31.03.2015

V.I.P. Kommunikation, Aachen

Isotherm-Schmiedepressen für schwer umformbarer Werkstoffe

Die Leistritz Turbinentechnik GmbH, Remscheid, hat Siempelkamp, Krefeld, den Auftrag über Konstruktion und Lieferung zweier 8-MN-Isothermschmiedeanlagen für die Herstellung von Triebwerksschaufeln aus Titanaluminid erteilt. Mit diesen Schmiedepressen wird der Kunde Komponenten für die neue Generation von Flugzeugtriebwerken herstellen, welche im Vergleich mit bisher verwendeten Nickelbasislegierungen bei gleicher Festigkeit um bis zu 50 % leichter sind und einen deutlich reduzierten Kraftstoffverbrauch ermöglichen. Intermetallisches Titanaluminid galt jedoch lange Zeit als nicht schmiedbar. Die erste Presse wird im März 2016 die Serienfertigung aufnehmen, die zweite ein Jahr später.


Das Schmieden erzeugt im Gegensatz zum Gießen ein spezielles Rekristallisationsgefüge, das für die rotierenden Triebwerksteile aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Hinzu kommt, dass die Prozessstabilität beim Schmieden höher als beim Gießen ist und die Turbinenschaufeln so die extrem hohen Qualitätsanforderungen der Luftfahrtindustrie erfüllen.


Deshalb hat Leistritz ein neues Verfahren entwickelt, bei dem die Rohlinge unter eng definierten Bedingungen bei Temperaturen zwischen 1150 und 1300 °C rissfrei umgeformt werden. Diese hohen Umformtemperaturen und die lange Verweilzeit der Schmiedeteile im Gesenk – die Umformgeschwindigkeiten liegen in einer Größenordnung von weniger als 0,1 mm/s – verlangen ein Beheizen der Werkzeuge auf Schmiedetemperatur. Die extrem niedrigen Pressgeschwindigkeiten erfordern eine besonders exakte und gleichmäßige Regelung des hydraulischen Antriebs. Stick-slip-freie Spezial-Führungs- und Dichtungssysteme stellen eine gleichmäßige Kompression sicher und vermeiden so unerwünschtes Ruckgleiten. Der symmetrische Aufbau der Pressen mit einer weit außen liegenden Kreuzfadenführung ermöglicht höchste Präzision am Schmiedeteil: Da die Führungselemente von der Wärmequelle entkoppelt sind, entstehen keine thermischen Einflüsse auf die Führung. Auch tragen der große Führungsabstand und die hohe Steifigkeit des Pressengestells zur präzisen gegenseitigen Ausrichtung von Ober- und Untergesenk im Prozess bei.


Titanaluminid zeichnet sich aufgrund seiner intermetallischen Gefügestruktur durch hohe Festigkeit und exzellente Kriechbeständigkeit bei hohen Temperaturen aus. Gleichzeitig ist es mit einer Dichte von etwa 4 g/cm3 besonders leicht. So ist es ideal für Flugzeugtriebwerke geeignet. Der Werkstoff hat das Potenzial, Turbinenschaufeln in Flugzeugtriebwerken um bis zu 50 % leichter zu machen – was mit einer erheblichen Reduzierung der Fliehkräfte einhergeht. Die schlankere Dimensionierung der Triebwerke, die mit den neuen Komponenten möglich ist, leistet einen entscheidenden Beitrag zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches.


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