Способ изготовления лопаток



Способ изготовления лопаток
Способ изготовления лопаток

 


Владельцы патента RU 2467823:

Вакалов Александр Алексеевич (RU)

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к горячей штамповке заготовок лопаток со значительной закруткой пера лопатки. Способ включает нагрев цилиндрической заготовки, ее фасонирование и предварительную и окончательную штамповки в штампах, состоящих из верхней и нижней половин, с выполненными в них гравюрами. При предварительной штамповке проводят предварительное профилирование лопатки с формированием перьевой и хвостовой частей. Также выполняют на поверхности лопатки со стороны спинки технологический элемент в виде впадины, который располагают в крайних сечениях лопатки. Формирование предварительной поковки лопатки осуществляют в гравюре с вытеснением металла в заданных частях лопатки со стороны нижней половины штампа. Далее при окончательной штамповке предварительную поковку лопатки размещают в штампе окончательного перехода. Фиксируют упомянутую поковку по технологической бобышке и хвостовой части и штампуют до получения готового изделия. Заполняют впадину металлом и придают поковке заданную форму. В результате обеспечивается снижение расхода штамповой стали, повышение коэффициента использования металла и качества получаемых изделий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к горячей штамповке заготовок лопаток со значительной закруткой пера лопатки.

Известен способ изготовления лопаток [1], при котором исходную цилиндрическую заготовку нагревают до температуры деформации, производят набор металла под хвостовую часть лопатки и на первом этапе штамповки перерабатывают чертеж лопатки, раскручивая сечения пера лопатки так, что хорды раскручиваемых сечений лежат в одной плоскости, проходящей через хорду базового, например, прикомлевого сечения. Поковка, имеющая раскрученный профиль пера, изготавливается в несколько переходов штамповки. На следующем этапе производят закрутку профиля пера в горячем состоянии с привлечением специальных устройств.

Недостатком данного способа является высокая трудоемкость изготовления заготовок лопаток, обусловленная привлечением специальных устройств для закрутки пера лопатки и невысокая точность пера при закрутке.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ штамповки заготовок лопаток [2], при котором исходную цилиндрическую заготовку нагревают до температуры деформации, производят набор металла под хвостовую часть и штампуют в несколько переходов на прессе в штампах, состоящих из верхней и нижней половин с выполненными в них гравюрами, образующими конфигурацию поковки лопатки с входной, выходной кромками и хвостовой частью.

Недостатком способа-прототипа является высокая трудоемкость, обусловленная тем, что деформирование производят в штампах в несколько переходов с постепенной закруткой профиля пера, и расход штамповой стали.

Задача изобретения - снижение трудоемкости изготовления лопаток.

Поставленная задача достигается тем, что в способе штамповки лопаток, включающем операции нагрева, фасонирования цилиндрической заготовки, штамповки в два перехода в штампах, состоящих из верхней и нижней половин с выполненными в них гравюрами, согласно изобретению на первом этапе штамповки проводят предварительное профилирование лопатки с формированием перьевой и хвостовой частей лопатки, выполняя на поверхности со стороны спинки технологический элемент в виде впадины, который располагают в крайних сечениях лопатки, формирование профилированной заготовки осуществляют в гравюре с вытеснением металла в определенных частях лопатки со стороны нижней половины штампа, далее на втором этапе предварительную поковку размещают в штампе окончательного перехода, фиксируют ее в штампе по технологической бобышке и хвосту и штампуют до получения готового изделия, заполняя впадины металлом и придавая поковке заданную форму.

Достигаемый технический результат предлагаемого способа - снижение расхода штамповой стали, повышение коэффициента использования металла и качества получаемых изделий путем фиксации цилиндрической фасонированной заготовки в гравюре нижней половины штампа и равномерного заполнения полости штампа металлом.

На фиг.1 представлена схема укладки фасонированной цилиндрической заготовки и ее предварительная штамповка

На фиг.2 - схема получения изделия.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно фасонированную цилиндрическую заготовку 1 размещают на гравюре нижней половины 2 штампа (фиг.1а), которая соответствует профилю спинки 6 пера окончательно штампованной лопатки. На рисунке (фиг.1а) показано, что цилиндрическую заготовку укладывают на сопряжение 7 выступа 3 с гравюрой окончательного штампа. При этом сопряжение 7 выступа 3 с гравюрой нижней половины штампа соответствует радиусу фасонированной цилиндрической заготовки в данном сечении лопатки. Цилиндрическую заготовку деформируют верхней половиной штампа 4 (фиг.1б). Формирование цилиндрической заготовки осуществляют в гравюре с вытеснением металла в определенных частях лопатки со стороны нижней половины штампа, образованным в ней выступом 3 (фиг.1б). Таким образом на предварительно профилированной лопатке при формировании перьевой и хвостовой частей и технологической бобышки, на ее поверхности со стороны спинки выполняют технологический элемент в виде впадины 8. При этом впадину, как видно из рисунка (фиг.1б), для предотвращения скатывания цилиндрической заготовки выполняют так, чтобы высота впадины в направлении приложении усилия деформирования превышала высоту расположения основания впадины со стороны выходной кромки 9. Опытным путем установлено, что для надежной фиксации цилиндрической заготовки в штампе вершину впадины целесообразно выполнять на 2…4 мм выше основания впадины со стороны выходной кромки (фиг.1а). Впадину выполняет одну, но в каждом конкретном случае в одном из крайних сечений пера или замка в зависимости в каком месте и в каком направлении сдвигается фасонированная цилиндрическая заготовка при ее укладке на гравюре нижней половины штампа. Однако требования к выполнению впадин от их расположения не изменяются. Полученную предварительную поковку 5 размещают в штампе окончательного перехода (фиг.2а), имеющего профиль, идентичный профилю предварительного перехода, но без выступов, фиксируют ее в штампе по технологической бобышке и хвостовой части и штампуют до получения готового изделия.

При окончательной штамповке образованная в теле поковки впадина заполняется металлом (фиг.2б) и поковка приобретает заданную форму.

Пример осуществления способа.

Для штамповки лопатки со значительной закруткой пера (75°) брали исходную цилиндрическую заготовку О 40×336 мм, нагревали и производили набор металла на горизонтально-ковочной машине под хвостовую часть лопатки O 70 мм. Фасонированную цилиндрическую заготовку нагревали до температуры 1150…1170°С, укладывали в нижнюю половину штампа на сопряжение выступа с профилем гравюры, фиксируя ее выступом относительно оси лопатки, и штамповали за один переход с образованием со стороны нижней половины штампа впадины. Сопряжение выполняли радиусом, соответствующим радиусу фасонированной цилиндрической заготовки в данном сечении лопатки. Таким образом, при укладке в штампе во время деформирования фасонированная заготовка удерживается в заданном положении выступом нижней половины штампа, обеспечивающем равномерное заполнение полости штампа металлом. Это позволяет не изменять профиль окончательно-штампованной лопатки с большой закруткой, а вытесняя металл в заданных участках профиля лопатки добиться равномерного заполнения полости штампа металлом за счет точной фиксации фасонированной цилиндрической заготовки в нижней половине штампа, и как следствие, снизить трудоемкость изготовления лопаток, избежать повышенного расхода металла и повысить качество изделий.

Источники информации

1. А.С.Матвеев, Г.И.Зубарев, В.В.Андреев, В.А.Федоров «Метод проектирования и технологический процесс изготовления широкохордных лопаток ГТД» Кузнечно-штамповочное производство: перспективы и развитие (сб. научных трудов). Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2005 г., - с.637.

2. Точная штамповка деталей из высоколегированных сталей и сплавов. Сборник статей под ред. Н.Н.Корнеева и И.Г.Скугарева, Государственное научно-техническое издание. - М.: ОБОРОНГИЗ, 1963 г. - с.113.

1. Способ изготовления лопаток, включающий нагрев цилиндрической заготовки, ее фасонирование и предварительную и окончательную штамповки в штампах, состоящих из верхней и нижней половин, с выполненными в них гравюрами, отличающийся тем, что при предварительной штамповке проводят предварительное профилирование лопатки с формированием перьевой и хвостовой частей, выполняют на поверхности лопатки со стороны спинки технологический элемент в виде впадины, который располагают в крайних сечениях лопатки, при этом формирование предварительной поковки лопатки осуществляют в гравюре с вытеснением металла в заданных частях лопатки со стороны нижней половины штампа, далее при окончательной штамповке предварительную поковку лопатки размещают в штампе окончательного перехода, фиксируют ее по технологической бобышке и хвостовой части и штампуют до получения готового изделия, при этом заполняют впадину металлом и придают поковке заданную форму.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сопряжение впадины с профилем спинки пера лопатки осуществляют по радиусу, соответствующему радиусу фасонированной цилиндрической заготовки в данном сечении лопатки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении заготовок лопаток авиационных газотурбинных двигателей из деформируемых металлов и сплавов.
Изобретение относится к области обработки давлением, а именно к изготовлению штампованных лопаток в энергомашиностроении и авиационной промышленности и др. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической промышленности при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок.

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, более конкретно к способам изготовления полой вентиляторной лопатки из титанового сплава. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам изготовления лопаток авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) из материалов, способных деформироваться в холодном или горячем состоянии.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к изготовлению полых лопаток для турбомашины. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к обработке металлов ультразвуковой ковкой, и может быть использовано для изготовления деталей с повышенными технико-эксплуатационными характеристиками и для формирования закругленных кромок с переменной толщиной.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической отраслях промышленности при изготовлении крупногабаритных турбинных лопаток.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении лопаток для турбомашин. .

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении заготовок лопаток, например, компрессора ГТД, применяемого в авиационной промышленности и энергомашиностроении

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной промышленности при изготовлении заготовок лопаток с двумя хвостовиками или с одним хвостовиком и бандажной полкой. Нагретую заготовку устанавливают в контейнер между двумя полуматрицами составной матрицы, выполненной с каналом. При этом часть заготовки располагают на нижнем пуансоне. Заготовку деформируют с образованием шейки путем смыкания полуматриц. Затем формируют один из хвостовиков лопатки движением нижнего пуансона вверх после остановки полуматриц. Заготовку выдавливают через канал составной матрицы верхним пуансоном при движении нижнего пуансона в нижнее положение. При этом часть заготовки оставляют в контейнере и формируют штамповку переменного сечения, расширяющуюся по направлению к оставшейся в контейнере части заготовки. В результате обеспечиваются расширение спектра получаемых штамповок, увеличение коэффициента использования металла, повышение прочностных характеристик изделия. 2 ил.

Изобретение относится к изготовлению лопаток для газотурбинного двигателя. В способе изготавливают лопатки из алюминиевого сплава для газотурбинных двигателей путем выполнения каналов в заготовке лопатки, размещения в каналах вставок из медного сплава, осуществления ковки заготовки и последующего удаления вставок химическим растворением. Изобретение позволяет быстро и экономично изготовить легкие и стойкие к механическим сопротивлениям лопатки для газотурбинного двигателя, имеющие один или несколько каналов и обладающие улучшенными механическими и химическими свойствами. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к обработке металлов давлением и могут быть использованы при изготовлении лопаток турбин методом горячей штамповки. Исходную заготовку размещают в горизонтальном приемнике разъемной матрицы, состоящей из двух полуматриц с вертикальной плоскостью разъема. Полуматрицы выполнены с горизонтальным сквозным отверстием, образующим приемник, и радиально расположенными относительно приемника полостями под лопатки. К обоим торцам заготовки прикладывают осевое усилие посредством расположенных с обеих сторон пуансонов. В результате производят деформирование заготовки до полного заполнения полостей под лопатки и получают многоштучную поковку. Поковка состоит из лопаток, соединенных пресс-остатком. Поковку извлекают из штампа и отделяют лопатки от пресс-остатка. В результате обеспечивается повышение пластичности материала заготовки при его истечении в полости полуматриц, снижение технологического усилия, а также повышение точности получаемых изделий и коэффициента использования материала. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 18 ил. 1 пр.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении накладки передней кромки композиционной лопатки вентилятора газотурбинного двигателя. Заготовку из титанового сплава профилируют в вертикальной и горизонтальной плоскостях. После профилирования производят прямое выдавливание заготовки с формированием усиленной передней части накладки. При этом образуют запас материала для формирования боковых стенок накладки. Затем осуществляют обратное выдавливание заготовки с формированием боковых стенок накладки. В обоих случаях выдавливания используют штамп, пуансон и матрица которого имеют в поперечных сечениях основной формообразующий профиль. В вертикальной и горизонтальной плоскостях профиль пуансона и матрицы соответствует профилю заготовки в этих плоскостях. Далее в поперечных сечениях накладки формируют V-образный профиль боковых стенок путем гибки в штампе. Затем осуществляют профилирование усиленной передней части и боковых стенок накладки в изотермических условиях в режиме сверхпластичности титанового сплава и скручивание накладки но заданной пространственной кривой. В результате обеспечивается повышение прочности и надежности получаемой накладки. 5 з.п. ф-лы, 18 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей. Из пластины поперечной холодной вальцовкой в два прохода изготавливают симметричную относительно продольной плоскости спрямленную заготовку лопатки. Толщина пластины соответствует максимальной толщине готовой лопатки. Поперечную вальцовку осуществляют, начиная от места расположения поперечного сечения готовой лопатки, имеющего максимальную толщину. Длина спрямленной заготовки в поперечных сечениях равна длине дуги, проходящей через центр толщины соответствующего поперечного сечения нескрученной лопатки. Затем путем холодной штамповки спрямленной заготовки одновременно формируют аэродинамический профиль лопатки и производят ее закрутку и калибровку. В результате обеспечивается повышение качества готовых изделий и снижение трудоемкости их изготовления. 2 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении лопаток газотурбинного двигателя. Получают заготовку лопатки с хвостовиком и пером, выполненным в форме корыта и имеющим спинку. Поперечные размеры хвостовика заготовки меньше поперечных размеров хвостовика готовой лопатки. Продольные размеры хвостовика заготовки превышают продольные размеры хвостовика готовой лопатки. Из заготовки формируют готовую лопатку холодной штамповкой в разъемном штампе после смыкания его частей путем перемещения и осадки заготовки вдоль продольной оси. При этом обеспечивают калибровку и скрутку пера лопатки внутренними формообразующими поверхностями штампа под перо лопатки. Производят последующую осадку хвостовика заготовки под действием пуансона штампа. При этом производят сплющивание хвостовика в направлении продольной оси, раздачу в боковых направлениях и калибровку внутренними формообразующими поверхностями штампа под хвостовик. В результате обеспечивается повышение качества готовых изделий. 3 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении бесприпусковых лопаток из двухфазных титановых сплавов. Исходную заготовку в виде прутка подвергают фасонированию. Затем производят изотермическую штамповку предварительно смазанной и нагретой фасонированной заготовки на гидравлическом прессе. После обрезки облоя осуществляют размерное химическое травление альфированного слоя штамповки и ее вакуумную термообработку. Затем правят нагретую штамповку методом изотермической термофиксации в нагретом штампе. Температура термофиксации ниже температуры вакуумной термообработки на 20-80°С. Выдержка под давлением от 2 кгс/мм2 составляет не менее 3 минут. В результате обеспечивается снятие остаточных напряжений с сохранением геометрических размеров штамповки, что позволяет исключить ее дальнейшее коробление, увеличение коэффициента использования металла за счет получения пера и проточной части полки хвостовика лопатки без припуска и уменьшение количества последующих механических операций по обработке профиля пера лопатки. 3 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к изготовлению деталей типа лопатки турбомашины. Прецизионной ковкой получают заготовочную деталь. После операции ковки измеряют геометрические характеристики заготовочной детали и сравнивают их с теоретической моделью, в которой заданы геометрические характеристики получаемой детали. На поверхности заготовочной детали определяют несоответствующие зоны и количество материала, которое необходимо удалить в каждой несоответствующей зоне для приведения ее в норму. Заготовочную деталь шлифуют абразивной лентой. При этом управляют удалением материала путем изменения скорости движения детали относительно абразивной ленты в продольном направлении детали. Параметры абразивной ленты поддерживают постоянными. В результате обеспечивается уменьшение трудоемкости изготовления деталей и повышение их качества. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при изготовлении лопаток из алюминиевых сплавов для монодисков компрессоров газотурбинных двигателей. Изготавливают заготовку лопатки, имеющую перо предварительной формы и хвостовик. Для этого цилиндрическую заготовку подвергают предварительному гетерогенизирующему отжигу при температуре ниже температуры полного растворения вторичных фаз, после чего осуществляют обработку с обеспечением интенсивной пластической деформации. Затем проводят деформационно-термическую обработку. Указанная обработка включает прямое изотермическое выдавливание пера лопатки предварительной формы с одновременным обратным выдавливанием хвостовика и гомогенизирующий отжиг с закалкой при температуре выше температуры полного растворения вторичных фаз. Далее образуют профиль в каждом сечении пера лопатки и хвостовика путем одновременной закрутки пера и хвостовика и их калибровки со степенью деформации е≥0,2. Затем осуществляют искусственное старение полученной лопатки при температуре не выше температуры коагуляции фаз используемого алюминиевого сплава. В результате обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик лопаток с одновременным снижением металлоемкости за счет уменьшения толщины пера лопатки. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.
Наверх