gehalten. Es zeigt sich jedoch, daß sich — trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen — eine mehr oder weniger starke Zunderschicht auf dem erwärmten Schmiederohling bildet, die die Oberfläche des geschmiedeten Stückes beeinflußt und außerdem eine nachteilige Einwirkung auf die Oberfläche des Gesenkes hat. Diese Zunderschicht bildet sich vor allem auf dem Wege vom Herausnehmen des Schmiederohlings aus dem Ofen bis zum Einlegen in das Gesenk.

Sie bildet sich auch bei einer bekannten Vorrichtung, bei der der Schmiederohling, ein von einer Metallstange abgeschnittenes Stück, durch außerhalb des Gesenkraumes befindliche Elektroden, die als Hebel ausgebildet sind und auf denen dieses Metallstück liegt, erhitzt wird und bei der anschließend die Elektroden das glühende Metallstück auf eine Zuführungseinrichtung, z. B. eine schräge Platte, gelangen lassen, von der es einer Schmiedevorrichtung zugeführt wird bzw. auf welcher Platte es in die Schmiedevorrichtung rollt. Abgesehen vom etwas komplizierten Aufbau der Gesamtvorrichtung, speziell wenn nicht zylinderförmige

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Metallstücke, die auf einer schrägen Platte nicht rollen können, zugeführt werden sollen, bildet sich, insbesondere bei empfindlichem Material des Schmiederohlings, auf dem Rohling eine Zunder-S schicht, da von ihm immer noch ein Weg zur Schmiedevorrichtung zurückgelegt werden muß, Die beschriebene Gesamtvorrichtung ist also nur zum Schmieden gewöhnlichen Stangenmaterials geeignet und auch nur dafür gedacht, zumal eine ίο Schutzgasatmosphäre nicht vorgesehen ist.

Bezüglich der auf einem Transportweg sich bildenden Zunderschicht schafft auch eine Schutzgastransportbahn keine vollständige Abhilfe. Außerdem ist ihre Einrichtung umständlich und betriebshindernd.

Es ist weiterhin bekannt, zwecks elektrischer Erhitzung der Rohlinge die Gesenke elektrisch zu beheizen. Solche Maßnahmen sind wenig zweckmäßig, da dadurch schmale Rücken der Gesenkgravur bei Druck verformt werden und/oder ein Abbrand der Gesenke eintritt. Auch wenn, wie bekannt, ein außerhalb des Gesenks erhitzter Rohling in das Gesenk gebracht und ihm dort während des Pressens oder Schmiedens durch elektrischen Strom Wärme zugeführt wird, können der höhere elektrische Widerstand und die dadurch gegebene stärkere Wärmeaufnahme einen Abbrand des Gesenks nicht verhindern. Die gleichen Nachteile stellen sich bei einem vorgeschlagenen Gesenk zum Herstellen von Zylinderlauf buchsen mit Haltebund ein, bei welchem Gesenk das rohrförmige Werkstück von zwei Preßhülsen als Ober- und Untergesenk umfaßt wird und um welches Gesenk eine Induktionsspule liegt. Für die Beurteilung der Einrichtung gemäß der Erfindung sind folgende Punkte wesentlich:

i. Die genannten bekannten Verfahren, Vorrichtungen und Einrichtungen, ferner das bekannte Verfahren des Pressens von Metallkörpern bei gleichzeitiger oder vorangegangener und im geschlossenen Gesenk stattgefundener Erhitzung durch als Preßelektroden ausgebildete Gesenkhälften, des weiteren ein vorgeschlagenes Heißverformen von Metallenbei gleichzeitigem Wirbelstromerhitzen und zuletzt das elektrische Induktionserhitzen und Formpressen von Blechen zwischen zwei Preßwerkzeugen, insbesondere von im Flugzeugbau verwendeten Blechen aus Magnesiumlegierungen, sind ungeeignet zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln, da solche gegenüber Erhitzung hochempfindliehen, für das Schmieden auf hohe Temperaturen zu erhitzenden und meist hochlegierten Schaufeln dabei infolge einer außerhalb der Gesenke stattfindenden Erhitzung verzundern bzw. die betreffenden Gesenke infolge Miterhitzung derselben bei Stromzufuhr über den im geschlossenen Gesenk befindlichen Rohling oder über die Gesenke unzulässige oder unerwünschte Beeinträchtigungen, z. B. bei Verbindung elektrischer Einrichtungen mit den bewegbaren Gesenkteilen, oder Veränderungen, z. B. Abbrand, erfahren, worunter die Oberflächengüte und Formgenauigkeit der Schaufeln leiden.

Das gleiche gilt auch für ein bekanntes Rohrendenstauchverfahren, bei dem das Rohr entweder bei geschlossenem Gesenk direkt oder über das Gesenk oder außerhalb des Gesenks elektrisch erhitzt wird. Das Gesenkabbrandproblem spielt auch bei diesem Verfahren keine Rolle, da Rohre nicht aus so hochwertigem und hochzuerhitzendem Material hergestellt werden wie Turbinenschaufeln. Die für das Schmieden von Turbinenschaufeln notwendigen hohen Temperaturen sind für das Anstauchen von Rohrenden nicht notwendig.

2. Die bei Verwendung der bekannten Stauch- und Preßverfahren mit elektrischer Erhitzung des Rohlings im geschlossenen Gesenk vermiedenen Verzunderungen, die sonst bei Erhitzen außerhalb des Gesenks und auf dem Wege von der Erhitzungseinrichtung zur Stauch- oder Preßeinrichtung auftreten, ergeben noch keine einwandfrei geschmiedeten Turbinenschaufeln, da bei einer elektrischen Rohlingbeheizung allein und im Bereich des Gesenks Zunderbildung, und zwar während des Aufheizens und Verformens, auftritt.

3. Durch die alleinige Verwendung eines sauerstofffrei gehaltenen Gesenkraumes können Werkstückverzunderung und Gesenkabbrand nicht verhindert werden, wenn es sich um das Schmieden von Turbinenschaufeln (empfindliches Material, hohe Temperaturen) handelt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln durch die Preßflächen zweier Gesenkhälften, zwischen denen der zu schmiedende Rohling elektrisch auf die Formgebungstemperatur beheizt wird, wobei die Beheizung des Rohlings induktiv oder durch Stromfluß durch den Rohling erfolgen kann. Um bei einer solchen Einrichtung die obengenannten Nachteile, also insbesondere die Beeinträchtigung der Formgenauigkeit und -beständigkeit der Gesenkpreßflächen durch Abbrand und die genannte Zunderbildung, zu verhindern oder wesentlich zu vermindern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Rohling während des Erhitzens in dem zwischen den geöffneten Gesenkhälften liegenden, in an sich bekannter Weise sauerstofffrei gehaltenen Gesenkraum schwebend anzuordnen. Nach dem Erhitzen liegt die Turbinenschaufel sofort bereit, um von den Gesenkhälften im nächsten Augenblick zum Zwecke der Formgebung umschlossen und geschmiedet zu werden.

Der Rohling kann zum Erhitzen zwischen zwei an seinen Stirnseiten angreifenden, ihn beim Einleiten des Schmiedevorganges freigebenden Elektroden eingeklemmt sein. Er kann auch zum Erhitzen von durch Federn aus dem Gesenk herausgedrückten, beim Einleiten des Schmiedevorganges in die Gesenke zurückschiebbaren Elektroden gehalten sein. Es ist ferner möglich, durch Einlegen einer entsprechenden Spule den Rohling induktiv auf Schmiedetemperatur zu bringen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die beiden Gesenkteile 1 und 2 sind bei geöffneter Presse schematisch dargestellt. Ein Gasbrenner 3 ist rund um den Gesenkunterteil gelegt. Dazwischen schwebt der Schmiederohling 4. Zwei Kupfer-

elektroden 5 und 6 sind in waagerechter Richtung aufeinander zu und voneinander weg verschiebbar. Bei geöffneter Presse wird der Schmiederohling 4, eine Turbinenschaufel, in den Gesenkraum eingebracht und durch die gegen seine Stirnseiten gefahrenen Kupferelektroden 5 und 6 gehalten. Falls eine der Stirnflächen des Rohlings 4 zu klein ist, kann der Rohling 4 beim Verschmieden mit einem nachträglich durch Abstechen entfernbaren Endstück 7 mit größerer Fläche versehen werden. Durch Einwirkung eines sehr starken Stromes wird der Schmiederohling genau auf die gewünschte Schmiedetemperatur gebracht. Da der Gesenkraum durch die Rundumbeheizung sauerstofffrei ist, kann eine Zunderbildung nicht eintreten. Nach Erwärmung auf die vorgeschriebene Schmiedetemperatur werden die beiden Elektroden abgezogen, der erwärmte Rohling fällt auf das Untergesenk, und die Presse, die jetzt eingeschaltet wird, drückt den Rohling in die gewünschte Form, wobei mit einer absoluten Maßgenauigkeit und einer zunderfreien Oberfläche mit Sicherheit gerechnet werden kann.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung zum Genauschmieden von Turbinenschaufeln durch die Preßflächen zweier Gesenkhälften, zwischen denen der zu schmiedende Rohling elektrisch auf die Formgebungstemperatur beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (4) während des Erhitzens in dem zwischen den geöffneten Gesenkhälften (1, 2) liegenden, in an sich bekannter Weise sauerstofffrei gehaltenen Gesenkraum schwebend angeordnet ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 3^ kennzeichnet, daß der Rohling (4) zum Erhitzen zwischen zwei an seinen Stirnseiten angreifenden, ihn beim Einleiten des Schmiedevorganges freigebenden Elektroden (5 und 6) eingeklemmt ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling (4) zum Erhitzen von durch Federn aus dem Gesenk herausgedrückten, beim Einleiten des Schmiedevorganges in die Gesenke zurückschiebbaren Elektroden gehalten ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 730 356, 521 450,

   411778,65848; »Auszüge deutscher Patentanmeldungen«, Vol. 20:

   S. 749 unter D 92532 Ib/4911, S. 751 unter D 93194

   Ib/49h und D934i6Ib/49h sowie S. 762 unter

   G 6lb/h

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 709 872/69 1.58