壓縮機(jī)葉片及其制造方法
【專利摘要】一種用于制造壓縮機(jī)葉片的方法，包括下述步驟：由奧氏體-鐵素體鋼鍛造坯件；將坯件單軸地拉伸并且塑性地變形，同時(shí)至少檢測(cè)并且監(jiān)控坯件的應(yīng)變和變形力；并且在達(dá)到應(yīng)力的確定的邊界值后結(jié)束拉伸。
【專利說(shuō)明】壓縮機(jī)葉片及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于制造壓縮機(jī)葉片的方法以及根據(jù)所述方法制造的壓縮機(jī)葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]用于抽吸大氣空氣的軸流式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)葉片由于腐蝕受到損害。有問(wèn)題的尤其是兩個(gè)第一壓縮機(jī)級(jí)，因?yàn)樵谠搮^(qū)域中抽吸的空氣能夠包含濕氣。在后面的壓縮機(jī)級(jí)中，空氣通過(guò)壓縮而被加熱進(jìn)而干燥。在實(shí)際中，因此，為兩個(gè)第一列的壓縮機(jī)葉片使用尤其耐腐蝕的材料。以所述方式，通過(guò)材料疲勞所引起的損壞降低，其中所述材料疲勞由疲勞強(qiáng)度因腐蝕而減小引起。通常對(duì)此使用雙相鋼，所述雙相鋼具有低的為0.2%的屈服極限。這種鋼具有雙相的組織，所述組織由鐵素體基體連同由奧氏體構(gòu)成的島組成。當(dāng)然，低的屈服極限限制了軸流式壓縮機(jī)的允許的離心力進(jìn)而轉(zhuǎn)速。因此，壓縮機(jī)葉片的構(gòu)造上的結(jié)構(gòu)可能性被材料特性限制，尤其在所謂的閉鎖葉片(Schlossschaufeln)的情況下。
[0003]在常規(guī)的軸流式壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)速受到限制，使得在壓縮機(jī)葉片中不超過(guò)為0.2%的屈服極限。在此，然而不利的是，在與此相應(yīng)地構(gòu)造的閉鎖葉片中出現(xiàn)高的生產(chǎn)成本。替選地，已經(jīng)提出，為壓縮機(jī)葉片使用具有高的為0.2%的屈服極限和高的耐腐蝕性的鎳基合金，當(dāng)然，這種鎳基合金引起非常高的成本并且導(dǎo)致高的特定的重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明基于下述目的，提出一種用于制造壓縮機(jī)葉片的方法，所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的生產(chǎn)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，開(kāi)始提及類型的方法設(shè)有下述步驟:由奧氏體-鐵素體鋼來(lái)鍛造坯件；將坯件單軸地拉伸并且塑性`地變形，同時(shí)至少檢測(cè)和監(jiān)控坯件的應(yīng)變和變形力；并且在達(dá)到應(yīng)力的確定的邊界值后結(jié)束拉伸。
[0006]本發(fā)明基于下述知識(shí):通過(guò)拉伸坯件能夠利用所使用的奧氏體-鐵素體的鋼的塑性可變形性的一部分，以便明顯地提高材料的0.2%屈服極限。也稱作雙相鋼的奧氏體-鐵素體鋼的特征在于高的塑性變形能力，其斷裂延伸率為至少25%。與此相對(duì)地，為軸流式壓縮機(jī)的后面的級(jí)使用馬氏體的鋼，其斷裂延伸率典型地僅為至少14%。以所述方式能夠大大地提高坯件的0.2%屈服極限，其中斷裂延伸率幾乎具有與在后面的葉片列中相同的數(shù)值。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的方法重要的是目的明確的、受到監(jiān)控的過(guò)程，其中坯件受控地伸展，其中檢測(cè)和監(jiān)控應(yīng)變和變形力、必要時(shí)還有其他的過(guò)程參數(shù)。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的方法中，優(yōu)選的是，設(shè)置下述應(yīng)力作為用于拉伸坯件的邊界值，所述應(yīng)力相應(yīng)于期望的0.2%屈服極限，而最后仍存在的斷裂延伸率沒(méi)有下降到大約14%的數(shù)值之下。所述數(shù)值理解成近似值，對(duì)于特定的應(yīng)用而言也能夠設(shè)有更低的或更高的邊界值，例如斷裂延伸率能夠位于10%和20%之間。
[0008]為了在根據(jù)本發(fā)明的方法中準(zhǔn)確地設(shè)定所期望的材料參數(shù)、尤其是0.2%屈服極限，能夠提出，檢測(cè)在拉伸坯件時(shí)所使用的拉力和/或坯件的瞬時(shí)的橫截面。按照根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)改進(jìn)方案，能夠控制或調(diào)控應(yīng)變，以便控制拉伸過(guò)程。在此，必要時(shí)也在多個(gè)部位上測(cè)量和監(jiān)控坯件的瞬時(shí)的橫截面，以便必要時(shí)通過(guò)減小或增大來(lái)匹配拉力。以所述方式確保，拉伸過(guò)程在達(dá)到應(yīng)力的確定的邊界值時(shí)結(jié)束。由此，實(shí)現(xiàn)了葉片列的所有的壓縮機(jī)葉片具有實(shí)際相同的材料特征值，使得這些壓縮機(jī)葉片具有一致的性能。尤其地，這些壓縮機(jī)葉片具有均勻提高的屈服極限Rp0.2*。拉伸坯件引起冷作硬化，隨后，坯件的特征在于明顯更高的屈服極限，其中抗拉強(qiáng)度幾乎保持不變。
[0009]通過(guò)在根據(jù)本發(fā)明的方法中提出的目的明確的、受到監(jiān)控的過(guò)程來(lái)確保，坯件的橫截面基本上均勻地變形。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍中，能夠提出，將坯件在拉伸后分割，以便由此制造多個(gè)壓縮機(jī)葉片。坯件隨后被銑削成形，以便制造所期望的輪廓。
[0011]除此之外，本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)葉片。根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)葉片的特征在于其根據(jù)上述類型的方法來(lái)制造。尤其地，根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)葉片由坯件通過(guò)受控的拉伸和塑性變形來(lái)制造。在從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明的另外的設(shè)計(jì)方案。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明的其他的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)根據(jù)實(shí)施例參照附圖來(lái)闡述。附圖是示意圖并且示出:
[0013]圖1示出應(yīng)力-應(yīng)變圖表；
[0014]圖2示出另一個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變圖表；
[0015]圖3示出另一個(gè)應(yīng)力-應(yīng)變圖表；
[0016]圖4示出在拉伸前的用于壓縮機(jī)葉片的坯件，并且
[0017]圖5示出在拉伸后的圖4的坯件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1是應(yīng)力-應(yīng)變圖表，其中應(yīng)變?cè)跈M坐標(biāo)上繪制并且應(yīng)力在縱坐標(biāo)上繪制。
[0019]在用于制造壓縮機(jī)葉片的方法中使用奧氏體-鐵素體鋼。該不銹的鋼也稱作雙相鋼。首先由所述鋼來(lái)鍛造坯件。坯件為四角棒料，所述四角棒料隨后被分割。以所述方式能夠由還料制造多個(gè)壓縮機(jī)葉片。
[0020]從圖1中得出，鋼在拉力負(fù)荷下首先表現(xiàn)為是線性彈性的，所述區(qū)域由附圖標(biāo)記I示出。緊隨其后的是塑性區(qū)域，也就是說(shuō)，在超過(guò)確定的應(yīng)變之后，在卸荷后留下塑性形變。作為線性彈性區(qū)域I和塑性區(qū)域2之間的邊界值例如能夠使用0.2%屈服極限3，在應(yīng)力-應(yīng)變圖表的該點(diǎn)處，材料具有關(guān)于其初始狀態(tài)為0.2%的應(yīng)變。在圖1中識(shí)別出，所應(yīng)用的雙相鋼具有高的塑性變形能力，斷裂延伸率A5為大約25%。在彈性形變的同時(shí)達(dá)到最大的應(yīng)力Rni，所述應(yīng)力表示抗拉強(qiáng)度。
[0021]在用于制造壓縮機(jī)葉片的方法中使用下述事實(shí)，在塑性形變中出現(xiàn)材料的冷作硬化。對(duì)此，變形過(guò)程、尤其是拉伸目的明確地中斷。
[0022]圖2示出應(yīng)力-應(yīng)變圖表，其中坯件首先在線性彈性區(qū)域I中伸展。隨后，經(jīng)過(guò)塑性區(qū)域的開(kāi)始4，直至達(dá)到特定的應(yīng)變。在達(dá)到應(yīng)力的確定的邊界值時(shí)中斷拉伸過(guò)程，使得存在特定的保持的變形。
[0023]圖4示意性示出坯件5，所述坯件具有中部區(qū)域6以及直徑增大的端部區(qū)段7、8。端部區(qū)段7、8在拉力機(jī)的夾爪9、10中夾緊。通過(guò)夾爪之一的軸向行進(jìn)，在坯件5上施加有均勻的單軸的拉力。在坯件5上設(shè)置有測(cè)量系統(tǒng)11，以用于檢測(cè)實(shí)際橫截面。測(cè)量系統(tǒng)提供信號(hào)，所述信號(hào)對(duì)拉伸過(guò)程的每個(gè)時(shí)刻提供坯件5的實(shí)際的、瞬時(shí)的橫截面面積的大小。因此，實(shí)際上存在的應(yīng)力能夠根據(jù)所應(yīng)用的拉力通過(guò)除以實(shí)際的橫截面面積來(lái)隨時(shí)檢測(cè)并且通過(guò)應(yīng)變來(lái)調(diào)控。牽拉過(guò)程或拉伸過(guò)程在達(dá)到確定的應(yīng)力后結(jié)束。在示出的實(shí)施例中，拉伸過(guò)程在達(dá)到應(yīng)力σ *時(shí)結(jié)束,所述應(yīng)力σ *明顯地大于Rp0.2。
[0024]圖5示出在拉伸過(guò)程結(jié)束之后的圖4的坯件5。通過(guò)由拉力機(jī)使用的拉力，坯件5然而僅在其中部區(qū)域6中、而沒(méi)有在端部部段7、8的區(qū)域中被塑性變形。通過(guò)所監(jiān)控的過(guò)程，坯件5的整個(gè)橫截面被均勻變形，使得在圖5中示出的、經(jīng)過(guò)拉伸的坯件5具有非常均勻的特性。
[0025]圖3示出應(yīng)力-應(yīng)變圖表,所述應(yīng)力-應(yīng)變圖表描述坯件在拉伸之后的性能。通過(guò)拉伸出現(xiàn)的冷作硬化引起:屈服極限Rp0.2*與在圖1和2中示出的拉伸之前相應(yīng)的屈服極限相比提高。這意味著，由這種坯件制造的壓縮機(jī)葉片在運(yùn)行中能夠承受較高的應(yīng)力，因此具有這種壓縮機(jī)葉片的軸流式壓縮機(jī)能夠以較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
[0026]連接于線性區(qū)域12的是塑性區(qū)域13，其中抗拉強(qiáng)度Rm與沒(méi)有拉伸的坯件相比保持為未改變。斷裂延伸率A5*與在圖1中示出的沒(méi)有拉伸的坯件的斷裂延伸率~相比僅輕微地減小。斷裂延伸率A5*以相應(yīng)于拉伸過(guò)程的數(shù)值減小，然而，由于雙相鋼的整體高的斷裂延伸率，所述減小并非是不利的。
[0027]在拉伸過(guò)程結(jié)束之后，預(yù)伸展的坯件被分割成各個(gè)部段，壓縮機(jī)葉片的期望的輪廓通過(guò)銑削過(guò)程產(chǎn)生。
[0028]雖然本發(fā)明詳細(xì)地通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例來(lái)詳細(xì)地圖示和描述，本發(fā)明沒(méi)用通過(guò)所公開(kāi)的實(shí)例受到限制并且其他的變型形式能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員從中導(dǎo)出，而沒(méi)有脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造壓縮機(jī)葉片的方法，包括下述步驟: -由奧氏體-鐵素體鋼鍛造還件； -將所述坯件單軸地拉伸并且塑性地變形，同時(shí)至少檢測(cè)和監(jiān)控所述坯件的應(yīng)變和變形力； -在達(dá)到應(yīng)力的確定的邊界值后結(jié)束拉伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法， 其特征在于， 設(shè)置期望的為0.2%的屈服極限作為拉伸所述坯件的邊界值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 檢測(cè)在拉伸所述坯件時(shí)所使用的拉力和/或所述坯件的瞬時(shí)的橫截面。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述坯件的橫截面基本上均勻地變形。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 將坯件在拉伸后分割，以便由此制造多個(gè)壓縮機(jī)葉片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法， 其特征在于， 將所述坯件在分割后銑削，以便產(chǎn)生特定的輪廓。
7.—種壓縮機(jī)葉片， 其特征在于， 所述壓縮機(jī)葉片按照根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓縮機(jī)葉片， 其特征在于， 所述壓縮機(jī)葉片由被受控拉伸的以及塑性變形的坯件(5)來(lái)制造。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的壓縮機(jī)葉片， 其特征在于， 所述壓縮機(jī)葉片伸展直至超過(guò)為0.2%的屈服極限。
【文檔編號(hào)】B21K3/04GK103797134SQ201280045234
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2012年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月16日
【發(fā)明者】拉爾夫·博德 申請(qǐng)人:西門子公司