RU2008125C1 - Method and device for forming propeller blades - Google Patents
Method and device for forming propeller blades Download PDFInfo
- Publication number
- RU2008125C1 RU2008125C1 SU4927173A RU2008125C1 RU 2008125 C1 RU2008125 C1 RU 2008125C1 SU 4927173 A SU4927173 A SU 4927173A RU 2008125 C1 RU2008125 C1 RU 2008125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- punch
- die
- blade
- matrix
- shape
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 34
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 7
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000844 transformation Methods 0.000 claims description 4
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, в частности к технологическим процессам изготовления лопастей гребных винтов, преимущественно лопастей рабочих колес водометных движителей при их мелкосерийном производстве. The invention relates to mechanical engineering, in particular to technological processes for the manufacture of propeller blades, mainly impeller blades of water-jet propulsion devices in small-scale production.
Известен способ формообразования лопастей и устройство для его осуществления (Родионова Н. Я. Изготовление лопастей водомета. - Катера и яхты, 1981, N 5, с. 83). Но этот способ и устройство обеспечивают лишь первый этап формообразования лопастей - образование только профиля поперечного сечения тела лопасти. A known method of forming the blades and a device for its implementation (Rodionova N. Ya. Making blades of a water cannon. - Boats and Yachts, 1981, No. 5, p. 83). But this method and device provide only the first stage of the formation of the blades - the formation of only the cross-sectional profile of the body of the blade.
Известен стенд для правки лопастей гребных винтов, с помощью которого можно решать и задачи формообразования лопастей (авт. св. N 1228938, кл. B 21 D 3/16). A well-known stand for straightening the propeller blades, with which you can solve the problems of shaping the blades (ed. St. N 1228938, CL B 21
Однако стенд сложен и поэтому его нецелесообразно использовать для изготовления лопастей в экспериментальном или опытном мелкосерийном производстве. However, the stand is complex and therefore it is inappropriate to use for the manufacture of blades in experimental or experimental small-scale production.
Известен способ изготовления лопаток гидромашин, включающий операцию штамповки лопасти в штампе, содержащем матрицу и пуансон, в котором и обеспечивается получение точного профиля заготовки [1] . A known method of manufacturing the blades of hydraulic machines, including the operation of stamping the blades in a stamp containing a matrix and a punch, which provides the exact profile of the workpiece [1].
Недостаток прототипа заключается в том, что способ формообразования на его основе сложен и требует сложного металлоемкого оборудования, в первую очередь сложных и дорогих штампов. Это не позволяет эффективно использовать такой способ формообразования в опытных или экспериментальных малосерийных производствах. The disadvantage of the prototype is that the method of forming on its basis is complex and requires sophisticated metal-intensive equipment, primarily complex and expensive dies. This does not allow the effective use of such a method of forming in experimental or experimental small-scale production.
Цель изобретения состоит в упрощении конструкции штампа и сокращении его металлоемкости. The purpose of the invention is to simplify the design of the stamp and reduce its metal consumption.
Для этого матрицу и пуансон штампа выполняют из материала, обладающего эффектом памяти, причем при температуре начала мартенситных превращений (в низкотемпературной фазе) этим деталям штампа сообщают форму плоских пластин. Затем заготовку лопасти помещают между матрицей и пуансоном, соединяют матрицу и пуансон между собой, например, с помощью болтов в пакет, после чего этот пакет нагревают до температуры начала в материале упомянутых деталей обратных мартенситных превращений, в ходе которых матрица и пуансон принимают заданную им ранее винтообразную форму и изгибают заготовку лопасти, сообщая ей требуемый профиль с заданным шагом. По окончании процесса формообразования матрицу и пуансон разъединяют и вынимают готовую лопасть. For this, the die and punch of the stamp are made of a material with a memory effect, and at the temperature of the onset of martensitic transformations (in the low-temperature phase), the shape of the flat plates is given to these stamp parts. Then, the blade blank is placed between the matrix and the punch, the matrix and the punch are connected to each other, for example, by means of bolts in a bag, after which this bag is heated to the start temperature in the material of the mentioned parts of the reverse martensitic transformations, during which the matrix and the punch take the previously specified a helical form and bend the workpiece of the blade, giving it the desired profile with a given step. At the end of the shaping process, the matrix and punch are disconnected and the finished blade is removed.
Предлагаемый способ формообразования может быть представлен в виде последовательности следующих основных технологических операций:
заготовку лопасти помещают между плоскими пластинами матрицы и пуансона;
матрицу и пуансон соединяют между собой с помощью крепежных деталей, образуя тем самым пакет матрица - заготовка - пуансон. Для осуществления этой операции матрица и пуансон могут иметь отверстия по своему периметру, через которые выполняется их соединение с помощью болтов или винтов;
собранный пакет нагревают до температуры начала в материале матрицы и пуансоне обратных мартенситных превращений. При этом матрица и пуансон принимают заданную им ранее форму и, изгибаясь, сообщают требуемую винтообразную форму заготовке лопасти.The proposed method of forming can be represented as a sequence of the following main technological operations:
the blade blank is placed between the flat plates of the matrix and the punch;
the matrix and the punch are interconnected using fasteners, thereby forming a package of the matrix - workpiece - punch. To carry out this operation, the matrix and punch can have holes along their perimeter through which they are connected using bolts or screws;
the collected packet is heated to the onset temperature in the matrix material and a punch of reverse martensitic transformations. In this case, the matrix and the punch take the shape set by them earlier and, bending, report the required screw-like shape to the blade blank.
Степень деформации матрицы и пуансона зависит от температуры нагрева: чем выше эта температура, тем в большей степени детали штампа восстанавливают свою винтообразную форму. Поэтому, задавая и обеспечивая необходимую температуру нагрева штампа, можно достичь требуемой величины закрутки заготовки лопасти, т. е. шага лопасти. Точное значение такой температуры можно выбрать по формуле
T = S ˙ K, где Т - температура нагрева матрицы и пуансона;
S - требуемый шаг лопасти;
К - коэффициент, полученный методами регрессионного анализа при обработке предварительно полученных экспериментальных данных по формообразованию лопастей с помощью конкретных образцов матрицы и пуансона.The degree of deformation of the matrix and the punch depends on the heating temperature: the higher this temperature, the more the stamp details restore their screw-like shape. Therefore, by setting and providing the necessary temperature for heating the stamp, it is possible to achieve the required value of the twist of the workpiece of the blade, i.e., the pitch of the blade. The exact value of this temperature can be selected by the formula
T = S ˙ K, where T is the heating temperature of the matrix and punch;
S is the required pitch of the blade;
K is the coefficient obtained by the methods of regression analysis when processing previously obtained experimental data on the formation of the blades using specific samples of the matrix and punch.
Нагрев пакета может быть осуществлен различными путями, в том числе, например в электропечи, в масляной ванне и т. п. The package can be heated in various ways, including, for example, in an electric furnace, in an oil bath, etc.
После нагрева и завершения формообразования пакет разбирают и вынимают лопасть, готовую для дальнейшего применения. After heating and completion of shaping, the package is disassembled and a blade is taken out, ready for further use.
На этом процесс формообразования завершается. Однако вне его также имеются несколько предварительных операций, носящих предварительный характер. К ним относятся операции восстановления плоской формы матрицы и пуансона, а также операции задания этим деталям требуемой винтообразной формы для "запоминания" этой формы. Упомянутые операции лежат вне рассматриваемого способа и поэтому здесь подробно не рассматриваются. This completes the shaping process. However, outside it there are also several preliminary operations of a preliminary nature. These include the restoration of the planar shape of the matrix and the punch, as well as the operation of setting these parts to the required helical shape to "remember" this shape. Mentioned operations are outside the considered method and therefore are not considered in detail here.
Предлагаемый способ формообразования лопастей может быть осуществлен с помощью устройства (приспособления), схема которого представлена на чертеже. The proposed method of forming the blades can be carried out using a device (device), a diagram of which is shown in the drawing.
Устройство содержит матрицу 1 и пуансон 2, которые изготовлены из материала с эффектом памяти формы и снабжены сквозными отверстиями 3, выполненными по периметру этих деталей. Матрица снабжена профилированной постелью 4 в виде углубления, в которой может быть размещена заготовка лопасти 5, причем форма углубления ответна форме заготовки лопасти, а глубина меньше толщины заготовки (см. фиг. а). Матрица и пуансон могут быть соединены между собой через отверстия 3 с помощью крепежных деталей 6. The device contains a matrix 1 and a
Постель может быть выполнена как в матрице, так и в пуансоне, а также одновременно и в матрице и в пуансоне. Кроме того, эта постель в указанных деталях может быть сформирована и ограничена выступами 7, выполненными на внутренней поверхности матрицы или пуансона (и), в качестве которых могут служить головки винтов или болтов, размещенных в теле матрицы или пуансона. The bed can be made both in the matrix and in the punch, as well as simultaneously in the matrix and in the punch. In addition, this bed in these details can be formed and limited by protrusions 7 made on the inner surface of the matrix or punch (s), which can be heads of screws or bolts located in the body of the matrix or punch.
Устройство используется следующим образом. Между матрицей 1 и пуансоном 2 в постели 4 размещается заготовка 5. Все детали стягиваются с помощью крепежных винтов или болтов 6 в пакет, после чего сборка нагревается до температуры, при которой материал матрицы и пуансона начинает "вспоминать" свою форму и деформировать заготовку, придавая ей требуемую винтообразную форму. После достижения требуемой степени изгиба заготовки крепежные детали убираются, а заготовка лопасти извлекается из постели матрицы. The device is used as follows. Between the die 1 and the
Для того чтобы матрицу и пуансон вновь использовать для формообразования, им следует вновь придать плоскую форму при обычной комнатной температуре. Эту операцию можно выполнять с помощью пресса или с использованием слесарного инструмента. In order for the die and punch to be used again for shaping, they should again be flattened at normal room temperature. This operation can be performed using a press or using a bench tool.
В ходе экспериментальной проверки предлагаемого способа и устройства приведено формообразование лопастей рабочего колеса водометного движителя с помощью матрицы и пуансона, выполненных из материала с эффектом памяти формы. During the experimental verification of the proposed method and device, the formation of the blades of the impeller of the jet propulsion using a matrix and a punch made of a material with a shape memory effect is given.
Характеристика материала: сплав TНI, плавка 1819 ТУ 1-809-728-79, температура Мн = 15оС, температура Ан = 95оС, предел текучести низкотемпературной фазы 110 МПа, напряжения, генерируемые при возврате формы - 400 МПа. Матрица и пуансон представляли собой два секторных участка плоского диска, по форме подобные заготовке лопасти. Толщина пластин матрицы и пуансона одинаковые и составили по 10 мм каждая. При температуре 480оС эти детали пресса подвергнуты отжигу для фиксации в материале "памяти" в виде винтовой поверхности между матрицей и пуансоном. После этого при температуре 0оС матрице и пуансону была придана плоская форма. В качестве заготовки лопасти использована пластина толщиной 5 мм из материала 08Х18Н10Т.Material characteristics: ТНI alloy, melting 1819 ТУ 1-809-728-79, temperature М н = 15 о С, temperature А н = 95 о С, yield strength of the low-temperature phase 110 MPa, stresses generated upon mold return - 400 MPa. The matrix and punch were two sector sections of a flat disk, similar in shape to a blade blank. The thickness of the plates of the matrix and punch are the same and amounted to 10 mm each. At a temperature of 480 C. These media items annealed to fix the material "memory" in the form of a helical surface between the die and the punch. Thereafter, at 0 ° C the matrix and the punch has been given a planar shape. As a blade blank, a 5 mm thick plate of 08Kh18N10T material was used.
После формообразования заготовок по предложенному способу получены следующие результаты
при нагревании пакета матрица - заготовка - пуансон до температуры 98оС (в горячей воде) вся сборка принимала винтообразную форму; шаг полученных заготовок - 241 ± 1 мм;
среднее время процесса формообразования, включая придание матрицы и пуансону плоской формы, сборку пакета, его нагревание и извлечение заготовки 27 мин. (56) Авторское свидетельство СССР N 1488090, кл. B 21 K 3/04, 1989. After forming blanks by the proposed method, the following results were obtained
by heating package matrix - blank - punch to a temperature of 98 ° C (hot water), the entire assembly has taken a helical shape; step of the obtained blanks - 241 ± 1 mm;
the average time of the forming process, including giving the matrix and punch a flat shape, assembling the package, heating it and removing the workpiece 27 minutes (56) Copyright certificate of the USSR N 1488090, cl. B 21
Claims (4)
T = S · K,
где S - шаг лопасти;
K - коэффициент, полученный методом регрессивного анализа при обработке экспериментальных данных.1. The method of forming the blades of the propellers, mainly the impellers of the jet propellers, including forming the cross-sectional profile of the body of the blade and the subsequent shaping of the helical surface of the blade by processing it in a stamp by force action with simultaneous heating of the workpiece placed between the die and the punch, characterized in that, in order to reduce the material consumption of the stamp and simplify its design, after forming the profile of the blade, the workpiece is placed between the die and the punch m, having the form of plates and made of a material having the shape memory effect, connect the matrix and the punch to each other using fasteners in a bag, and then heat the said bag to the starting temperature in the matrix material and the punch of reverse martensitic transformations, the value of which T is chosen in depending on the required pitch of the blade according to the formula
T = S · K,
where S is the pitch of the blade;
K is the coefficient obtained by the method of regression analysis in the processing of experimental data.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4927173 RU2008125C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Method and device for forming propeller blades |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4927173 RU2008125C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Method and device for forming propeller blades |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008125C1 true RU2008125C1 (en) | 1994-02-28 |
Family
ID=21569578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4927173 RU2008125C1 (en) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | Method and device for forming propeller blades |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2008125C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320485C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-03-27 | Владимир Александрович Тимофеев | Press for forming auger blades |
| RU2372416C2 (en) * | 2007-10-25 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Shaping method of product by shape elements from alloys wiith shape memory effect |
| RU2372417C2 (en) * | 2007-11-19 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Shaping method of product from alloy with shape memory effect |
| RU2718823C1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (ФГБОУ ВО СПбГМТУ) | Method for production of topologically optimized water-jet propellers impeller by direct laser growth method |
-
1991
- 1991-04-16 RU SU4927173 patent/RU2008125C1/en active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2320485C2 (en) * | 2006-02-21 | 2008-03-27 | Владимир Александрович Тимофеев | Press for forming auger blades |
| RU2372416C2 (en) * | 2007-10-25 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Shaping method of product by shape elements from alloys wiith shape memory effect |
| RU2372417C2 (en) * | 2007-11-19 | 2009-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Shaping method of product from alloy with shape memory effect |
| RU2718823C1 (en) * | 2019-10-08 | 2020-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (ФГБОУ ВО СПбГМТУ) | Method for production of topologically optimized water-jet propellers impeller by direct laser growth method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6071360A (en) | Controlled strain rate forming of thick titanium plate | |
| US4770015A (en) | Process and device for press-forming sheet material having a small elongation | |
| US10022769B2 (en) | Method for producing a shaped part from an aluminum alloy sheet | |
| RU2008125C1 (en) | Method and device for forming propeller blades | |
| US1454508A (en) | Gear wheel and method of manufacturing the same | |
| US4915166A (en) | Titanium heat exchange tubes | |
| CN110524349A (en) | A kind of special processing unit (plant) and method of double end abnormity orifice | |
| TWI647048B (en) | Method for forming a spanner | |
| CN110497154A (en) | The processing method of braking automobile cushion block | |
| KR100455072B1 (en) | Method of cold working for tie rod end | |
| JP2004237316A (en) | Manufacturing method of hollow steering rack shaft | |
| JPS5930443A (en) | Production of processed hardened metal member by forging or press processing | |
| CN114160723A (en) | Forging forming method for thin-wall large-horn-shaped part | |
| JPH02303647A (en) | Extrusion forming device for forging parts | |
| RU1241U1 (en) | Device for shaping propeller blades | |
| SU1162541A1 (en) | Method of producing parts ,particularly, of convex shape | |
| WO1999066095A1 (en) | Controlled strain rate forming of thick titanium plate | |
| RU2020014C1 (en) | Method for forming parts of high strength difficult-to-deform sheet blanks | |
| JPH04333340A (en) | Method for making fine crystalline grain in non-magnetic steel cylindrical forging | |
| JPS6363613B2 (en) | ||
| US1985158A (en) | Method of forming hollow blanks for files and the like | |
| JP2001286970A (en) | Forging method of material having superplasticity | |
| Bobkova et al. | A Method for Manufacture of Blind Hollows of an Upsetting Tool | |
| JPS58125330A (en) | Forging method of crank shaft | |
| US3059603A (en) | Metal fabrication |