AT13403U1

AT13403U1 - Method for connecting two metallic objects

Info

Publication number: AT13403U1
Application number: ATGM305/2012U
Authority: AT
Original assignee: Mtu Aero Engines Gmbh
Priority date: 2012-07-25
Filing date: 2012-07-25
Publication date: 2013-12-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Gegenstands aus Schmiederwerkstoff mit einer Turbinenschaufel.Um hier ohne große thermische Belastung eine ausreichend feste Verbindung zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dies durch lineares Reibschweißen erfolgt, dass die Oszillationsrichtung beim Schweißen in der kristallographischen Ebene des Typs {100} liegt, dass die Frequenz der oszillierenden Bewegung zwischen 30 und 100 Hz und der Schweißdruck zwischen 200 und 500 MPa beträgt.The invention relates to a method for joining an article of forged material with a turbine blade. In order to obtain a sufficiently strong connection here without great thermal stress, it is provided according to the invention that this is done by linear friction welding, that the oscillation direction during welding in the crystallographic plane of the type {100} is that the frequency of the oscillating motion is between 30 and 100 Hz and the welding pressure is between 200 and 500 MPa.

Description

österreichisches Patentamt AT13 403U1 2013-12-15Austrian Patent Office AT13 403U1 2013-12-15

Beschreibung [0001] Der erste Aspekt der Erfindung betrifft einen neuartigen Ansatz zum Einstellen eines A4-Querschnitts bei mehrschaufligen Leitsegmenten in der Reparatur.Description The first aspect of the invention relates to a novel approach for setting an A4 cross-section in multi-bladed guide segments in repair.

[0002] Zurzeit genutzte Vorrichtungen zum Ausrichten und Fügen von Triebwerksbauteilen haben eine hohe Komplexität und erfordern erhebliche finanzielle Aufwände. Außerdem benötigen sie Vorbereitungsschritte und aufwendige Ausricht- und Fügeprozesse, die nur mit großem Erfahrungsschatz des Bearbeiters zielsicher durchführbar sind. Somit ist die Reproduzierbarkeit des entsprechenden Bearbeitungsschrittes abhängig von der Person, die diesen Bearbeitungsschritt durchführt. Ferner ist es erforderlich, aufgrund der begrenzten Genauigkeit einen Ausgleich der Toleranzen über die verbauten Bauteile durchzuführen. Weiterhin ist es notwendig, dass die einzelnen Bauteile für eine entsprechende Reparatur vor der eigentlichen Vorbereitung der Fügestellen zum Teil durch eine Vorrichtung zueinander positioniert und fixiert werden. Im Anschluss daran erfolgt die zum Beispiel spanende Bearbeitung aller Fügestellen. Im weiteren Verlauf werden die Originalteile mit den Ersatzteilen zu einem Gesamtteil verbunden. Am folgenden Beispiel soll die Vorgehensweise an einer vierschaufligen Vane dargestellt werden.Currently used devices for aligning and joining engine components have a high complexity and require considerable financial effort. In addition, they require preparatory steps and complex alignment and joining processes, which can only be achieved with great experience by the engineer. Thus, the reproducibility of the corresponding processing step is dependent on the person performing this processing step. Furthermore, it is necessary to carry out a compensation of the tolerances on the installed components due to the limited accuracy. Furthermore, it is necessary that the individual components for a corresponding repair before the actual preparation of the joints are partially positioned and fixed by a device to each other. This is followed by the machining of all joints, for example. Subsequently, the original parts are connected with the spare parts to a total part. The following example shows the procedure on a four-bladed vane.

[0003] Bei diesem Bauteil wird die eigentliche Schaufel durch ein neues Gussbauteil ersetzt, das äußere und innere Deckband bleiben erhalten. In das innere und äußere Deckband werden Taschen eingefräst, die die jeweilige Schaufel möglichst passgenau aufnehmen sollen. Die vier Gussersatzteile werden in einer Vorrichtung zusammen zueinander positioniert und fixiert. Die Bearbeitung der Fügeflächen dieser Bauteile erfolgt dementsprechend in einer Aufspannung. Im Anschluss werden Innen- und Außendeckbänder mit dem Schaufelpaket verbunden und können weiter verarbeitet werden.In this component, the actual blade is replaced by a new cast component, the outer and inner shroud are retained. In the inner and outer shroud pockets are milled, which should accommodate the respective bucket as accurately as possible. The four cast replacement parts are positioned and fixed together in a device. The machining of the joining surfaces of these components is carried out accordingly in one setting. Afterwards inner and outer cover strips are connected to the blade package and can be processed further.

[0004] Aus Erfahrung kann erwartet werden, dass die Einstellung der kleinsten Querschnitte deutlich besser ist, als es der Stand der Technik ermöglicht. Die Fügenähte sind deutlich präziser und daher weisen diese deutlich höhere Festigkeiten auf und die Montage wird deutlich erleichtert und kann präziser durchgeführt werden.From experience, it can be expected that the setting of the smallest cross sections is significantly better than the prior art allows. The joint seams are much more precise and therefore have significantly higher strengths and the assembly is much easier and can be performed more precisely.

[0005] Sowohl Hoch- als auch Niederdruckturbinenleitbauteile können im Rahmen eines Austausches von einzelnen Leitschaufeln repariert werden. Zurzeit werden sämtliche Bauteile für einen sogenannten Schaufelersatz (Airfoil replacement) unabhängig voneinander bearbeitet und am Schluss in einer Vorrichtung zueinander ausgerichtet und gefügt. Dies führt zu großen Spaltbreiten auf Basis sich aufsummierender Einzelfertigungstoleranzen. Darüber hinaus weisen Bauteile infolge des Flugbetriebes Eigenspannungen auf, die erst nach Zerlegen des Bauteiles in seine Einzelsegmente zu erheblichen geometrischen Änderungen führen. Das Justieren der Bauteile in einer Maltevorrichtung ist typischenweise mit hohem Aufwand verbunden. Die Wiederholbarkeit der Positionierung ist gering und damit verbunden ist die Toleranzfeldbreite des Strömungsquerschnittes hoch. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Performance des Triebwerks. Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass eine „Normreparatur" auf ein geometrisch deutlich differenziertes Bauteil erfolgt. Optimal wäre eine Bearbeitung im Hinblick auf die differenzierende Bauteilgeometrie.Both high and low pressure turbine guide components can be repaired as part of an exchange of individual vanes. Currently, all components for a so-called blade replacement (Airfoil replacement) are processed independently and finally aligned and joined in a device to each other. This leads to large gap widths based on accumulated individual production tolerances. In addition, components have due to the flight operation residual stresses that lead to significant geometric changes only after disassembly of the component in its individual segments. The adjustment of the components in a painting device is typically associated with great expense. The repeatability of positioning is low and, associated with it, the tolerance field width of the flow cross section is high. This has a significant impact on the performance of the engine. In summary, it can be stated that a "standard repair". on a geometrically clearly differentiated component takes place. Optimal would be a processing with regard to the differentiating component geometry.

[0006] Die Ausrichtungen von mehrschaufligen Turbinensegmenten erfolgt typischerweise über einen sogenannte Six-Point-Nester sowie über definierte Bezugsflächen. Diese bestimmen die Position der Bauteile zueinander.The alignments of multi-bladed turbine segments is typically done via a so-called six-point nests and over defined reference surfaces. These determine the position of the components to each other.

[0007] Die Prozessfolge bei konventionellen Reparaturen lautet wie folgt: [0008] 1. Produktion von Ersatzelementen [0009] 2. Vorbereitung sämtlicher Fügeflächen [0010] 3. Ausrichtung sämtlicher Bauteile in einer Vorrichtung [0011] 4. Heften der Bauteile per Schweißen [0012] 5. Durchführen des Lötprozesses. 1 /6 österreichisches Patentamt AT 13 403 Ul 2013-12-15 [0013] Entgegen dazu wird in der vorliegenden Anmeldung des ersten Aspekts Folgendes vorgeschlagen: [0014] 1. Produktion von Ersatzelementen [0015] 2. Ausrichten eines Teils der Segmente zueinander [0016] 3. Fixieren der Bauteile, etwa durch Ausgießen mit Harz [0017] 4. Bearbeitung der Fügeflächen [0018] 5. Ausrichten der restlichen Teile der Segmente zu den bereits ausgerichteten Seg menten und Heften [0019] 6. Lösen der Fixierung, etwa durch Ausbrennen des Harzes [0020] 7. Fügen aller Bauteile aneinander.[0007] The process sequence for conventional repairs is as follows: [0008] 1. Production of Replacement Elements [0009] 2. Preparation of All Joining Surfaces [0010] 3. Alignment of All Components in a Device [0011] 4. Stapling of the Components by Welding [ 0012] 5. Performing the soldering process. In contrast, in the present application of the first aspect, the following is proposed: [0014] 1. Production of Replacement Elements [0015] 2. Alignment of a Part of the Segments to One Another [ 0016] 3. Fixing of the components, for example by pouring out with resin 4. Processing of the joining surfaces 5. Aligning the remaining parts of the segments to the already aligned segments and stitches [0019] 6. Loosen the fixation, for example by burning out the resin. 7. Joining of all components to one another.

[0021] Vorteil dieses erfinderischen Verfahrens ist, dass sämtliche Segmente unabhängig von Auflageflächen anderer Segmente ausgerichtet werden und dass die Vorrichtung ein Fixieren entweder durch die Vorrichtung selber oder durch einen nachgelagerten Prozess wie dem erwähnten Ausgießen ermöglicht. Die Vorrichtung selber kann als „verlorenes" oder als wiederverwendbares Werkzeug ausgeführt sein. Als Fertigungsverfahren für das Hilfswerkzeug bietet sich die generative Herstellung an. Vorteilhaft bei der neuartigen Herangehensweise ist, dass die möglichen Fertigungstoleranzen unterhalb der konventionellen Produktionsweise sind und insbesondere die Reparatur von Bauteilen mit mehr als zwei Schaufeln, exemplarisch seien Niederdruckleitschaufeln genannt, deutlich verbessert wird. Darüber hinaus ermöglicht diese Herangehensweise unabhängig vom zu reparierenden Teil, eine Vielzahl von Prozessschritten durchführen zu können.Advantage of this inventive method is that all segments are aligned independently of support surfaces of other segments and that the device allows fixing either by the device itself or by a downstream process such as the mentioned pouring. The device itself can be described as "lost". or be designed as a reusable tool. As a manufacturing process for the auxiliary tool offers the generative production. An advantage of the novel approach is that the possible manufacturing tolerances are below the conventional mode of production and in particular the repair of components with more than two blades, called low pressure guide vanes by way of example, is markedly improved. In addition, this approach allows independent of the part to be repaired to perform a variety of process steps.

[0022] Der zweite Aspekt der Erfindung betrifft ein Fügen eines Adapters aus einem Schmie-dewerkstoff an eine Turbinenschaufel aus einem Mittel-Basis-Gusswerkstoff für T-Blisk oder gebaute Versionen.The second aspect of the invention relates to an adapter of a Schmie-dewerkstoff to a turbine blade of a medium-base casting material for T-Blisk or built versions.

[0023] In der Druckschrift US 7,731,075 B2 sind nur in allgemeiner Form die notwendigen Schweißkräfte beschrieben. Darin ist eine ganz spezielle Ausrichtung des einkristallinen Gitters in Relation zu den Bauteilachsen wiedergegeben worden.In the document US 7,731,075 B2 the necessary welding forces are described only in general form. In it a very special orientation of the monocrystalline grating has been reproduced in relation to the component axes.

[0024] Somit ist im zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Parametermatrix (lineares Reibschweißen und Wärmebehandlung) für hochfeste Fügeverbindung zwischen Inconel 718 und einkristallinen oder gerichteten erstarrten Werkstoffen bereitzustellen, wobei gleichzeitig eine Ausnutzung des maximalen Festigkeitspotenziales des einkristallinen bzw. gerichtet erstarrten Werkstoffes erreicht wird.Thus, in the second aspect of the present invention, a parameter matrix (linear friction welding and heat treatment) for high strength joint between Inconel 718 and monocrystalline or directional solidified materials to provide, while exploiting the maximum strength potential of the einkristallinen or directionally solidified material is achieved.

[0025] Mit einem linearen Reibschweißen (LRS) können hochfeste Fügeverbindungen zwischen nicht schmelzschweißgeeigneten, einkristallinen bzw. gerichtet erstarrten und polykristallinen Werkstoffen hergestellt werden. Um gleichzeitig auch das volle Festigkeitspotenzial der einkristallinen bzw. gerichtet erstarrten Komponenten nutzen zu können, müssen diese, insbesondere dann, wenn diese hohen Fliehkräften oder Ermüdungsbeanspruchungen in radialer Richtung ausgesetzt sind, so aufgeschweißt werden, dass die Richtung der Schweißkrafteinleitung parallel zu der primären Kristallorientierungsrichtung des Typs [100] liegt, wobei die Oszillationsrichtung beim Schweißen in der kristallographischen Ebene des Typ; {100} liegt.With a linear friction welding (LRS) high-strength joint connections between non-meltable, monocrystalline or directionally solidified and polycrystalline materials can be produced. In order to be able to use the full strength potential of the monocrystalline or directionally solidified components at the same time, especially when exposed to high centrifugal forces or fatigue stresses in the radial direction, they must be welded so that the direction of the introduction of the welding force parallel to the primary crystal orientation direction of the Type [100], where the direction of oscillation during welding is in the crystallographic plane of the type; {100} lies.

[0026] Mit den nachstehenden Parametern für das lineare Reibschweißen und für die nach dem Schweißen notwendigen Wärmebehandlungen lassen sich druckfeste Fügeverbindungen gemäß den vorstehenden Ausführungen erzielen, wobei die polykristallinen Werkstoffe die Schmiedelegierungen Inconel 718 oder Waspaloy sind.With the following parameters for the linear friction welding and for the necessary after welding heat treatments can be pressure-resistant joint connections obtained in accordance with the above, wherein the polycrystalline materials are the forging alloys Inconel 718 or Waspaloy.

[0027] Folgende LRS-Parameter werden angegeben: [0028] 1. Spannvorrichtung: hartgeschliffen, eingegossen, kombiniert 2/6 österreichisches Patentamt AT 13 403 Ul 2013-12-15 [0029] 2. Bearbeitung der Fügeflächen: geschliffen, gefräst [0030] 3. Frequenz: 30 bis 100 Hz (Hertz) [0031] 4. Amplitude: 1,3 bis 3 mm (von Amplitude zu Amplitude 2,6 bis 6 mm) [0032] 5. Schweißdruck: 200 bis 500 MPa (Megapascal) [0033] 6. Schmiededruck/Schmiedezeit: 220 bis 550 MPa von 0 bis 100 s (Sekunden) [0034] 7. Stauchweg von 2 bis 6 mm [0035] 8. Schweißatmosphäre:The following LRS parameters are given: 1. Tensioning device: hard ground, cast in, combined 2/6 Austrian Patent Office AT 13 403 Ul 2013-12-15 [0029] 2. Processing of the joining surfaces: ground, milled [0030 ] 3. Frequency: 30 to 100 Hz (Hertz) 4. Amplitude: 1.3 to 3 mm (from amplitude to amplitude 2.6 to 6 mm) 5. Welding pressure: 200 to 500 MPa (Megapascal 6. Forging pressure / forging time: 220 to 550 MPa from 0 to 100 s (seconds) 7. Stixing path from 2 to 6 mm 8. Welding atmosphere:

Luft bzw. Schutzgas (durch Anblasen oder durch Schutzgaskammern).Air or inert gas (by blowing or by protective gas chambers).

[0036] Folgende Wärmebehandlungsparameter werden bei Inconel 718 angewandt: WB1 und WB2 in Kombination mit WB3 oder WB1 und WB3 oder WB2 und WB3 oder allein nur WB3, wobei WB1, WB2 und WB3 nachstehend wie folgt definiert sind: [0037] WB1:1020 °C bis 1060 °C von ein bis zwei Stunden Haltezeit, wobei die Abkühlrate bei weniger als 25 °C pro Minute bis 600 °C durchgeführt wird. Nach dem Erreichen dieser Temperatur ist die Abkühlrate beliebig.The following heat treatment parameters are applied to Inconel 718: WB1 and WB2 in combination with WB3 or WB1 and WB3 or WB2 and WB3 or only WB3 alone, WB1, WB2 and WB3 being defined below as follows: WB1: 1020 ° C to 1060 ° C of one to two hours holding time, wherein the cooling rate at less than 25 ° C per minute to 600 ° C is performed. After reaching this temperature, the cooling rate is arbitrary.

[0038] WB2: 870 °C bis 980 °C von ein bis acht Stunden Haltezeit, wobei die Abkühlrate kleiner als 25 °C pro Minute beträgt bis zur Temperatur von 650 °C. Danach ist die Abkühlrate beliebig.WB2: 870 ° C to 980 ° C from one to eight hours holding time, wherein the cooling rate is less than 25 ° C per minute up to the temperature of 650 ° C. Thereafter, the cooling rate is arbitrary.

[0039] WB3:720 °C bei einer Haltezeit von acht Stunden, danach wird abgekühlt mit einer Abkühlrate von 50 °C pro Stunde auf 620 'C. Bei 620 °C wird die Temperatur für acht Stunden gehalten, danach kann beliebig abgekühlt werden.WB3: 720 ° C with a hold time of eight hours, then cooled at a cooling rate of 50 ° C per hour to 620 'C. At 620 ° C, the temperature is held for eight hours, then it can be cooled arbitrarily.

[0040] Die folgenden Wärmebehandlungsparameter werden bei Waspaloy angewandt: [0041] WB5 + WB4 oder WB5 allein, wobei WB4 und WB5 wie folgt detailliert wiedergegeben sind: [0042] WB4:1010 °C bis 1060 °C bei einer Haltezeit von ein bis drei Stunden, wobei die Abkühlrate kleiner als 25 °C pro Minute bis zur Temperatur von 650 ‘C beträgt. Danach ist die Abkühlrate beliebig.The following heat treatment parameters are applied to Waspaloy: WB5 + WB4 or WB5 alone, WB4 and WB5 being detailed as follows: WB4: 1010 ° C to 1060 ° C with a holding time of one to three Hours, the cooling rate being less than 25 ° C per minute up to the temperature of 650 ° C. Thereafter, the cooling rate is arbitrary.

[0043] WB5: 830 bis 980 °C bei einer Haltezeit von ein bis acht Stunden, wobei die Abkühlrate kleiner als 10 °C pro Minute bis zu einer Temperatur von 760 °C beträgt, dann wird auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Haltezeit bei 760 °C zwischen acht und zwanzig Stunden beträgt.WB5: 830-980 ° C with a holding time of one to eight hours, wherein the cooling rate is less than 10 ° C per minute up to a temperature of 760 ° C, then cooled to room temperature, the retention time at 760 ° C is between eight and twenty hours.

[0044] Diese Aufgabe des zweiten Aspekts dieser Erfindung besteht darin, eine einkristalline oder gerichtet erstarrte und nicht schmelzschweißbare Turbinenschaufel auf einen Adapter aufzuschweißen, der dann seinerseits mit einem geeigneten Verfahren mit der Nabe verbunden wird oder darin, eine einkristalline oder gerichtet erstarrte und nicht schmelzschweißbare Turbinenschaufel auf einen Adapter aufzuschweißen, der dann ein Tannenbaumprofil erhält und in eine konventionell gefertigte Scheibe eingebaut wird.This object of the second aspect of this invention is to weld a monocrystalline or directionally solidified and non-melt weldable turbine blade onto an adapter, which in turn is connected to or embedded in the hub by a suitable method, a monocrystalline or directionally solidified and non-melt weldable To weld turbine blade on an adapter, which then receives a Christmas tree profile and is installed in a conventionally manufactured disc.

[0045] Diese Wärmebehandlungen werden als sogenannte Lösungsglühen bzw. Auslagerungswärmebehandlungen bezeichnet.These heat treatments are referred to as so-called solution annealing.

[0046] Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Material für Vorrichtungsbau aus Glaspulver und Kleber.The third aspect of the present invention relates to a material for device construction of glass powder and adhesive.

[0047] Zurzeit werden die Vorrichtungen aus Metallen gefertigt. Erfolgt die Herstellung aus dem vollen Material, ist dies sehr zeitaufwendig und materialaufwendig. Bei der Herstellung der 3/6 österreichisches Patentamt AT13 403U1 2013-12-15At present, the devices are made of metals. The production of the full material, this is very time consuming and material consuming. In the production of the 3/6 Austrian Patent Office AT13 403U1 2013-12-15

Vorrichtung mit Rapid Manufacturing (generatives Herstellverfahren) wird die Fertigung der Metallvorrichtung günstiger. Dennoch ist bei Verwendung von Metallen die Herstellung der Vorrichtung aufwendig und teuer.Device with rapid manufacturing (generative manufacturing), the production of the metal device is cheaper. Nevertheless, when using metals, the production of the device is complicated and expensive.

[0048] Somit liegt dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.Thus, the third aspect of the present invention has the object to eliminate these disadvantages.

[0049] Dabei wird kostengünstiges Glaspulver statt Metall verwendet. Das Glaspulver wird mit einem Kleber (z. B. Epoxidharze etc.) gemischt und die Masse anschließend ausgehärtet. Oder aber das Glaspulver wird über z. B. Sprühtrocknen oder Abscheidung aus der Gasphase mit einer Klebeschicht versehen. Das auf diese Weise aufbereitete Glaspulver dient als Pulver bei der Herstellung von Vorrichtungen mittels generativen Herstellverfahren. Durch Verwenden des Glaspulvers erhält die zu fertigende Vorrichtung eine ausreichende Festigkeit, weist aber aufgrund des Klebeanteils eine definierte Duktilität auf. Da die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit und hinsichtlich Duktilität je nach Vorrichtung unterschiedlich sein können, ist es möglich, durch die Mischung der Einzelkomponenten (Glaspulver und Kleber) die mechanischen Eigenschaften gezielt einzustellen, da Glas ohne Kleber zu spröde ist. Im Erstfall, bei dem die Masse ausgehärtet wird, befindet sich der Kleber zwischen den Glaspulverperlen. Im zweiten Fall, beim Sprühtrocknen, werden die Glaspulverperlen mit Kleber beschichtet.In this case, inexpensive glass powder is used instead of metal. The glass powder is mixed with an adhesive (eg epoxy resins, etc.) and the composition is then cured. Or the glass powder is about z. As spray drying or deposition from the gas phase provided with an adhesive layer. The glass powder processed in this way serves as a powder in the production of devices by means of additive manufacturing processes. By using the glass powder, the device to be manufactured is given sufficient strength, but has a defined ductility due to the adhesive part. Since the requirements in terms of strength and ductility may vary depending on the device, it is possible to set the mechanical properties targeted by the mixture of the individual components (glass powder and adhesive), since glass is too brittle without adhesive. In the first case, in which the mass is cured, the adhesive is between the glass powder beads. In the second case, spray drying, the glass powder beads are coated with adhesive.

[0050] Dies hat den Vorteil, dass die Kosten für die Vorrichtung reduziert werden. Ferner kann der Fertigungsaufwand durch geringe Energiemenge zum Aufschmelzen verkürzt werden.This has the advantage that the cost of the device can be reduced. Furthermore, the production cost can be reduced by melting small amount of energy.

[0051] Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die generative Herstellung von vergrößerten Statorsegmenten.The fourth aspect of the present invention relates to the generative production of enlarged stator segments.

[0052] Bei der Herstellung von Statorsegmenten werden nach dem heutigen Stand der Technik im Lötprozess maximal fünf Schaufeln auf einmal zu einem Statorsegment zusammengelötet. Aus diesen Statorsegmenten wird anschließend ein Statorring für das Triebwerk zusammengebaut. Ebenso werden Leitsegmente nach dem momentanen Stand der Technik über längere Verfahrungsketten hergestellt (Gießen, Schmieden, Löten usw.). Dies hat den Nachteil, dass bei der Statorsegmentherstellung via Lötprozess nur kleinere Statorsegmente hergestellt werden können. Dabei entstehen bei der Montage mehrere Kontaktstellen, bei denen die Statorsegmente aneinander montiert werden müssen. Diese Kontaktstellen sind nicht 100%-ig dicht und reduzieren somit die Leistungsfähigkeit des Triebwerks. Außerdem durchfährt das Bauteil durch die vielen unterschiedlichen Verfahren einen sehr langen Fertigungsprozess.In the production of stator segments a maximum of five blades are soldered together at the same time in the soldering process to a stator segment according to the current state of the art. From these stator segments, a stator ring is then assembled for the engine. Likewise leading segments are produced according to the current state of the art over longer process chains (casting, forging, soldering, etc.). This has the disadvantage that in Statorsegmentherstellung via soldering process only smaller stator segments can be produced. This creates several contact points during assembly, in which the stator segments must be mounted together. These contact points are not 100% dense and thus reduce the performance of the engine. In addition, the component goes through a very long manufacturing process due to the many different processes.

[0053] Somit liegt dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.Thus, the fourth aspect of the present invention has the object to eliminate these disadvantages.

[0054] Durch das generative Herstellen der Statorsegmente können die Leistungsverluste, welche bei der Montage mehrerer Statorsegmente entstehen, auf ein Minimum reduziert werden, indem man größere Segmentteile fertigt. Bei dem generativen Prozess besteht kein Problem, mehr als fünf Schaufeln an einem Bauteil in der richtigen Position anzubringen. Außerdem lässt sich die Herstellroute der Leitsegmente durch die Herstellung mit generativen Verfahren verkürzen. Dabei sind zusätzlich noch Optimierungen bezüglich der Eigenschaften (E-Modul, Festigkeit etc.) an lokalen Stellen im Material durch Zuführung von speziellem Pulver (beispielsweise Nickelpulver) möglich.The generative production of the stator segments, the power losses that occur during the assembly of multiple stator segments can be reduced to a minimum, by making larger segment parts. In the generative process, there is no problem attaching more than five blades to a component in the correct position. In addition, the manufacturing route of the guide segments can be shortened by manufacturing using generative methods. In addition, optimizations in terms of the properties (modulus of elasticity, strength, etc.) at local locations in the material by supplying special powder (for example, nickel powder) are possible.

[0055] Der vierte Aspekt der Erfindung hat den Vorteil, dass der Fertigungsaufwand durch eine Minimierung der Prozessschritte bei der Statorsegmentherstellung geringer und somit auch kostengünstiger ist. Zudem ist man nicht mehr an die Grenzen der traditionellen Herstellrouten gebunden, und kann Formen in beinahe jeder beliebigen Art hersteilen, wie z. B. Hohlkörper, innere Gitterstrukturen, um die Eigenschaften des Materials voll ausnutzen zu können und damit die immer schwieriger zu erfüllenden Randbedingungen (Leichtbauweise) erreichen zu können.The fourth aspect of the invention has the advantage that the production costs by minimizing the process steps in the Statorsegmentherstellung is lower and thus more cost-effective. In addition, you are no longer bound by the traditional manufacturing routes, and can produce shapes in almost any way, such. As hollow body, inner lattice structures in order to fully exploit the properties of the material can and thus reach the increasingly difficult to meet boundary conditions (lightweight).

[0056] Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft generativ hergestellte Faser- oder Schaumstrukturverdichtungen. 4/6 österreichisches Patentamt AT 13 403 Ul 2013-12-15 [0057] Es gibt ca. achtzig Dichtungsstellen im Triebwerk. Diese müssen über verschiedene Systeme abgedichtet werden. Möglichkeiten, die Abdichtungen zu erzeugen, bestehen darin, Anstreifschichten auf die Bauteile aufzubringen.The fifth aspect of the present invention relates to generatively produced fiber or foam compaction. 4/6 Austrian Patent Office AT 13 403 Ul 2013-12-15 There are about eighty sealing points in the engine. These must be sealed by different systems. Ways to create the seals are to apply Abstschichten on the components.

[0058] Es ist bei der derzeitigen Methode nachteilig, dass die Systeme mit dem Grundmaterial über unterschiedliche Verfahren (thermisches Spritzen, Löten usw.) verbunden werden müssen.It is disadvantageous in the current method that the systems with the base material via different methods (thermal spraying, soldering, etc.) must be connected.

[0059] Somit liegt dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.Thus, the fifth aspect of the present invention has the object to eliminate these disadvantages.

[0060] Im generativen Prozess ist es möglich, die Abdichtungen über anstreiffähige Strukturen oder Metallschäume zu erzeugen und dessen Herstellung direkt im selektiven Laserschmelzverfahren (Selective Laser Melting - SLM) der Bauteile zu integrieren. Dadurch entfallen Herstellprozesse und es findet eine Kostensenkung statt. Der besondere Vorteil der SLM-Technik ist, die in den Strukturen frei wählbar sind und dass, im Gegensatz zu den anderen Fertigungsmethoden von anstreiffähigen Strukturen, unterschiedlichste Strukturen (Schaumstrukturen, ver-kreuzte Stäbchenstruktur, Flachflechtstruktur usw.) hergestellt werden können, welche als Luftsperrstruktur dienen können. Durch den SLM-Prozess können unterschiedliche Pulvergemische verwendet werden, um bei der Bauteilerstellung unterschiedliche Legierungszusammensetzungen über das Bauteil zu erzeugen. Das unterschiedliche Pulvergemisch könnte auch dazu benutzt werden, um Materialien einzubauen, welche sich später ausbrennen lassen, um große Hohlräume zu erzeugen. Ebenso wäre es möglich, Legierungszusammensetzungen zu entwickeln, welche bei dem Produktionsprozess in der Erstarrung Hohlräume bilden.In the generative process, it is possible to produce the seals via spritzähige structures or metal foams and to integrate its production directly in the selective laser melting process (Selective Laser Melting - SLM) of the components. This eliminates manufacturing processes and there is a cost reduction. The particular advantage of the SLM technique is that can be freely selected in the structures and that, in contrast to the other manufacturing methods of spritzähigen structures, a variety of structures (foam structures, crossed rod structure, flat braiding structure, etc.) can be produced, which as an air barrier structure can serve. Through the SLM process, different powder mixtures can be used to create different alloy compositions throughout the component during component placement. The different powder mixture could also be used to incorporate materials that can later be burned out to create large voids. It would also be possible to develop alloy compositions which form voids in the solidification production process.

[0061] Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen integrierten geschlossenen Pulverkreislauf.The sixth aspect of the present invention relates to an integrated closed powder circuit.

[0062] Die Druckschrift DE 10 2005 014 483 A1 offenbart ein selektives Laserschmelzverfahren, das nach Fertigstellung des Bauprozesses das Pulver aus dem Bauprozessraum in einen Pulvervorratsbehälter zurücksaugt. Hiernach soll eine Wiederverwendung des Pulvers ggf. nach Durchlaufen eines in den Kreislauf einbezogenen Reinigungsprozesses bzw. Siebprozesses erfolgen.Document DE 10 2005 014 483 A1 discloses a selective laser melting process which, after completion of the building process, sucks the powder from the construction process space back into a powder reservoir. Thereafter, a reuse of the powder should possibly take place after passing through a cleaning process or sieve process involved in the cycle.

[0063] Ferner werden heutige sogenannte SLM-Anlagen (Selective Laser Melting bzw. selektives Laserschmelzverfahren) so aufgebaut, dass hergestellte Bauteile manuell in der Maschine gereinigt werden und dann entnommen werden. Dieser Vorgang findet je nach Maschine in einer sogenannten Glovebox (ein hermetisch abgeschlossener Behälter, in den man mit Handschuhen eingreifen kann, so dass kein Pulver entweichen kann) statt oder aber die Reinigung findet bei geöffnetem Gehäuse statt.Furthermore, today's so-called SLM systems (Selective Laser Melting or selective laser melting process) are constructed so that manufactured components are cleaned manually in the machine and then removed. This process takes place depending on the machine in a so-called glove box (a hermetically sealed container, in which one can intervene with gloves, so that no powder can escape) instead of or the cleaning takes place with the housing open.

[0064] Dies ist ungünstig und unwirtschaftlich, da sehr viel Pulver verlorengeht.This is unfavorable and uneconomical, since a lot of powder is lost.

[0065] Somit liegt dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beheben.Thus, the sixth aspect of the present invention has the object to overcome these disadvantages.

[0066] Verbessert wird dieser Zustand durch die Integration eines automatischen Reinigungsund Absaugsystems in einer Maschine. Durch eine interne Kreislaufführung, kombiniert mit einem Sieb, verbleibt das Pulver komplett in der Maschine und kann direkt wiederverwendet werden. Dieses System kann darüber hinaus so gestaltet werden, dass mehrere Maschinen an einem Kreislauf angeschlossen sind, wodurch die Pulverversorgung der einzelnen Maschinen vereinfacht wird.This condition is improved by the integration of an automatic cleaning and extraction system in a machine. Through an internal recycling combined with a sieve, the powder remains completely in the machine and can be directly reused. This system can also be designed to connect multiple machines to one circuit, simplifying the powder supply to each machine.

[0067] Dies hat den Vorteil, dass eine automatische, in die Maschine integrierte Bauteilreinigung und Pulverabsaugung kostengünstiger ist. Die Bauteile werden annähernd pulverfrei entnommen, Menschen kommen mit dem sehr feinen Metallpulver nicht in Berührung und die Zeit und Kosten für die manuelle Reinigung entfallen dadurch. Außerdem wird durch den geschlossenen Pulverkreislauf die Kontamination des Pulvers durch Fremdpartikel verhindert. Ferner wird durch den möglichen Zusammenschluss mehrerer Maschinen die Wirtschaftlichkeit erhöht, da die Logistik für die Pulverzufuhr und -entsorgung vereinfacht wird. 5/6This has the advantage that an automatic, integrated into the machine component cleaning and powder extraction is cheaper. The components are removed almost powder-free, people do not come into contact with the very fine metal powder and thus eliminates the time and cost of manual cleaning. In addition, the closed powder circuit prevents contamination of the powder by foreign particles. Furthermore, the potential combination of several machines increases the efficiency, since the logistics for the powder supply and disposal is simplified. 5.6

Claims

Austrian patent office AT13 403U1 2013-12-15 Claim 1. A method for joining an article of forged material with a turbine blade, characterized in that this is done by linear friction welding, that the oscillation direction during welding in the {100} crystallographic plane that the frequency of the oscillating motion is between 30 and 100 Hz and the welding pressure between 200 and 500 MPa. For this no drawings 6/6