Verfahren zum Aufschweissen von Turbinenschaufeln auf die Radscheibe eines Turbinenlaufkörpers. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung der Laufschaufeln .auf der Rad scheibe eines Turbinenlaufkörpers mittels einer X-Naht-Verbindungsschweissung. Bei einer derartigen V erbindungsschweissung ist es nach bekannten Pertigungsverfahren schwierig,
die vorgesehenen Schaufehvinkel des Gitters namentlich am Austritt des Arbeitsmediums im geschweissten Fertig zustand möglichst genau einzuhalten und da mit die Sollwerte für die Schluckfähigkeit und auch für die Energieumsetzung in den Schaufelkanälen, insbesondere bei der Reihen fertigung, mit. Sicherheit zu erreichen.
Es ist bekannt, den ganzen Schaufelsatz in einer besondern Schweissvorrichtung uni den Iladseheibenkörper herum einzureihen, wobei sich die Schaufelfüsse mit ihrer Unterseite liings einer mehr oder minder breiten Fläche an den Scheibenrand anlegen und von aussen her angedrückt werden. Die Stirnseiten der Fussklötze werden dabei von Stützflächen der Vorrichtung erfasst.
Je nach der Art des Schweissverfahrens (von Hand oder automa- liseh) sind die Lücken in der 1Vleridianbe- grenzung der beiden Seiten der Berührfläche von Schaufel und Radkörper tulpenförmig oder ke;
eli@,. Trotz aller Herstell.un.gsgenauig- keit, die wirtschaftlich noch einigermassen vertretbar ist, lassen sich aber beim Einbau der Schaufelfüsse um den Radkörper herum auch bei sorgfältiger Gestaltung der Vor- richtung gewisse Spiele nicht vermeiden; diese genügen bei der durch den Schweissvor gang bedingten örtlichen Erwärmung, um unkontrollierbare Bewegungen der Schaufel zuzulassen mit dem Ergebnis, dass der Schaufelaustrittswinkel und damit der Kanal querschnitt am Austritt oft beachtliche Ab weichungen von dem Sollwert der Auslegung hat.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine derartige Verlagerung der Einzel schaufeln weitgehendst unmöglich zu machen und ein Verfahren anzugeben, welches den Forderungen nach grösster Herstellungs genauigkeit bei der Befestigung der Lauf schaufeln auf der Radscheibe eines Turbinen laufkörpers mittels der bekannten X-Naht- Verbindungsschweissung gerecht wird.
Die genannten Nachteile und Schwierig keiten werden mit. dem Verfahren gemäss vor liegender Erfindung dadurch vermieden, dass die Laufscbaufeln am Schaufelfuss und die hadscheibe am Umfang mit Bezug zur Schei- benmittelebene auf einer Seite mit Abschrä - gungen versehen werden, die zusammengesetzt eine V-förmige Hohlkehle bilden, und auf der andern Seite eine aus Nut und Feder be stehende Vernutung angebracht wird, mit der die Schaufeln auf der Radscheibe fixiert wer den.
Erfindungsgemäss werden nun einige Schweissraupen in die so entstandene Hohl kehle gelegt, dann wird die Vernutung durch Einarbeiten einer zweiten V-förmigen Hohl kehle beseitigt und schliesslich diese Hohlkehle und die erste Hohlkehle vollständig mit Schweissraupen ausgefüllt.
Die aus Nut und Feder bestehende Ver- nutung zum Fixieren der Schaufeln kann aus einem an der Radscheibe angedrehten Leisten ansatz und einer in den Schaufelfuss einge arbeiteten Nut bestehen, oder es kann umge kehrt der Leistenansatz am Schaufelfuss und die Nut am Umfang der Radscheibe an gebracht sein. Bauliche Gründe oder Ferti gungsrücksichten werden dies im Einzelfall im einen oder andern Sinne entscheiden.
Das volle zuv erlässize Durchschweissen des gesam ten Ansehlussquerschnittes vom Sehaufelfuss- stück zum Scheibenrand ist dadurch ohne weiteres möglich, da die Vernutung, welche die Einhaltung der Schaufelwinkel gewähr leistet, in dem Teil. der zu verschweissenden Radkranzbreite angeordnet ist, welcher bei der Nahtfolge von einer Stirnseite her noch nicht berührt wird. Ist einmal eine durch laufende Ringnaht auf der zunächst offenen Seite des X-Stosses gezogen, so kann bei den nachfolgenden Arbeitsgängen eine merkliche Verlagerung der beiden Bauteile gegenein ander nicht mehr auftreten.
Vorteilhaft kann die Hohlkehle für die zweite 1-Iälfte der X-Naht-Sehweissung bis auf den Schweissgrund der ersten Hälfte einge arbeitet sein.
An Hand der Zeichnung wird das Schweissverfahren gemäss der Erfindung bei spielsweise erläutert. Es zeigt: Fig.1 einen Schnitt durch die Verbin dungsstelle von Schaufel und Radscheibe nach der bekannten Ausführung, Fig. 2 bis 5 einzelne Fertigungsstufen einer X-,Naht-Verbindungssehweissung nach der Erfindung, Fing. 6 die Draufsicht auf die Schaufelver bindung im Fertigungszustand nach Fig. 2.
In dem Schnittbild der Fig. 1. ist die bekannte Ausführung einer X-Naht-Verbin- dungssehweissung dargestellt, wobei die Schau feln 1 des Schaufelgitters um den Radschei- benkörper 2 herum in einer besonderen, nicht dargestellten Schweissvorrichtung eingelegt sind. Schaufeln 1. und PLadseheibenkörper 2 berühren sich dabei längs der Ringfläche 3.
Auf beiden Stirnseiten lassen die Konturen von Radscheibe und Schaufelfuss die Hohl kehlen -1u, .Ib frei, welche vom Schweissgut ausgefüllt werden sollen. Die Fig. 2 - 5 zeigen die X-Naht-Verbindungssehweissung nach der Erfindung in einzelnen Fertigungsstufen. Wie aus Fig. ? erkennbar, besitzt die Laufschaufel 1 mit Bezug zur Scheibenmittelebene auf der einen Seite einen Leistenansatz 5, welcher in eine Nut 6 der Radscheibe ? eingreift. Damit.
erreicht man eine eindeutige und gleichmässige Zuordnung des Austrittswinkels am Schaufel blatt beim Einbau der Schaufel 1 in die Rad- sc heibe 2, die auch während des Schweissvor ganges erhalten bleibt.
Die in die Ringnut 6 eingesetzten Schaufeln 1 können durch einen am Absatz 8 angreifenden Spannring an die Radscheibe ? angepresst werden, wodurch ihre radiale Festlegung durch Anlage auf dem Nutgrund gesichert wird. Aur der andern Seite sind die Schaufelfüsse und die Rad scheibe so abgeschrägt, dass sie zusammen eine umlaufende V-förmige Hohlkehle 7a. bilden.
Im Ausgängszustand - dargestellt durch die Fig. 2 -ist also nur diese durch eine Hohl kehle 7a, für die Aufnahme des Schweissgutes der X-Naht-Verbindung vorhanden, während auf der andern Seite die I'ernutung@ ange ordnet ist, welche die Schaufeln auf der Rad scheibe fixiert.
Im Fertigungszustand gemäss Fig. 3 sind in die Hohlkehle 7a. bereits zwei umlaufende Schweissraupen 9 eingelegt und dadurch die Schaufel 1 mit der Radscheibe \' schon fest verbunden und in ihrer geforderten Lage mit hinreichender Genauigkeit festgelegt. Jetzl wird die Vernutun-\ entsprechend Fir. 4 durch Einarbeiten einer zweiten V-förmigen Hohlkehle 7b beseitigt.
Zwecl@mässig,erweise kann man dabei in bekannter Weise auch den Schweissgrund der ersten Schweissraupe ent fernen. In die auf diese weise entstandene Hohlkehle 7b wird dann die Üegennaht des, X-Stosses eingebracht.
Nachdem diese im Grunde mit ein oder zwei Schweissraupen <B>t</B> ausgefüllt ist, können. entsspreehend Fig. <B>5</B> <B>-</B> I el die verbleibenden Räume der Hohlkehlen 7a und 7b mit Schweissgut ausgefüllt werden. Dabei kann eine wechselseitige Einbringung der Schweissraupen von Vorteil sein, um V er iiehun -gen durch ungleichmässige Wärme- dehnungen entgegenzuwirken.
In Fig. 6 sind die einzelnen Teile mit den (;]eichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2 bis 5. Zusätzlich ist noch an ein Schaufelblatt die Sehne s angelegt, die mit dem Leistenan satz 5 des Schaufelfusses bzw. mit der Seiten kante der Nut .den Winkel a einschliesst.
Das Verfahren nach der Erfindung ver einfacht auch die Verwendung eines einzigen srhaufeltyps für die Verwirklichung ver- seliieclener Unterauslegungen, da die Leiste in beliebiger Neigung a zur Schaufelsehne an gebracht werden kann.
Das erfindungsgemässe Vei#fahren ist auch dann anwendbar, wenn statt einzelner Schaufeln Segmentpakete von Schaufeln, welche im. Präzisionsgussverfahren, zum Beispiel im Schirielzwachsverfahren, leicht lierstellbar sind, auf den 'Radkranz auf- ;eseli#%veisst werden;
solche Lösungen sind ins- l;esondere bei hocliwarmfesten, weniger dukti- len Stählen mit hoher Wärmedehnung und geringerer Wärmeleitfähigkeit (Aiistenite) @;ngebraeht, um die Rissanfälligkeit der Schweissrinmaht einzudämmen.
Process for welding turbine blades onto the wheel disk of a turbine running body. The invention relates to a method for fastening the rotor blades on the wheel disk of a turbine rotor body by means of an X-seam connection weld. With such a connection welding it is difficult according to known manufacturing processes
to adhere as precisely as possible to the intended viewing angle of the grille, namely at the outlet of the working medium in the welded finished state, and with the target values for the ability to absorb and also for the energy conversion in the blade channels, especially in the case of series production. To achieve security.
It is known to line up the entire set of blades in a special welding device around the Iladseheibenk body, with the underside of the blade roots lying on a more or less wide area against the edge of the disk and being pressed from the outside. The end faces of the foot blocks are covered by supporting surfaces of the device.
Depending on the type of welding process (by hand or automatically), the gaps in the vleridian delimitation of the two sides of the contact surface between the blade and the wheel body are tulip-shaped or ke;
eli @ ,. Despite all the manufacturing accuracy, which is economically justifiable to a certain extent, certain play cannot be avoided when installing the blade roots around the wheel body, even with careful design of the device; These are sufficient for the local heating caused by the welding process to allow uncontrollable movements of the blade, with the result that the blade outlet angle and thus the channel cross-section at the outlet often has considerable deviations from the nominal value of the design.
The object of the invention is to make such a displacement of the individual blades largely impossible and to provide a method that meets the requirements for the greatest manufacturing accuracy when attaching the rotor blades to the wheel disk of a turbine rotor body by means of the known X-seam connection welding becomes.
The disadvantages and difficulties mentioned are with. The method according to the present invention is avoided in that the rotor blades on the blade root and the had disc on the periphery with reference to the disc center plane are provided with bevels on one side, which when put together form a V-shaped groove, and on the other side Grooving made of tongue and groove is attached with which the blades are fixed on the wheel disc.
According to the invention, a few weld beads are now placed in the resulting hollow throat, then the groove is eliminated by incorporating a second V-shaped hollow throat and finally this hollow throat and the first hollow throat are completely filled with weld beads.
The groove and tongue for fixing the blades can consist of a ledge attachment turned on the wheel disc and a groove worked into the blade root, or the other way round, the ledge attachment can be placed on the blade root and the groove on the circumference of the wheel disc be. Structural reasons or manufacturing considerations will decide this in one way or another in individual cases.
The fully reliable welding through of the entire connection cross-section from the blade root piece to the disc edge is thus easily possible, since the groove, which ensures compliance with the blade angle, is in the part. the wheel rim width to be welded is arranged, which is not yet touched in the seam sequence from one end face. Once a continuous ring seam has been drawn on the initially open side of the X-joint, a noticeable displacement of the two components relative to one another can no longer occur in the subsequent work steps.
Advantageously, the fillet for the second 1-half of the X-seam welding can be worked in except for the welding base of the first half.
The welding process according to the invention is explained for example with reference to the drawing. It shows: FIG. 1 a section through the connection point of the blade and wheel disk according to the known embodiment, FIGS. 2 to 5 individual production stages of an X, seam connection welding according to the invention, fing. 6 the top view of the Schaufelver connection in the manufacturing state according to FIG. 2.
In the sectional view of FIG. 1, the known embodiment of an X-seam connection welding is shown, the blades 1 of the blade grating being inserted around the wheel disc body 2 in a special welding device, not shown. The blades 1. and the disc body 2 touch each other along the annular surface 3.
On both end faces, the contours of the wheel disk and blade root leave the hollow fillets -1u, .Ib free, which are to be filled by the weld metal. FIGS. 2-5 show the X-seam connection welding according to the invention in individual production stages. As from Fig.? recognizable, has the rotor blade 1 with reference to the disk center plane on one side a ledge attachment 5, which in a groove 6 of the wheel disk? intervenes. In order to.
a clear and uniform assignment of the exit angle on the blade is achieved when the blade 1 is installed in the wheel disk 2, which is also retained during the welding process.
The blades 1 inserted into the annular groove 6 can be attached to the wheel disk by a clamping ring acting on the shoulder 8? be pressed, whereby their radial definition is secured by resting on the groove base. On the other hand, the blade roots and the wheel disk are beveled so that they together form a circumferential V-shaped groove 7a. form.
In the initial state - shown by Fig. 2 - is only this throat through a hollow 7a, for receiving the welded material of the X-seam connection, while on the other side the I'ernutung @ is arranged, which the blades fixed on the wheel disc.
In the manufacturing state according to FIG. 3, the groove 7a. two circumferential welding beads 9 have already been inserted and the blade 1 is thereby firmly connected to the wheel disk and fixed in its required position with sufficient accuracy. Now the reason becomes \ according to Fir. 4 eliminated by incorporating a second V-shaped groove 7b.
Purposefully, it has been shown that the welding base of the first welding bead can also be removed in a known manner. The over-seam of the X-joint is then introduced into the hollow groove 7b created in this way.
After this is basically filled in with one or two weld beads <B> t </B>, you can. Corresponding to Fig. 5, the remaining spaces of the fillets 7a and 7b are filled with weld metal. Mutual introduction of the welding beads can be advantageous in order to counteract differences due to uneven thermal expansions.
In Fig. 6, the individual parts are provided with the (;) oak reference numerals as in Fig. 2 to 5. In addition, the tendon s is applied to a blade, which with the Leistenan set 5 of the blade root or with the side edge of the Groove .the angle a encloses.
The method according to the invention also simplifies the use of a single shovel type for the implementation of different sub-designs, since the strip can be brought at any inclination a to the shovel chord.
The method according to the invention can also be used if, instead of individual blades, segment packages of blades, which in the. Precision casting processes, for example in the Schirielwax process, are easy to remove, are welded onto the wheel rim; eseli #%;
Such solutions are used in particular in the case of high-temperature, less ductile steels with high thermal expansion and lower thermal conductivity (aiistenites) in order to curb the susceptibility of the weld seam to cracking.