RU2366530C1 - Method of fabrication of hollow blade - Google Patents
Method of fabrication of hollow blade Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366530C1 RU2366530C1 RU2008110143/02A RU2008110143A RU2366530C1 RU 2366530 C1 RU2366530 C1 RU 2366530C1 RU 2008110143/02 A RU2008110143/02 A RU 2008110143/02A RU 2008110143 A RU2008110143 A RU 2008110143A RU 2366530 C1 RU2366530 C1 RU 2366530C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- feather
- manufacture
- glass
- welding
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 18
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 2
- 241000251556 Chordata Species 0.000 claims 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 description 3
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 210000001991 scapula Anatomy 0.000 description 2
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Forging (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в авиационной и энергетической отраслях промышленности при изготовлении крупногабаритных лопаток ГТД и ГТУ.The invention relates to the processing of metals by pressure and can be used in the aviation and energy industries in the manufacture of large blades of gas turbine engines and gas turbines.
Известен способ изготовления полой лопасти путем формования каждой из двух половин лопасти, их сборку и диффузионную сварку их между собой, крутку лопасти в собранном виде (см. а.с. СССР №487707, МКП В21К 3/00. Способ изготовления пустотелой лопасти. Опубл. 15.10.75. Бюл. №38).A known method of manufacturing a hollow blade by molding each of the two halves of the blade, their assembly and diffusion welding them together, twist the blade in assembled form (see AS USSR No. 487707, MKP V21K 3/00. A method of manufacturing a hollow blade. Publisher 15.10.75. Bull. No. 38).
Недостатком способа является высокая трудоемкость изготовления.The disadvantage of this method is the high complexity of manufacturing.
Известен способ изготовления полой лопатки из сталей и сплавов, включающий формовку двух ее половин, перо одной из которых выполняют заодно с хвостовиком, их сборку и сварку между собой (см. патент РФ №2005105904. Способ изготовления полой лопатки для турбомашины. Опубл. 10.08.2006. Бюл. №22).A known method of manufacturing a hollow blade of steel and alloys, comprising forming two of its halves, the feather of one of which is performed at the same time with the shank, assembling and welding between them (see RF patent No. 2005105904. A method of manufacturing a hollow blade for a turbomachine. Publ. 10.08. 2006. Bull. No. 22).
Данный способ также является трудоемким и требующим применения специального оборудования, особенно для крупных лопаток. Так как диффузионную сварку обеих половин лопаток производят в состоянии сверхпластичности сплава и обеспечении изотемических условий процесса на комплексах пресс-печь. Состояние сверхпластичности, в свою очередь, требует специальной подготовки структуры - мелкокристаллической или сверхмелкокристаллической.This method is also laborious and requires the use of special equipment, especially for large blades. Since diffusion welding of both halves of the blades is carried out in a state of superplasticity of the alloy and providing isotemic process conditions on the press furnace complexes. The state of superplasticity, in turn, requires special preparation of the structure — finely crystalline or ultrafine crystalline.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является повышение качества и надежности работы готового изделия за счет полного устранения сварных швов в конструкции лопатки, а значит, повышение надежности работы готового изделия в ГТД.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to improve the quality and reliability of the finished product due to the complete elimination of welds in the design of the blades, and therefore, increase the reliability of the finished product in the gas turbine engine.
Указанный технический результат достигается тем, что способ изготовления полой лопатки из сталей и сплавов включает изготовление заготовки стакана, предварительную формовку хвостовика лопатки из металла дна стакана и пера лопатки из его стенки, заварку конца перьевой части лопатки и окончательную штамповку в размер.The specified technical result is achieved by the fact that the method of manufacturing a hollow blade from steel and alloys includes the manufacture of a glass blank, preliminary forming of the shank of the blade from the metal of the bottom of the glass and feather of the blade from its wall, welding the end of the feather part of the blade and final stamping into size.
В способе заготовку стакана выполняют многогранной формы.In the method, the preparation of the glass is multifaceted.
В способе заготовку стакана выполняют криволинейной формы.In the method, the preparation of the glass is performed in a curved shape.
В способе при наличии внутренних ребер жесткости в перьевой части лопатки их вставку и сварку с пером производят перед заваркой конца перьевой части лопатки.In the method, if there are internal stiffening ribs in the feather part of the blade, they are inserted and welded with a feather before welding the end of the feather part of the blade.
В способе при окончательной штамповке сварное соединение деформируют со степенью не менее 50%.In the method, during the final stamping, the welded joint is deformed with a degree of at least 50%.
В способе при изготовлении тонкостенной перьевой части лопатки предварительную штамповку пера производят на оправке.In the method in the manufacture of the thin-walled feather part of the blade, the preliminary stamping of the pen is carried out on a mandrel.
В способе при изготовлении широкохордной лопатки производят раздачу стенки стакана на обратный конус.In the method in the manufacture of a broad-chordate blade, the glass walls are distributed to the inverse cone.
В способе при изготовлении широкохордной лопатки производят обжим стенки стакана на обратный конус.In the method in the manufacture of a broad-chordate blade, the glass walls are crimped to the inverse cone.
В способе при изготовлении лопатки из титанового сплава производят водородное пластифицирование заготовки перед штамповкой.In the method in the manufacture of the blades of a titanium alloy produce hydrogen plasticization of the workpiece before stamping.
Использование заготовки типа стакана позволяет уже при предварительной формовке получить лопатку со сплошным хвостовиком и полой перьевой частью. При любой заявляемой настоящим изобретением форме стенки (в том числе и форме окружности) стакана при окончательной штамповке получают крыловидный профиль лопатки.The use of a preform such as a glass makes it possible to obtain a blade with a solid shank and a hollow feather part during preliminary molding. In any form of the wall claimed by the present invention (including the circumference) of the glass, the wing-shaped profile of the scapula is obtained upon final stamping.
Так как заварку конца перьевой части производят перед окончательной штамповкой, то приварку внутренних ребер жесткости возможно осуществлять любым видом сварки плавления (в зависимости от марки сплава).Since the welding of the end of the feather part is carried out before final stamping, it is possible to weld the internal stiffeners with any kind of fusion welding (depending on the grade of alloy).
В то же время сваркой плавлением невозможно достичь в сварном соединении плотности и физико-механических свойств, равных основному металлу лопатки. Деформация сварного соединения при окончательной штамповке со степенью не менее 50% обеспечивает выравнивание структуры и механических свойств сварного соединения (см., например, Тарновский И.Я., Трубин В.Н., Златкин М.Г. Свободная ковка на прессах. - М.: Машиностроение, 1967. - 328 с.).At the same time, fusion welding cannot achieve in a welded joint density and physico-mechanical properties equal to the base metal of the blade. The deformation of the welded joint during final stamping with a degree of at least 50% ensures the alignment of the structure and mechanical properties of the welded joint (see, for example, Tarnovsky I.Ya., Trubin VN, Zlatkin MG. Free forging on presses. - M .: Mechanical engineering, 1967. - 328 p.).
При горячей предварительной формовке пера лопатки с тонкой стенкой (теоретически уже при толщине менее 0,3 диаметра стакана) заготовки стакана возможна потеря устойчивости и образование складок. Поэтому в данном случае предварительную формовку производят на оправке.With hot pre-forming the feather of the blade with a thin wall (theoretically already with a thickness of less than 0.3 cup diameter), the cup blanks may lose stability and form wrinkles. Therefore, in this case, preliminary molding is performed on a mandrel.
Широкохордная лопатка вентилятора имеет наибольшую ширину вверху пера; поэтому при ее изготовлении стенку стакана перед предварительной формовкой либо раздают, либо обжимают на обратный конус.The wide-chord fan blade has the largest width at the top of the feather; therefore, during its manufacture, the glass wall before preforming is either distributed or crimped onto the inverse cone.
Операция водородного пластифицирования титанового сплава повышает его технологическую пластичность при обработке давлением и позволяет проводить предварительную формовку пера лопатки без подогрева заготовки.The operation of hydrogen plasticization of a titanium alloy increases its technological plasticity during pressure treatment and allows the preliminary shaping of the feather blade without heating the workpiece.
Основные переходы формовки представлены на чертежах.The main molding transitions are presented in the drawings.
Фиг.1 - формовка заготовки стакана.Figure 1 - forming the workpiece of the glass.
Фиг.2 - предварительная формовка хвостовика и пера лопатки, вставка ребер жескости и их сварка со стенкой стакана, заварка торца пера.Figure 2 - preliminary molding of the shank and feather blades, insert ribs of hardness and their welding with the wall of the glass, welding the end face of the pen.
Фиг.3 - окончательная формовка лопатки, где 1 - перо, 2 - хвостовик.Figure 3 - the final molding of the scapula, where 1 is the feather, 2 is the shank.
Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.
От катаной или кованой штанги диаметром D отрезают мерную заготовку длиной L. После чего заготовку нагревают до температуры ковки и, например, на ГКМ горячей высадкой получают круглую заготовку стакана с толстым дном. Затем полученную заготовку стакана также нагревают до ковочной температуры, передают на молот или пресс и производят предварительное формообразование поковки лопатки свободной ковкой или в штампах с оформлением хвостовика лопатки и предварительной формовкой пера эллиптической или крыловидной формы. После предварительной формовки производят зачистку и подготовку поверхностей под сварку; затем внутрь пера вставляют элементы ребер жесткости и осуществляют их сварку со стенкой пера. После чего заваривают торцевую часть пера лопатки, производят нагрев сваренной заготовки до ковочной температуры и осуществляют окончательную формовку лопатки в штампе. После обрезки облоя и зачистки производят окончательную термическую и механическую обработки лопатки.From a rolled or forged rod with a diameter of D, a measured workpiece of length L is cut off. After that, the workpiece is heated to the forging temperature, and, for example, a round cup blank with a thick bottom is obtained by hot upsetting. Then, the prepared cup billet is also heated to forging temperature, transferred to a hammer or press, and the blades forgings are pre-formed by free forging or in dies with the design of the shank of the blade and preliminary molding of an elliptical or pterygoid feather. After preliminary molding, they clean and prepare surfaces for welding; then elements of stiffeners are inserted inside the pen and they are welded to the wall of the pen. Then the end part of the feather blade is welded, the welded workpiece is heated to the forging temperature, and the final molding of the blade in the stamp is carried out. After trimming the flake and stripping, the final thermal and mechanical processing of the blade is performed.
Конкретная реализация способа рассмотрена на примере изготовления широкохордной лопатки вентилятора перспективного ГТД из титанового сплава ВТ 8. Лопатка включает перо (1) и хвостовик (2).A specific implementation of the method is considered on the example of manufacturing a broad-chord fan blade of a promising gas turbine engine from VT 8 titanium alloy. The blade includes a feather (1) and a shank (2).
Горячекатаную штангу диаметром 50 мм и длиной 2000 мм нагрели в щелевой печи на длине 500 мм до температуры 1100°С, передали на горизонтально-ковочную машину и произвели высадку заготовки типа стакана с диаметром дна 120 мм и толщиной 40 мм; наружными диаметрами обратного конуса стакана 30-50 мм, толщиной стенок 5 мм и длиной 400 мм (фиг.1).A hot-rolled rod with a diameter of 50 mm and a length of 2000 mm was heated in a slit furnace at a length of 500 mm to a temperature of 1100 ° C, transferred to a horizontal forging machine and the billet was planted like a cup with a bottom diameter of 120 mm and a thickness of 40 mm; the outer diameters of the inverse cone of the glass 30-50 mm, a wall thickness of 5 mm and a length of 400 mm (figure 1).
Полученную заготовку стакана нагрели до температуры 1100°С и произвели предварительную штамповку заготовки в подкладных штампах на молоте 3т с формовкой хвостовика с припуском по толщине 5 мм и пера лопатки крылообразной формы с максимальными размерами по ширине пера у хвостовика 70 мм и вершине пера 100 мм.The resulting cup blank was heated to a temperature of 1100 ° C and pre-stamped by blanking dies on a 3t hammer with the formation of a shank with an allowance of 5 mm in thickness and a wing-shaped blade feather with a maximum width of 70 mm at the shank and a tip top of 100 mm.
После зачистки и подготовки поверхности под сварку провели вставку ребра жесткости из пластины сечением 5×15 мм и длиной 300 мм по диагонали полости пера. Затем осуществили ИНп-сварку ребра жесткости и заварку торцевой открытой части пера вольфрамовым электродом в инертном газе с присадочным материалом того же состава (ИНп-сварка в инертном И газе неплавящимся Н электродом с присадкой - п. ГОСТ 14771). Фиг.2.After cleaning and preparing the surface for welding, an stiffener was inserted from a plate with a cross section of 5 × 15 mm and a length of 300 mm along the diagonal of the pen cavity. Then, Inp welding of the stiffening rib and welding of the end open part of the pen with a tungsten electrode in an inert gas with filler material of the same composition were carried out (Inp welding in an inert And gas with a non-consumable N electrode with an additive - Section GOST 14771). Figure 2.
Сваренную заготовку нагрели до температуры 980°С в электропечи, передали на пресс 25 МН и провели окончательную штамповку с одновременной деформацией швов со степенью более 50% (фиг.3).The welded billet was heated to a temperature of 980 ° C in an electric furnace, transferred to a press of 25 MN and finally stamped with simultaneous deformation of the seams with a degree of more than 50% (Fig. 3).
После обрезки облоя и зачистки лопатку передали на термообработку, травление и окончательную механическую обработку.After trimming the flake and stripping, the blade was transferred to heat treatment, etching and final machining.
По результатам контроля полученная лопатка отвечала всем техническим требованиям.According to the results of the control, the resulting blade met all technical requirements.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110143/02A RU2366530C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Method of fabrication of hollow blade |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008110143/02A RU2366530C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Method of fabrication of hollow blade |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2366530C1 true RU2366530C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008110143/02A RU2366530C1 (en) | 2008-03-19 | 2008-03-19 | Method of fabrication of hollow blade |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366530C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010074598A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method for producing a hollow fan blade |
| RU2424100C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-07-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of producing stabiliser vanes |
| RU2441729C1 (en) * | 2010-09-23 | 2012-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of hollow blade production |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU487707A1 (en) * | 1971-03-12 | 1975-10-15 | A method of manufacturing a hollow propeller blade | |
| GB2411611A (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-07 | Snecma Moteurs | Method of manufacturing a hollow blade for a turbomachine |
-
2008
- 2008-03-19 RU RU2008110143/02A patent/RU2366530C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU487707A1 (en) * | 1971-03-12 | 1975-10-15 | A method of manufacturing a hollow propeller blade | |
| GB2411611A (en) * | 2004-03-03 | 2005-09-07 | Snecma Moteurs | Method of manufacturing a hollow blade for a turbomachine |
| RU2005105904A (en) * | 2004-03-03 | 2006-08-10 | Снекма Мотер (Fr) | METHOD FOR MANUFACTURING A HOLLOW SHOVEL FOR A TURBO MACHINE |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010074598A1 (en) * | 2008-12-24 | 2010-07-01 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Method for producing a hollow fan blade |
| RU2424100C1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-07-20 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" | Method of producing stabiliser vanes |
| RU2441729C1 (en) * | 2010-09-23 | 2012-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") | Method of hollow blade production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2797705B1 (en) | A method for manufacturing hollow shafts | |
| CN103480784B (en) | Method for manufacturing drum forging for centrifugal machine | |
| CN105050749B (en) | The manufacture method of looping mill rolling material | |
| CN104338882B (en) | The forming method of generation Ⅲ nuclear power cooling medium pump motor casing forging | |
| JP5981884B2 (en) | Hot upsetting forging apparatus and hot upsetting forging method | |
| CN106141049A (en) | Small-bore steep-taper taper annular element forging and forming technology | |
| EP2121221B1 (en) | Method of making a powder metal forging | |
| CN111069362A (en) | Forming method of tubular part | |
| CN109676069A (en) | A kind of nozzle body precision forging method | |
| US7588834B2 (en) | Trimless forged products and method | |
| RU2366530C1 (en) | Method of fabrication of hollow blade | |
| US3026605A (en) | Hollow turbine blades | |
| JP2558858B2 (en) | Hollow member forging device and method | |
| CN112692519A (en) | Forming method of GH4169 alloy large-size special-shaped section outer casing forged piece | |
| US12070782B2 (en) | Method for producing a hollow part made of a metal material and use of this method for producing a landing gear rod or beam | |
| RU2374028C1 (en) | Production method of gas turbine engine disk | |
| CN112589021A (en) | Manufacturing method of IN718 alloy double-flange high-barrel casing ring piece | |
| RU2380209C1 (en) | Method for manufacturing of hollow blade | |
| JP5180669B2 (en) | Mouthpiece shell manufacturing method | |
| EP3281719B1 (en) | Hot forging die and hot forging method | |
| RU2381083C1 (en) | Manufacturing method of scapular blanks | |
| CN108856613B (en) | Method for controlling forging size of metal ring piece | |
| US20160256954A1 (en) | Method and system for diffusion bonded components having internal passages | |
| CN110181238A (en) | A kind of production method of engine exhaust system connecting flange | |
| CN112719791A (en) | Method for manufacturing titanium and titanium alloy flange |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120320 |