Superlegierungs-Turbinenschaufeln Freiformschmiededienst

Kern-Technologie des Superlegierungs-Freiformschmiedens

1. Rohlingvorbereitung und Erwärmung Superlegierungs-Barren werden auf Maß geschnitten und gleichmäßig auf Schmiedetemperaturen zwischen 1050–1180°C in Inertgas- oder Vakuumöfen erwärmt, um Oxidation zu verhindern.

2. Freiformschmiedevorgänge Unter Verwendung programmierbarer Hydraulikpressen (bis zu 5000 Tonnen) wird das Material zwischen flachen oder konturierten Gesenken ohne umschlossenes Werkzeug geformt, was Flexibilität und gerichteten Kornfluss gewährleistet.

3. Kornverfeinerung und Flusskontrolle Schmiedepläne und Dehnungsraten sind so ausgelegt, dass sie feine gleichachsige Körner (<100 μm) oder flussausgerichtete Körner fördern, abhängig von der Schaufelspannungsorientierung.

4. Zwischenwärmebehandlungen Nach dem Schmieden werden Lösungsglühen und kontrolliertes Abkühlen angewendet, um das Gefüge zu homogenisieren und Eigenspannungen abzubauen.

5. Präzisions-CNC-Bearbeitung Die endgültige Schaufelgeometrie wird durch 5-Achsen-CNC-Bearbeitung erreicht, wobei Toleranzen von bis zu ±0,02 mm und aerodynamische Oberflächengüten (Ra ≤0,8 μm) eingehalten werden.

6. EDM für Kühlungsmerkmale Elektroerosive Bearbeitung (EDM) wird eingesetzt, um komplexe interne Kühlkanäle und Schaufelfußkonturen mit hoher Präzision zu schneiden.

7. Nachbearbeitung und Inspektion Heißisostatisches Pressen (HIP), Wärmedämmschicht (TBC) sowie Ultraschall- oder Röntgeninspektion gewährleisten Ermüdungsbeständigkeit und fehlerfreie Integrität.

Geeignete Superlegierungen für freigeschmiedete Turbinenschaufeln

Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie im Energiesektor

• Turbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke Erfordern richtungsgeschmiedete Kornstrukturen, um den Rotationsspannungen und Temperaturgradienten während Start- und Reisezyklen standzuhalten.

• Turbinenschaufeln für industrielle Gasturbinen Werden in Dauerbetriebsturbinen zur Stromerzeugung eingesetzt und erfordern lang anhaltende Hochtemperatur-Ermüdungsbeständigkeit und Oxidationsstabilität.

• Turboprop-Schaufelkerne Werden als Vorformen vor der Präzisionsbearbeitung und Beschichtung geschmiedet, um mechanische Integrität und Massenausgleich zu gewährleisten.

• Verdichter- und Statorschaufeln Geschmiedete Teile müssen eine hohe Low-Cycle-Fatigue (LCF)-Beständigkeit bei gleichzeitiger Leichtigkeit und Maßhaltigkeit aufrechterhalten.

Fallstudie: Freiformschmieden von Inconel 718 Turbinenschaufeln

Ziel

Herstellung von geschmiedeten Inconel 718 Turbinenschaufel-Rohlingen für ein kommerzielles Strahltriebwerkprogramm mit dem Ziel der Kornverfeinerung, engen Maßkontrolle und null internen Defekten.

Prozesszusammenfassung

• Rohlingvorwärmung: 1150°C ±5°C in Schutzatmosphäre

• Freiformschmieden: 3-Stufen-Reduktionsschmieden unter einer 2000-Tonnen-Presse

• Erreichte Korngröße: ASTM 6–8 (≤20 μm) mit ausgerichteten Fließlinien

• HIP und Auslagerungsbehandlung: 1180°C HIP gefolgt von 720°C Auslagerung

• CNC-Bearbeitung: ±0,02 mm Toleranz über alle aerodynamischen Oberflächen

• Inspektion: 100% Röntgen- und Ultraschallprüfung zur Qualifizierung als einschlussfrei

Ergebnisse

• Zugfestigkeit: ≥1240 MPa bei Raumtemperatur

• Dehnung: ≥20%

• Ermüdungslebensdauer: >100.000 Zyklen bei 650°C

• Maßhaltigkeit: ±0,015 mm über 50+ Schaufeln erreicht

FAQs

1. Was sind die Vorteile des Freiformschmiedens gegenüber dem Gesenkschmieden für Turbinenschaufeln?

2. Welche Superlegierungen eignen sich am besten für geschmiedete Turbinenschaufeln?

3. Wie verbessert das Schmieden den Kornfluss und die Ermüdungsbeständigkeit in Turbinenkomponenten?

4. Welche Inspektionstechniken werden verwendet, um die Qualität geschmiedeter Schaufeln zu überprüfen?

5. Können komplexe Schaufelkühlstrukturen nach dem Schmieden integriert werden?