Matrice notamment pour la fabrication d'une ébauche de rotor de turbomachine Il est connu d'utiliser pour la fabrication de corps en forme d'étoile une matrice comportant une cham bre coaxiale et fermée par un poinçon,
cette cham bre présentant des orifices d'extrusion périphériques communiquant avec des espaces d'extrusion répartis radialement. Une telle matrice peut servir pour la fabrication d'ébauches de rotors de turbomachines.
Des matrices de ce type doivent être divisées d'une façon ou d'une autre pour que la pièce tra vaillée puisse être enlevée.
L'invention donne une solution à ce problème et la matrice qui en fait l'objet est caractérisée en ce que la paroi périphérique de la chambre présentant les orifices d'extrusion et les espaces d'extrusion est constituée par des secteurs amovibles assemblés en un anneau avec leurs .faces jointives passant par les axes radiaux des espaces d'extrusion, cet anneau étant maintenu à partir du côté du poinçon, de façon à pouvoir être monté et démonté,
par une plaque de fermeture de ladite chambre comportant le guide du poinçon.
Dans cette construction de matrice, l'extraction de la pièce terminée est simple. Car en soulevant la plaque de fermeture, les secteurs qui ne sont pas déjà tombés de ladite pièce peuvent être facilement en levés en direction radiale.
De plus, cette construction de matrice a l'avantage de simplifier la fabrication de la matrice, ce qui est important lorsqu'il s'agit comme dans le cas des rotors de turbines et de pom pes, d'un grand nombre d'ouvertures d'extrusion et d'espaces d'extrusion. Car en divisant, comme dé crit, la paroi extérieure en secteurs dont les joints passent par les axes radiaux des espaces d'extrusion,
il n'est plus nécessaire de percer les orifices d7ex- tmrsion. Des orifices de sections de formes irréguliè res comme le nécessitent les profils des pales des aubes de turbine sont aisément fabriqués dans la ma trice selon l'invention en formant d'une façon corres- pondante les surfaces latérales des secteurs.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la matrice faisant l'objet -de la présente invention.
La<B>hg.</B> 1 est une coupe longitudinale de cette ma trice pour la fabrication d'un rotor de turbine à la presse, immédiatement avant l'opération de pressage.
La fig. 2 est une vue analogue après l'opération de pressage.
La fig. 3 est une vue schématique d'un détail de la disposition des secteurs.
La fig. 4 est une vue en perspective d'un sec teur.
La matrice représentée aux fig. 1 et 2 constitue une partie d'une presse et est formée d'un bloc fixe 1 qui porte sur .sa face frontale un disque 2 de forme annulaire. Le bloc 1 ,est en regard d'une pla que de fermeture 3 amovible.
Un anneau 4 entoure le disque 2 en le serrant. Dans un alésage central de la plaque de fermeture 3 est monté un manchon 6 servant -de guide à un poinçon 5, ce manchon allant en ;s'évasant de façon continue vers une chambre 20 de la matrice. Cette chambre correspond à la forme du moyeu du rotor de turbine à fabriquer.
Un organe éjecteur 7 est monté dans le bloc 1 en regard du poinçon 5. L'anneau 4 a une section transversale en forme de L et sert à recevoir des secteurs 8. Chaque secteur a, selon la fig. 4, la forme d'un coin et tous les sec teurs assemblés forment un anneau complet comme représenté schématiquement à la fig. 3.
Des ouver tures 9 sont réalisées entre deux secteurs par des dépressions 9' et 9" ménagées dans les extrémités étroites des secteurs, ces ouvertures 9 constituant des orifices d'extrusion. Chaque orifice d'extrusion dé bouche dans un espace libre 10 élargi constituant l'espace d'extrusion dans lequel le métal pressé pé nètre à travers l'orifice d'extrusion 9.
Les dépressions 9' et 9" sont façonnées de ma nière différente pour que les orifices d'extrusion 9 aient le profil aérodynamique nécessaire pour une aube de turbine. La corde du profil peut être soit dans le plan contenant l'axe principal de la matrice, soit inclinée sur ce plan. De plus, les deux dépres sions 9' et 9" sont formées de telle manière que l'orifice d'extrusion présente une section transversale constante sur toute sa longueur.
Pendant le fonctionnement de la matrice, une bourre de laine de verre 11 destinée à servir de lu brifiant et un lingot chauffé 12 sont placés dans le manchon 6 et soumis à une pression à l'aide du poin çon 5 de sorte que la matière s'écoule tout d'abord en direction axiale et ensuite en direction radiale. Pour favoriser l'écoulement radial, l'organe éjecteur 7 présente une tête arrondie 13.
De plus, la partie du disque 2 entourant cette tête 13 est également arrondie en 14 de sorte qu'en coupe, selon la fig. 2, on obtient une gorge 15 à travers laquelle le métal chauffé s'écoule facilement radialement vers l'exté rieur et à travers les orifices d'extrusion 9 dans les espaces 10. Une ébauche de rotor de turbine est ainsi formée à partir du lingot 12 avec moyeu 16 et une âme annulaire 17, un anneau extérieur 18 et des aubes 19.
Les espaces 10 doivent être plus longs radiale- ment que les aubes, de telle sorte que celles-ci ne subissent aucune déformation en venant en contact avec l'anneau 4 lorsque l'écoulement de métal à tra vers les orifices d'extrusion 9 est un peu irrégulier et que les aubes brutes ont des longueurs différentes les unes des autres. Lorsque l'opération de presse est terminée, les parties 3 et 5 sont retirées et l'organe éjecteur 7 est actionné pour repousser la pièce terminée du dis que 2. Les secteurs 8 avec l'ébauche sont alors retirés de l'anneau 4.
Ils tombent en partie ou peuvent être écartés sans difficulté.
Si l'on utilise une presse sans organe éjecteur, la partie centrale de la face frontale du disque 2 peut comporter un bombage pour aider le métal à s'écou ler dans la direction radiale. Il est également possi ble de munir le disque 2 d'une ouverture centrale dans laquelle travaille un second poinçon, de sorte que la pression axiale agissant dans deux directions opposées s'exerce simultanément. Dans une autre va riante, on peut prévoir l'anneau retenant les secteurs en deux ou davantage de segments assemblés qui, à la fin de l'opération de presse peuvent être facilement retirés.
Comme exemple particulier, on indiquera la fa brication d'un rotor de turbine avec vingt-cinq aubes et d'un diamètre extérieur de 23 cm. On utilise alors un lingot d'environ 15 cm de diamètre en un alliage nickel-chrome-cobalt contenant du titane et de l'alu minium pour obtenir une phase précipitable Ni.; (Ti Al). Un tel lingot est chauffé à 1170 Cet la pression d'extrusion est d'environ 12 500 kg/cm2.
Die in particular for the manufacture of a blank for a turbomachine rotor It is known practice to use for the manufacture of star-shaped bodies a die comprising a coaxial chamber and closed by a punch,
this chamber having peripheral extrusion orifices communicating with extrusion spaces distributed radially. Such a die can be used for the manufacture of blanks for turbomachine rotors.
Dies of this type must be divided in some way so that the workpiece can be removed.
The invention provides a solution to this problem and the die which is the subject thereof is characterized in that the peripheral wall of the chamber having the extrusion orifices and the extrusion spaces is constituted by removable sectors assembled in one. ring with their contiguous faces passing through the radial axes of the extrusion spaces, this ring being held from the side of the punch, so as to be able to be assembled and disassembled,
by a closing plate of said chamber comprising the guide of the punch.
In this die construction, the extraction of the finished part is simple. Because by lifting the closure plate, the sectors which have not already fallen from said part can be easily lifted in a radial direction.
In addition, this die construction has the advantage of simplifying the manufacture of the die, which is important when, as in the case of turbine and pump rotors, a large number of openings is involved. extrusion and extrusion spaces. Because by dividing, as described, the outer wall into sectors whose joints pass through the radial axes of the extrusion spaces,
it is no longer necessary to drill the expander holes. Orifices of sections of irregular shapes as required by the profiles of the blades of the turbine blades are easily fabricated in the die according to the invention by correspondingly forming the lateral surfaces of the sectors.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the matrix which is the subject of the present invention.
<B> hg. </B> 1 is a longitudinal section of this die for the fabrication of a press turbine rotor, immediately prior to the pressing operation.
Fig. 2 is a similar view after the pressing operation.
Fig. 3 is a schematic view of a detail of the arrangement of the sectors.
Fig. 4 is a perspective view of a sector.
The matrix shown in fig. 1 and 2 constitute part of a press and is formed of a fixed block 1 which carries on its front face a disc 2 of annular shape. Block 1 is opposite a removable closure plate 3.
A ring 4 surrounds the disc 2 while tightening it. In a central bore of the closure plate 3 is mounted a sleeve 6 serving as a guide for a punch 5, this sleeve flaring continuously towards a chamber 20 of the die. This chamber corresponds to the shape of the hub of the turbine rotor to be manufactured.
An ejector member 7 is mounted in the block 1 opposite the punch 5. The ring 4 has an L-shaped cross section and serves to receive sectors 8. Each sector a, according to FIG. 4, the shape of a wedge and all the assembled sectors form a complete ring as shown schematically in FIG. 3.
Openings 9 are made between two sectors by depressions 9 'and 9 "formed in the narrow ends of the sectors, these openings 9 constituting extrusion orifices. Each extrusion orifice leads to a widened free space 10 constituting the opening. Extrusion space in which the pressed metal enters through the extrusion port 9.
The depressions 9 'and 9 "are shaped differently so that the extrusion holes 9 have the aerodynamic profile necessary for a turbine blade. The chord of the profile can be either in the plane containing the main axis of the die. , is inclined on this plane. In addition, the two depressions 9 'and 9 "are formed in such a way that the extrusion orifice has a constant cross section over its entire length.
During the operation of the die, a wad of glass wool 11 intended to serve as a lubricant and a heated ingot 12 are placed in the sleeve 6 and subjected to pressure using the punch 5 so that the material s 'flows first in the axial direction and then in the radial direction. To promote radial flow, the ejector member 7 has a rounded head 13.
In addition, the part of the disc 2 surrounding this head 13 is also rounded at 14 so that in section, according to FIG. 2, a groove 15 is obtained through which the heated metal easily flows radially outward and through the extrusion ports 9 into the spaces 10. A turbine rotor blank is thus formed from the ingot. 12 with hub 16 and an annular core 17, an outer ring 18 and vanes 19.
The spaces 10 should be radially longer than the vanes, so that the vanes do not undergo any deformation in contacting the ring 4 when the flow of metal through the extrusion ports 9 is. a little irregular and that the raw vanes have different lengths from each other. When the press operation is finished, parts 3 and 5 are withdrawn and the ejector member 7 is actuated to push the finished part back from the disc 2. The sectors 8 with the blank are then withdrawn from the ring 4.
They partially fall out or can be pulled out without difficulty.
If a press without an ejector member is used, the central part of the front face of the disc 2 may be bent to help the metal to flow in the radial direction. It is also possible to provide the disc 2 with a central opening in which a second punch works, so that the axial pressure acting in two opposite directions is exerted simultaneously. In another variant, the ring retaining the sectors in two or more assembled segments can be provided which, at the end of the press operation, can be easily removed.
As a specific example, the manufacture of a turbine rotor with twenty-five blades and an outer diameter of 23 cm will be indicated. An ingot of about 15 cm in diameter is then used made of a nickel-chromium-cobalt alloy containing titanium and aluminum to obtain a precipitable phase Ni .; (Ti Al). Such an ingot is heated to 1170 Ce the extrusion pressure is about 12,500 kg / cm2.