DE3015970A1

DE3015970A1 - Verfahren und vorrichtung zum aendern der form von werkstuecken aus metall oder legierungen

Info

Publication number: DE3015970A1
Application number: DE19803015970
Authority: DE
Inventors: Daniel J. La Jolla Calif. Brimm
Original assignee: Chem-Tronics Inc
Current assignee: Chem-Tronics Inc
Priority date: 1978-07-26
Filing date: 1980-04-25
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4188811A; DE3015970C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Andern der Form
von Werkstücken aus Metall oder Legierungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neuartige, verbesserte Verfahren zum Umformen von warmfesten und anderen Metallen und Legierungen.
Ein gegenwärtig wichtiges Anwendungsgebiet für die Erfindung liegt in der Umformung von Turbinen- und Verdichtungsschaufeln auf entweder ihre ursprünglichen oder ihre neuen Gestaltungsformen; und die Grundsätze der Erfindung werden dementsprechend hauptsächlich unter Bezugnahme auf diesen Anwendungsbereich entwickelt werden. Dabei muß man jedoch verstehen, daß dies hauptsächlich aus Gründen der leichteren Verständlichkeit und Klarheit geschieht und damit nicht beabsichtigt wird, den in den beigefügten Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung einzugrenzen, da es hiernach den Fachleuten aus den entsprechenden Gebieten deutlich werden wird, daß sich das neuartige Verfahren gleich gut zum Umformen von anderen metallischen Teilen bzw. Bauteilen einsetzen läßt.
Es ist bekannt, daß die Schaufeln von Turbinentriebwerken durch Fremdgegenstände, Belastungsspannungen und hohe Temperaturen beschädigt oder verzogen werden können. Bis vor wenigen Jahren kamen diese Schaufeln zum Ausschuß, da Schaufelverformung den Wirkungsgrad des Triebwerks reduziert bzw. einen unregelmäßigen Gang bewirkt.
Wegen der hohen Ersatzkosten für Schaufeln sucht man jetzt jedoch nach Verfahren für Schaufelreparaturen. Beispielsweise wird in US-PS 3,574,924 ein Schaufelreparaturverfahren beschrieben, das sich der Diffusionsbindetechnik in geschlossenen Gesenken bei relativ hohen Temperaturen über relativ lange Zeitspannen bedient. Dieses Verfahren findet jedoch keine Anwendung, da es durch die Triebwerkhersteller nicht angenommen oder gebilligt worden ist.
Seit Entwicklung des in der oben genannten US-PS offenbarten Verfahrens hat der Erfinder auch schon beschädigte Schaufeln mittels eines Verfahrens repariert, wobei verzogene oder beschädigte Schaufelteile herausgeschnitten wurden, durch passende neue Teile ersetzt wurden, die neuen Teile eingeschweißt wurden und die Schaufel durch Schleifen oder maschinelle Bearbeitung dem Originalprofil angepaßt wurden.
Während dieser Tätigkeit beobachtete der Erfinder, daß viele Schaufeln nur verzogen waren und kein Metall fehlte und er stellte sich die Aufgabe, zur Reparatur solcher Schaufeln die bisher angewandten aufwendigen und zeitverbrauchenden Arbeitsschritte des Schneidens, Schweißens und Schleifens zu eliminieren und neuartige Möglichkeiten zu finden, die dazu benutzt werden können, entweder einer Schaufel ihre ursprüngliche Form wiederzugeben oder ihre Form umzugestalten.
Mit wenigen Worten, zur Lösung der gestellten Aufgabe umfaßt die Erfindung ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Vorrichtung zum Umformen von Turbinen- und Verdichterschaufeln, und Anpressen der Schaufeln gegen eine erwärmte Gesenkstirnfläche, die entweder das ursprüngliche Schaufelprofil wiedergibt oder eine neue gewünschte Form bie tet.
Schneiden, Schweißen und Schleifen und die Kosten und Zeit der Ausführung dieser Maßnahmen fallen demzufolge alle weg.
Die durch die Erfindung geschaffene Lösung dieser Aufgabe ist von Bedeutung, da die Aerodynamik der Triebwerke ein hochtheoretisches Fachgebiet ist, in welchem demzufolge ein großer Teil der Entwicklungsarbeit auf empirischem Wege stattfindet. Aufgrund der zum Herstellen von Probeschaufeln angewandten Standard-Schmiedetechniken ist Schmieden zur Optimierung der Schaufelgestaltung zeitaufwendig und kostspi -lig. Dagegen bietet die Erfindung eine relativ billige Methode zum Abändern von aerodynamischen Profilformen, sodaß die Triebwerkkonstrukteure leicht die optimalen Schaufelkonstruktionen zur Realisierung solcher fortgeschrittenen Betriebsmerkmale wie z.B. verringerte Triebwerkgeräusche, verringerter spezifischer Brennstoffverbrauch und erhöhter Triebwerkschub bestimmen können (aufgrund steigender Brennstoffkosten und strengeren Lärmbekämpfungsgesetze wird der Verringerüng des Brennstoffverbrauchs und Reduzierung der Triebwerkgeräuschpegel heute durch die Triebwerkhersteller eine größere Bedeutung zugemessen).
Es wird dem Leser aus dem Vorangegangenen klar sein, daß ein wesentlicher Hauptzweck der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung neuartiger, verbesserter Verfahren und Vorrichtungen zum Wiederherstellen der Originalprofile verzogener Turbinen- und Verdichterschaufeln besteht.
Ein weiterer, gleich wichtiger Zweck der Erfindung besteht in der Bereitstellung von Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von Turbinen- und Verdichterschaufeln durch Änderung der Verwindungen, Profile oder Tangentialversetzungen derselben.
Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung können ebenso mit Vorteil zum Umformen von anderen Gegenständen als Turbinen- und Verdichterschaufeln zu ihren ursprünglichen bzw. neuen Profilen angewandt werden.
Weitere wichtige aber spezifischere Zwecke der Erfindung bestehen in der Bereitstellung von Verfahren und Vorrichtungen entsprechend den vorangehenden Zwecken mit spezifischer Bestimmung bzw. Ergänzung: daß sie zum Umformen von warmfesten Metallen und Legierungen eingesetzt werden können; daß sie dadurch relativ wirtschaftlich sind, daß sie die herkömmliche Arbeitsfolge des Ausschneidens und Ersetzens von Teilen, des Schweißens und des Schleifens zum Umformen des Profils eines vorhandenen Metallteils eliminieren.
Weitere wichtige Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus den beiliegenden Patentansprüchen und der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung ersichtlich, in der: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Muffel zum Umformen von metallischen Werkstücken in ursprüngliche bzw. neue Gestaltungsformen nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung darstellt; Fig. 2 eine Vorderansicht der Muffel darstellt; Fig. 3 einen senkrechten Schnitt durch die Muffel darstellt; und Fig. 4 eine perspektivische Wiedergabe eines Werkstüc s vor und nach der Bearbeitung zeigt, das sichtbar die Fähigkeit des hierin offenbarten neuartigen Verfahrens demonstriert, die Gestaltungsform von Turbinenschaufeln zu ändern; die Originalschaufel ist links und die umgeformte Schaufel rechts dargestellt.
In Anwendung auf die Reparatur von Turbinen- und Verdichterschaufeln besteht eine Vorbereitung zum ersten Schritt im neuartigen Verfahren in einer Überprüfung, um festzustellen, ob und inwieweit eine Umformung nötig ist.
Schaufeln mit Verwindung oder übermäßiger Biegung oder örtlichen Verformungen von nicht mehr als 15% können durch das erfindungsgemässe Verfahren neu geformt werden.
Schaufeln mit örtlichen Verformungen von mehr als 15% können durch Verwendung von Warmplattengesenken in die Toleranzgrenzen des erfindungsgemässen Verfahrens gebracht werden. Dies ist eine bekannte Methode und dann vorteilhaft zusammen mit der Erfindung anwendbar.
Schaufeln, die durch das hierin offenbarte Verfahren umzuformen oder umzuprofilieren sind, werden mit normalen Methoden gereinigt; beispielsweise durch ein Alkali- oder Säurebad und Spülen. Danach werden sie mit einem Schutzüberzug überzogen. Bei Titan benutze man handelsübliche Graphit-Molybdändisulfidmischung. Dadurch wird Oxydation verringert, falls die Neuprofilierung in einer Luftatmosphäre stattfindet. Für Alulslinium, Superlegierungen und andere metallische Stoffe stehen andere bekannte Standard-Schutzüberzüge zur Verfügung.
Die gereinigten und überzogenen Schaufeln werden dann in eine nach den Grundsätzen der Erfindung ausgeführte und beispielsweise in Figuren 1 bis 3 dargestellte und durch Bezugszeichen 10 gekennzeichnete Muffel eingegeben.
Die Muffel 10 besitzt ein Gehäuse bzw. eine Umkleidung 12 und wird auf einem durch Rollen 16 beweglich gemachten Ständer 14 getragen.
Die Muffel 10 besitzt ein Gehäuse bzw. eine Umkleidung 12 und wird auf einem durch Rollen 16 beweglich gemachten Ständer 14 getragen. Eine Abdeckung bzw. ein Deckel 18 wird an dem Gehäuse 12 durch Gelenke 20 drehbar befestigt.
Der Deckel 18 läßt sich durch einen Handgriff 22 öffnen un Schließen, wobei die Handhabung des Deckels durch das Gegengewicht 24 erleichtert wird.
Der Deckel 18 ist in der dargestellten, verschlossenen Lage durch eine Ringschraube 26 und eine auf die Schraube aufgeschraubte Mutter 28 verschließbar. Die Schraube ist drehbar an einem gehäusegestützten Winkelstück 30 befestigt und erstreckt sich nach oben durch Schlitze 32 und 34 in Gehäuse bzw. Deckel. Anziehen der Mutter 28 spannt den Deckel 18 gegen einen Rand 36 um das obere offene Ende des Gehäuses.
Das Muffelgehäuse 12 ist mit den dargestellten Schamottesteinen bzw. Ziegeln 40 isoliert. In dem Gehäuse ist ein einseitig ausgebildetes Gesenk 42 untergebracht, das eine Gesenkstirnfläche 44 besitzt, deren Profil dem umzuformenden Teil die für diesen Teil gewünschte Form verleihen soll. Das Gesenk kann entweder aus einem Metall oder aus Keramik hergestellt werden. Zu bevorzugen ist Keramik, da ihre Ausdehnung regulierbar ist und geeignete keramische Werkstoffe bei Erwärmung nicht ihre Form verändern und eine längere Lebensdauer besitzen. Ein geeigneter keramischer Werkstoff ist Thermasil 120, eine handelsübliche, gießbare Glassteinkeramik.
In dem oben angeführten Anwendungsbeispiel der Erfindung - die Umformung bzw. Umprofilierung von Turbinenschaufeln wird der Glasstein in das gewünschte Schaufelprofil mit Ausschnitten der Deckbänder und des Schaufelfußes gegossen In der Nähe der Oberfläche der Gesenkstirnfläche sind seitliche Löcher zur Aufnahme von (durch Bezugszeichen 146 in Figur 3 gekennzeichneten) Heizelementen eingebaut.
Diese werden zur Erhöhung der Temperatur des zu formenden Werkstücks benutzt.
Turbinenschaufeln besitzen normalerweise sowohl konkave als auch konvexe Seiten. Zum Umformen kann man daher entweder ein konkav oder ein konvex ausgebildetes Gesenk benutzen, um der Schaufel das gewünschte Profil zu verleihen. Bevorzugt wird ein konkav ausgebildetes Gesenk, da sich dadurch die Schaufel leichter in der korrekten Lage halten läßt. Bei einem konkav ausgebildeten Gesenk is darüberhinaus die Schaufel so ausgerichtet; daß der Umformungsdruck im rechten Winkel bzw. so rechtwinklig wie möglich aüf die konkave Seite der Schaufel wirkt. Dies trägt auch dazu bei, die Schaufel durch Begrenzung ihrer Bewegung in ihrer korrekten Lage zu halten.
Der umzuformende Teil wird durch die oben genannten elektrischen Heizelemente 46 (von denen nur eines gezeigt wird) durch Wärmeleitung durch das Gesenk erwärmt. Die typisch als Widerstandsheizelemente ausgebildeten und beispielsweise aus Nickelchrom hergestellten Heizelemente sind im Gesenk in der Nähe der Gesenkstirnfläche 44 eingebettet. Die Heizelemente werden über die zu den Ausschnitten 50 im Muffelgehäuse 12 ausgerichteten Anschlußblöcke 148 mit Strom versorgt.
Die Temperatur in der Muffel wird durch (nicht gezeigte) Thermoelemente überwacht, deren Leitungen sich durch Öffnungen 52 zur Außenseite des Gehäuses erstrecken.
Wie später ersichtlich, kann das umzuformende Werkstück unter Druck gesetzt werden, indem man fließfähiges, Druckmittel an ein elastisches Organ anlegt und den sich ergebenden Druck über die Masse eines nachgiebigen, kraftübertragenden Materials an das Werkstück übermittelt.
Das Druckmittel wird durch eine mit einem Ventil 56 ausgerüstete Leitung 54 geliefert und der Druck wird durch da Manometer 58 überwacht. Das Druckmittel kann durch eine Leitung 60 abgelassen werden.
In vielen Anwendungsbereichen der Erfindung kann der zu formende Gegenstand auch (bzw. anstelle dessen) durch Erzeugen von Unterdruck in der Muffel 10 unter Druck gesetzt werden. Das Innere der Muffel kann durch eine mit einem Sicherheitszapfen 64 ausgerüstete Unterdruckleitung 62 evakuiert werden. Der Unterdruck im Gehäuse kann durch einen Unterdruckmesser 66 überwacht werden.
Zur Umformung bzw. Formgebung wird eine Turbinen- bzw.
Verdichterschaufel (durch Bezugszeichen 68 in Figur 3 gekennzeichnet) so auf die Gesenkstirnfläche 44 des Gesenkes 112 gelegt, daß ihre Kanten mit auf der Oberfläche eingravierten Positionierlinien übereinstimmen. Danach werden zur Unterstützung der Unterkante des Fußteiles, zum Verhindern von Bewegung und zum Unterstützen des Deckbandes (bzw. der Deckbänder) der Schaufel (nicht gezeigte) Metallunterlagen in den zur Aufnahme der letzteren vorgesehenen Hohlräume des Gesenks angebracht.
Es ist wichtig, daß die die 'chaufeldeckbänder aufnehmende Ausschnitte in der Gesenkstirnfläche genügend Spielraum besitzen, damit sich die Schaufel während des Unformungsganges entlang ihrer Längsachse bewegen kann. Es ist ebenfalls wichtig, daß der Ausschnitt für den Schaufelfuß derart ausgelegt ist, daß der Schaufelfuß genau gehalten werden kann.
Nachdem die Schaufel plaziert und durch Unterlagen ausgeglichen worden ist, wird sie mit einer Platte 70 eines wärmebeständigen bzw. feuerfesten Materials wie Refrasil, Asbest usw. bedeckt. Der Hohlraum 72 im Gehäuse 12 oberhal der Platte 70 wird sodann mit einem nachgiebigen, wärmebeständigen, druckübertragenden Mittel 74 wie Stücken von Refrasil oder Vermiculit (einem wärmeausgedehnten teilweise verwitterten Glimmer) aufgefüllt. Es können auch Asbeststreifen oder wärmebeständige Glasperlen verwendet werden.
Das nachgiebige Material wird durch die Platte 70 vom Berührung mit dem umzuformenden Teil ausgeschlossen, ein wichtiges praktisches Merkmal-der Erfindung. Genau gesagt wird das Werkstück während der Umformung mittels der hier beschriebenen neuartigen Methoden verformbar, wie hiernach verdeutlicht. Demzufolge können sich Teilchen des nachgiebigen Materials (bzw. Fremdstoffe, die mit dem Werkstück in Berührung treten) darin einbetten bzw. sich dem Werkstück aufprägen. Der Defekt ist in beiden Fällen aufgrund der harten Bedingungen, unter denen diese Bauteile mit hohem Wirkungsgrad arbeiten müssen, unannehmbar.
Nach Füllen des Hohlraumes 72 wird eine Lage 76 aus wärmebeständigem Gummi oder Silikon über das nachgiebige Material gelegt. Wenn der Muffeldeckel geschlossen wird und durch Anziehen der Mutter 28 an Ort und Stelle festgespannt wird, liefert die Lage 76 eine vakuum- bzw. druckdichte Abdichtung und dient darüberhinaus auf unten beschriebene Weise als ein druckübermittelndes Organ.
Nach Abdichten der Muffel wird an die Oberseite der Gummiabdichtungslage 76 ein Luftdruck von 13,8 bis 20,7 kPa angelegt, und den Heizelementen 116 wird zum Erwärmen des Werkstückes Strom zugeführt. Die Temperatur wird durch die oben erwähnten Thermoelemente, die sich entlang der Schaufel befinden, wenn diese in die Muffel 10 eingeführt worden ist, gemessen und geregelt. Wenn die Schaufel die Umformungstemperatur erreicht, wird an die Oberseite der Gummiabdichtung der maximale Luftdruck angelegt. Bis zu 830 kPa Überdruck kamen zur Anwendung.
Die an das zu formende Teil durch das nachgiebige Material 74 übermittelte Hitze bzw. der Druck bewirken, daß das Metall unter einer Belastung, die unterhalb seiner Elastizitätgrenze liegt, plastisch fließt. Dieses plastische Fließen (bzw. Kriechumformen) gestattet, daß sich jede Schaufel der Form der Gesenkstirnfläche 44 anpaßt und dies beibehält.
Bei der Kriechumformung von Metallteilen mit diesem Verfahren können verschiedene Kombinationen von Unter-und überdruck mit Hitze angewandt werden. Beispielsweise können mit einem Hochvakuum (bis zu 1.105 Pa = 1 bar) in der Schaufelkammer 72 und bei Standardluftdruck auf der Oberseite der Abdichtlage 76 Titanschaufeln durch Kriechumformung auf ihre ursprüngliche Form bzw. eine neue Form ohne zusätzlichen Druck umgeformt werden.
Ebenso können verschiedene Erwärmungsanordnungen zur Anwendung kommen.
Zum Umformen oder Profilieren von Titanschaufeln werden di Schaufeln auf zwischen 593 0C und 7050C bei einem Überdruck von zwischen 100 und 350 kPa Überdruck erwärmt. Die benötigte Erwärmungszeit beträgt zwischen 30 Minuten und 4 Stunden. Bei der Umformung von Titan kann es auch von Vorteil sein, das Teil auf 315°C zu erwärmen und es ca.
30 Minuten lang auf dieser Temperatur zu halten, ehe die Temperatur auf das Umformungsniveau von 5930C erhöht wird.
Während der Erwärmung kann u.U. auch in dem mit dem nachgiebigen Material 74 angefüllten Hohlraum 72 eine inerte Atmosphäre aufrecht erhalten werden. Für diesen Zweck kommen Unterdrücke von 0,8 bis 1,0 bar und Argongas in Betracht. Beide sind durchaus wirksam beim Verringern des Vorkommens von beispielsweise Alphaschicht oder Oxydation von Titan.
Nach der Umformung werden die Schaufeln gereinigt und dann unter Verwendung einer Fallbeilleere zum überprüfen der Verdrehung, des Profils und der Tangentialversetzung untersucht.
Die Anwendung der Erfindung auf die Umformung von Titan-Düsentriebwerkschaufeln wird mit den folgenden Beispielen illustriert.
BEISPIEL 1 SCHAUFEL EINER TURBINE PRATT & WHITNEY JT-9 Schaufel auf Gesenkstirnfläche legen, bedecken und Muffel wie oben beschrieben mit Vermiculit anfüllen.
Mit Silikonabdichtung bedecken und Muffeldeckel schließen.
Temperatur auf 4200C erhöhen.
Luftdruck auf Dichtungsoberseite auf zwischen 314,5 bis 70 kPa überdruck erhöhen. Temperatur und Druck 15 Minuten lang auf diesen Werten halten.
Temperatur auf 630 0C und Durck auf 240 bis 2145 kPa erhöhen. Eine Stunde lang auf diesen Werten halten.
Auf 370 C abkühlen, Muffel öffnen und Schaufeln herausnehmen.
Die Schaufel wird mit ihrem ursprünglichen Profil links in Figur 4 dargestellt. Die Schaufel wird nach Umformung rechts in dieser Figur gezeigt. Ein Vergleich der Darstellung vor und nach der Bearbeitung verdeutlicht die großen Formveränderungen, die in einem einzigen Arbeitsgang durch Verwendung des neuartigen Umformungsverfahrens in schwer umzuformenden Metallen durchgeführt werden können.
BEISPIEL II TURBOFANSCHAUFEL FÜR TRIEBWERK GENERAL ELECTRIC CF-6 Schaufel auf Gesenkstirnfläche legen, bedecken und Muffel wie oben beschrieben füllen und abdichten.
Temperatur auf 310°C und Druck auf zwischen 314,5 und 70 kPa überdruck erhöhen. 15 Minuten lang auf diesen Werten halten.
Temperatur auf zwischen 480°C und 530°C erhöhen und 15 Minuten lang auf diesem Wert halten.
Unterdruck in der Muffel auf zwischen 0,8 und 1,0 bar her abziehen.
Temperatur auf 630 C und Druck auf 240 bis 2145 kPa erhöhen. Zwei Stunden lang auf dieser Temperatur und diesem Druck halten.
Auf 370°C abkühlen, Unterdruck aufheben, Muffel öffnen und Schaufel herausnehmen.
Die in den vorangehenden Beispielen beschriebenen Verfahren haben sich für die Umformung von Ti6Al4V-Schaufeln als effektiv und rationell erwiesen. Es ist jedoch nicht kritisch, daß diese bestimmten Methoden sklavisch befolgt werden; um das oben angedeutete gewünschte Ergebnis zu erzielen, können sowohl Temperaturen und Drücke als auch Erwärmungszeiten geändert werden. In Abhängigkeit von Faktoren wie welches Metall oder welche Legierung umgeformt wird, können im allgemeinen Temperaturen zwischen 120°C und 1090°C angewandt werden. Ebenso können Drücke vo 10C bis 840 kPa und Zeiten auf Umformungstemperatur von 5 Minuten bis 6 Stunden zur Anwendung kommen. Es wird dem Leser klar sein, daß im vorliegenden Verfahren eine Beziehung zwischen Temperatur, Druck und Zeitdauer auf Temperatur besteht. Jeder Parameter wird nach Gesichtspunkten guter metallurgischer Praxis ausgewählt, um Materialschädigung im Umformungsverfahren auszuschließen.
Die Anwendung des Verfahrens ist nicht durch die Größe der Werkstücke begrenzt. Beispielsweise kann es zum Umformen von Schaufeln im Größenbereich von einer Länge von 2,5 bis über 100 cm und einer Breite von 1,25 bis über 50 cm benutzt werden.
Im Interesse der Knappheit und Klarheit wird das neuartige Verfahren oben hauptsächlich unter Bezugnahme auf seine Anwendung auf die Umformung von Titan beschrieben. Es ist jedoch keinesfalls darauf beschränkt. Andere metallische Werkstoffe, die vorteilhaft durch Anwendung seiner Grundsätze umgeformt werden können, umfassen Aluminium, Eisen, Nickel und Kobalt und deren Legierungen, Superlegierungen usw..
Aus denselben Gründen behandelte die oben stehende Besprechung zum größten Teil die Wiederherstellung der ursprünglichen Formen von Teilen. Es läßt sich jedoch ebenso zum Ändern der Konstruktionsform eines Teils in eine neue Form anwenden, wie oben angedeutet wurde.
Beispielsweise zum Ändern der Verwindung des Profils oder der Tangentialversetzung einer Schaufel zu einer neuen Konstruktionsform, wie es im Falle der in Figur 4 dargestellten Schaufel geschah. Darüberhinaus kann eine Schaufel neu um ihre ursprüngliche Mittellinie umgeformt werden; oder die Mittellinie kann beispielsweise im Verhältnis zum Schaufel fuß versetzt werden.
Die Verfahren sind den oben beschriebenen ähnlich, jedoch wird das einseitig ausgebildete Gesenk auf die neue Schaufelkonstruktion profiliert. Ziemlich radikale Formänderungen können mit einem einzigen Gesenk durchgeführt werden, und durch aufeinanderfolgende Anwendung von konvexen und konkaven Gesenken können noch radikalere Änderungen durchgeführt werden.
Die Erfindung kann ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken oder den wesentlichen Merkmalen derselben in anderen spezifischen Formen ausgeführt werden. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeder Hinsicht als beispielhaft und nicht einschränkend anzusehen, wobei der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Patentansprüche als durch durch die vorangehende Beschreibung angedeutet wird; und es ist daher beabsichtigt, daß alle Änderungen, die in den Bereich des Sinnes und Gleichwertigkeitsbereiches der Patentansprüche fallen, davon umfaßt werden.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Verfahren zum Ändern der Form eines metallischen Werkstücks, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) das Werkstück wird auf eine Formfläche gelegt, die eine im Werkstück gewünschte Formgebung hat; b) das besagte Werkstück wird gleichzeitig erwärmt und über eine Masse eines nachgiebigen, wärmebeständigen Druck übertragenden Materials, das auf der dem Werkstück gegenüberliegenden Seite der Formfläche ist, unter Druck gesetzt; c) die Temperatur, auf die das Werkstück erwärmt wird, und der an dieses angeiegte Druck werden so im Verhältnis zueinander abgestimmt, daß dadurch das Metall des Werkstücks plastisch bei einer unterhalb seiner Elastizitätsgrenze liegenden Belastung in Kontakt mit der Stirn-J fläche des besagten Gesenks fließt und dadurch das Werkstück die gewünschte Gestaltungsform annimmt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Behandlungsdruckes für das Werkstück die Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material an ihrer dem Werkstück gegenüberliegenden Seite abdichtend mit einem flexiblen Element überdeckt und ein Überdruck mittels Druckmittel auf dieses flexible, abdeckende Element ausgeübt wird.
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material an ihrer dem Werkstück entgegengesetzten Seite abdichtend mit einem flexiblen Element überdeckt wird und daß zu oder bei der Ausübung des Behandlungsdruckes in dem so abgedichteten, das Werkstück un die Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material aufnehmenden Raum ein Unterdruck erzeug wird.
4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material abdichtend überdeckende, flexible Element dem Atmosphärendruck ausgesetzt wird und daß in dem abgedichteten Raum ein Unterdruck von bis zu 1,0 bar erzeugt wird.
5) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das das druckübertragende Material abdichtend abdeckende, flexible Element mittels Druckmittel einem überdruck ausgesetzt und zugleich in dem das Werkstück und die druckübertragende Masse enthaltenden Raum ein Unterdruck erzeugt wird.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück für eine Zeitspanne von 5 Minuten bis 6 Stunden auf einer Temperatur im Bereich voii 100 bis 11000C und unter einem Überdruck von 100 bis 840 KPa gehaiten wird.
7) Verfahren nach Anspruch 6 zur Behandlung von Werkstücken aus Titanlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück auf eine Temperatur im Bereich von 200 bis 8000C erwärmt wird und der an das Werkstück angelegte Druck 100 bis 300 kPa beträgt.
8) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Werkstück und der Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material eine Platte aus elastischem, wärmebeständigem Material eingelegt wird.
9) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone, in der sich das zu behandelnde Werkstück befindet, von der umgebenden Atmosphäre isoliert und durch Aufrechterhaltung eines Unterdruckes in dieser Zone eine neutrale Umgebung für das Werkstück erzeugt wird.
10) Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone, in der sich das zu behandelnde Werkstück befindet, von der umgebenden Atmosphäre isoliert und durch Aufrechterhaltung einer Inertgas-Atmosphäre in dieser Zone eine neutrale Umgebung für das Werkstück erzeugt wird.
11) Vorrichtung zum Ändern der Form eines metallischen Werkstückes im Verfahren nach einem der Ansprüche 1-bis 10, gekennzeichnet durch die Merkmale: a) ein Gesenk (42), das eine die Formfläche mit der für das Werkstück gewünschten Formgebung bildende Stirnfläche aufweist; b) eine Muffel (12) in die das Gesenk t42) mit freiliegender Formfläche (44) eingesetzt ist, mit Heizeinrichtung (46) im Bereich des Gesenkes (42) und oberhalb des Gesenkes t42) gebildetem Aufnahmeraum (72) für das Werkstück (68) und eine Masse (74) aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material; und c) eine Einrichtung zur Erzeugung eines Differenzdruckes über den das Werkstück (68) und die druckübertragende Masse (74) aufnehmenden Raum (72).
12) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtungen elektrische Widerstandsheizelemente (86) enthält.
13) Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das nachgiebige> druckübertragende Material aus Asbest, Vermiculit oder einem wärmebeständigen Glas besteht.
14) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesenk (42) mit einem konkaven Stirnflächenteil (14Lt) versehen ist, der das genaue Ausrichten des Werkstückes (68) relativ zum Gesenk (42) erleichtert.
15) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Platte (70) aus elastischem, wärmebeständigem Material als Abdeckung für das Werkstück (68) gegenüber der Masse aus nachgiebigem, wärmebeständigem, druckübertragendem Material (74) vorgesehen ist.
16) Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffel (12) mit einem fest aufzuziehenden Deckel (18) ausgestattet ist und ein flexibles Abdichtungs- und Abdeckungselement (76) für die Masse aus druckübertragendem Material (74) vorgesehen ist.
17) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (18) der Muffel (12) Einrichtungen (54, 56, 58, 60) zu druckgeregeltem Einführen und Ablassen von Druckmittel angebracht sind.
18) Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß am Muffelgehäuse Einrichtungen (62, 64, 66) zur druckgeregelten Erzeugung eines Unterdruckes im inneren der Muffel (12) vorgesehen sind.