DE102005019356A1 - Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force - Google Patents

Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force Download PDF

Info

Publication number
DE102005019356A1
DE102005019356A1 DE102005019356A DE102005019356A DE102005019356A1 DE 102005019356 A1 DE102005019356 A1 DE 102005019356A1 DE 102005019356 A DE102005019356 A DE 102005019356A DE 102005019356 A DE102005019356 A DE 102005019356A DE 102005019356 A1 DE102005019356 A1 DE 102005019356A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
joining
joining part
components
stationary components
rotor body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102005019356A
Other languages
German (de)
Inventor
Joachim Dr. Bamberg
Wilhelm Satzger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Priority to DE102005019356A priority Critical patent/DE102005019356A1/en
Publication of DE102005019356A1 publication Critical patent/DE102005019356A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/1205—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using translation movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/006—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/005—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only replacement pieces of a particular form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/34—Rotor-blade aggregates of unitary construction, e.g. formed of sheet laminae
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/001—Turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05B2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05B2230/239—Inertia or friction welding

Abstract

In joining components by locating a joining piece (13) as insert between the two components (11, 12) to be joined and connecting the components via the joining piece, the joining piece is moved relative to the stationary components to be joined and a compression force is applied (preferably via both components to be joined) to the joining zones (17) between the stationary components and the joining piece.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen, insbesondere zum Fügen einer Laufschaufel an einen Rotorgrundkörper bei der Herstellung oder Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors.The The invention relates to a method for joining components, in particular for joining a blade to a rotor body during manufacture or Repair of an integrally bladed gas turbine rotor.

Bei der Fertigung von Gasturbinen ist das Reibschweißen ein weitverbreitetes Fügeverfahren. Das Reibschweißen gehört zu den sogenannten Pressschweißverfahren, wobei man beim Reibschweißen unter anderem zwischen dem sogenannten linearen Reibschweißen, dem sogenannten Rotationsreibschweißen und dem sogenannten Rührreibschweißen unterscheidet. Beim Reibschweißen werden Bauteile durch Reibung aneinander gefügt bzw. miteinander verbunden. Beim linearen Reibschweißen wird ein Bauteil translatorisch hin- und herbewegt, wohingegen das andere Bauteil stillsteht und mit einer bestimmten Kraft gegen das bewegte Bauteil gedrückt wird. Hierbei passen sich Fügeflächen der miteinander zu verbindenden Bauteile durch Warmverschmieden aneinander an.at Friction welding is a widespread joining process in the manufacture of gas turbines. The friction welding belongs to the so-called pressure welding process, whereby one uses friction welding Among other things, between the so-called linear friction welding, the so-called rotary friction welding and the so-called friction stir welding. When friction welding Components joined together by friction or connected to each other. In linear friction welding is a component translationally reciprocated, whereas the other component stands still and with a certain force against the pressed moving component becomes. Here, joining surfaces of the fit To be interconnected components by hot forging together at.

Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise zum Verbinden bzw. Fügen von Bauteilen über lineares Reibschweißen werden zwei miteinander zu verbindende Bauteile direkt aneinander gerieben, wobei ein Bauteil translatorisch hin- und herbewegt wird und vorzugsweise über das andere Bauteil ein definierter Stauchdruck auf die Fügefläche zwischen den beiden Bauteilen ausgeübt wird. Werden die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile direkt aneinander gerieben, so komplexe Klemmvorrichtungen insbesondere am bewegten Bauteile erforderlich. Es kann zu Verformungen an den miteinander zu verbindenden Bauteilen kommen. Des weiteren entstehen bei der Reibbewegung der miteinander zu verbindenden Bauteile freie Fügeflächen im Bereich der Fügezone, die einer möglichen Kontaminierung, zum Beispiel mit Sauerstoff, aufgesetzt sind. Hierdurch kann die Qualität der Fügeverbindung beeinträchtigt werden. Weiterhin muss bei der aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise des linearen Reibschweißens am Ende des Schweißvorgangs das linear hin- und herbewegte Bauteil in seiner Amplitude auf Null gefahren werden, und zwar in exakter Ausrichtung zum feststehenden Bauteil. Dabei einzuhaltende Genauigkeiten liegen in der Größenordnung von 0,1 mm. Diese Genauigkeit kann bei den vorhandenen Massen und Kräften nur sehr schwierig bzw. mit großem Aufwand eingehalten werden.at the known from the prior art approach to connect or joining of components over linear friction welding become two components to be connected directly to each other rubbed, with a component is translationally reciprocated and preferably over the other component a defined compression pressure on the joining surface between the two components exercised becomes. Are the two components to be connected directly rubbed against each other, so complex clamping devices in particular required on moving components. It can cause deformations to the come to be connected components. Furthermore arise free in the friction movement of the components to be joined together Joining surfaces in the Area of the joining zone, the one of a possible Contamination, for example, with oxygen, are attached. hereby can the quality the joint connection impaired become. Furthermore, in the known from the prior art Procedure of linear friction welding at the end of the welding process the linear reciprocating component in its amplitude to zero be driven, in exact alignment with the fixed Component. The accuracies to be adhered to are of the order of magnitude of 0.1 mm. This accuracy can only exist with the existing masses and forces very difficult or with a big one Effort to be respected.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Fügen von Bauteilen zu schaffen.Of these, Based on the present invention, the problem underlying a novel method for joining to create components.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren zum Fügen von Bauteilen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This Problem is solved by a method for joining components according to claim 1 solved.

Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von zwei miteinander zu verbindenden bzw. aneinander zu fügenden Bauteilen; b) Bereitstellen eines Fügeteils; c) Ausrichten der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile und des Fügeteils, derart, dass das Fügeteil als Einsatz zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist; d) Verbinden der beiden Bauteile unter Zwischenanordnung des Fügeteils, dadurch, dass das Fügeteil gegenüber den beiden miteinander zu verbindenden, stillstehenden Bauteilen bewegt wird, und dass insbesondere über beide stillstehenden Bauteile eine Stauchkraft auf die Fügezonen zwischen den beiden stillstehenden Bauteilen und dem Fügeteil ausgeübt wird.According to the invention the method comprises at least the following steps: a) providing of two components to be connected to each other or to be joined; b) providing a joining part; c) aligning the two components to be joined together and of the joining part, such that the joining part as an insert between the two components to be joined together is arranged; d) connecting the two components with intermediate arrangement of the joining part, in that the joining part across from the two connected to each other, stationary components is moved, and that in particular over both stationary components an upsetting force on the joining zones between the two stationary components and the joining part is exercised.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Fügen von Bauteilen werden die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile nicht direkt aneinander gerieben, sondern vielmehr unter Zwischenschaltung eines als Einsatz dienenden Fügeteils. Die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile stehen still, das Fügeteil wird relativ zu den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen bewegt. Über die beiden stillstehenden Bauteile wird ein Stauchdruck auf die Fügeflächen zwischen den miteinander zu verbindenden Bauteilen und dem Fügeteil bereitgestellt bzw. ausgeübt. Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die beiden Teilschritte des "Reibens" und des "Stauchens" separiert bzw. entkoppelt werden, wodurch mit geringeren Klemmkräften an den Bauteilen gearbeitet werden kann. Hierdurch wird die Gefahr unerwünschter Bauteilverformungen beim insbesondere linearen Reibschweißen reduziert. Weiterhin können die einzuhaltenden Genauigkeiten in der Schweißverbindung einfach realisiert werden, da das Fügeteil am Ende des Schweißprozesses einfach stehen bleiben kann, ohne dass eine genaue Positionierung des Fügeteils eingehalten werden muss.At the inventive method for joining of components are the two components to be joined together not rubbed directly against each other, but rather with the interposition of a as an insert part to be used. The two components to be connected stand still, the adherend becomes relative to the two components to be joined together emotional. about the two stationary components is an upsetting pressure on the joining surfaces between provided to the components to be joined together and the joining part or exercised. Using the method according to the invention can the two sub-steps of "rubbing" and "upsetting" separated or decoupled be, thereby working with lower clamping forces on the components can be. As a result, the risk of undesired component deformation reduced in particular linear friction welding. Furthermore, the to be observed accuracy in the welded joint simply realized be, because the joining part at the end of the welding process Just stand still without having an accurate positioning of the joining part must be complied with.

Das Fügeteil ist vorzugsweise derart bemessen, dass bei Bewegung desselben im Bereich der stillstehenden Bauteile keine freien Fügeflächen entstehen. Hierdurch wird die Gefahr von Kontaminierungen durch zum Beispiel Sauerstoff im Bereich der Fügezonen minimiert.The adherend is preferably dimensioned such that when moving the same in Area of the stationary components no free joining surfaces arise. This will increase the risk of contamination by, for example Oxygen in the region of the joining zones minimized.

Aufgrund des Aufmaßes im Bereich des Fügeteils kann das erfindungsgemäße Reibschweißen nunmehr auch für Reparaturarbeiten eingesetzt werden. Insbesondere eignet sich das Verfahren zur Reparatur von integral beschaufelten Gasturbinenrotoren durch Austausch einer beschädigten Laufschaufel gegen eine neue Laufschaufeln.by virtue of of the oversize in the area of the joining part the friction welding according to the invention can now also for Repair work can be used. In particular, this is suitable Method of repairing integrally bladed gas turbine rotors by replacing a damaged one Blade against a new blades.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:preferred Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description. Embodiments of the invention without being limited to this to be closer to the drawing explained. Showing:

1 eine perspektivische Seitenansicht von zwei im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander zu verbindenden Bauteilen, nämlich einer an einen Rotorgrundkörper zu fügenden Laufschaufel; 1 a perspective side view of two in the context of the inventive method to be joined together components, namely a to be joined to a rotor body blade;

2 eine schematisierte Seitenansicht der Anordnung gemäß 1. 2 a schematic side view of the arrangement according to 1 ,

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 in größerem Detail beschrieben.Hereinafter, the invention with reference to 1 and 2 described in more detail.

1 und 2 verdeutlichen das erfindungsgemäße Verfahren zum Fügen von Bauteilen bei der Herstellung bzw. Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors, wobei gemäß 1 und 2 an einen Höcker 10 eines Rotorgrundkörpers 11 ein Schaufelblatt 12 zu fügen ist. 1 and 2 illustrate the inventive method for joining components in the manufacture or repair of an integrally bladed gas turbine rotor, wherein according to 1 and 2 to a cusp 10 a rotor body 11 an airfoil 12 to add.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird neben den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen, nämlich neben dem Rotorgrundkörper 11 sowie dem Schaufelblatt 12, ein Fügeteil 13 bereitgestellt. Zum Fügen des Schaufelblatts 12 an den Höcker 10 des Rotorgrundkörpers 11 werden Schaufelblatt 12, Rotorgrundkörper 11 sowie Fügeteil 13 derart zueinander ausgerichtet, dass das Fügeteil 13 zwischen dem Höcker 10 und dem Schaufelblatt 12 angeordnet bzw. positioniert ist.For the purposes of the present invention, in addition to the two components to be joined together, namely next to the rotor body 11 and the blade 12 , a joining part 13 provided. For joining the airfoil 12 to the cusp 10 of the rotor body 11 be shovel blade 12 , Rotor body 11 as well as joining part 13 aligned with each other so that the joining part 13 between the hump 10 and the blade 12 is arranged or positioned.

Zum Verbinden von Schaufelblatt 12 und Rotorgrundkörper 11 wird nun das Fügeteil 13 im Sinne des Doppelpfeils 14 gegenüber dem Rotorgrundkörper 11 sowie dem Schaufelblatt 12 translatorisch bzw. linear hin- und herbewegt, wobei sowohl der Rotorgrundkörper 11 als auch das Schaufelblatt 12 stillstehen. Weiterhin wird im Sinne der Pfeile 15 sowie 16 über beide stillstehenden Bauteile, nämlich über den stillstehenden Rotorgrundkörper 11 sowie das ebenfalls stillstehende Schaufelblatt 12, eine Stauchkraft und damit ein Stauchdruck auf die beiden Fügezonen 17 und 18 zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen 11 und 12 sowie dem Fügeteil 13 aufgebracht.For connecting airfoil 12 and rotor body 11 now becomes the joining part 13 in the sense of the double arrow 14 opposite the rotor body 11 and the blade 12 translational or linear reciprocating, both the rotor body 11 as well as the blade 12 stand still. Furthermore, in the sense of the arrows 15 such as 16 over both stationary components, namely on the stationary rotor body 11 as well as the likewise stationary airfoil 12 , an upsetting force and thus a compression pressure on the two joining zones 17 and 18 between the two components to be joined together 11 and 12 as well as the joining part 13 applied.

Hierbei erfolgt ein Warmverschmieden im Bereich der Fügezonen 17 und 18. Sich im Bereich der Fügezonen 17 und 18 ausbildende Schweißwulste 19 (sogenannter flash) sind in 2 stark schematisiert dargestellt. Die Fügezone 17 ist dabei zwischen dem Schau felblatt 12 und dem Fügeteil 13 ausgebildet. Die Fügezone 18 befindet zwischen dem Fügeteil 13 und dem Höcker 10 des Rotorgrundkörpers 11.Here, a hot forging takes place in the region of the joining zones 17 and 18 , Yourself in the area of the joining zones 17 and 18 forming weld beads 19 (so-called flash) are in 2 shown in a very schematic way. The joining zone 17 is between the show leaf 12 and the joining part 13 educated. The joining zone 18 located between the joining part 13 and the hump 10 of the rotor body 11 ,

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung werden demnach die miteinander zu verbindenden Bauteile 11 und 12, im gezeigten Ausführungsbeispiel der Rotorgrundkörper 11 sowie das Schaufelblatt 12, nicht unmittelbar aneinander gerieben, sondern vielmehr unter Zwischenschaltung des Fügeteils 13. Beide miteinander zu verbindenden Bauteile 11 und 12 stehen demnach beim linearen Reibschweißen still. Lediglich das Fügeteil 13 wird im Sinne einer bzw. translatorischen Bewegung relativ zu den beiden stillstehenden Bauteilen 11 und 12 hin- und herbewegt. Hierdurch kann im Bereich der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile 11 und 12, nämlich im Bereich des Rotorgrundkörpers 11 sowie des Schaufelblatts 12 mit geringeren Klemmkräften gearbeitet werden. Eine unerwünschte Verformung und ein unerwünschter Versatz von Schaufelblatt 12 sowie Rotorgrundkörper 11 können so vermieden werden.For the purposes of the present invention, therefore, the components to be joined together 11 and 12 , In the illustrated embodiment, the rotor body 11 as well as the blade 12 , not rubbed against each other directly, but rather with the interposition of the joining part 13 , Both components to be joined together 11 and 12 are therefore silent in linear friction welding. Only the joining part 13 becomes in the sense of a translational movement relative to the two stationary components 11 and 12 moved back and forth. In this way, in the region of the two components to be joined together 11 and 12 , namely in the area of the rotor body 11 and the blade 12 be worked with lower clamping forces. An undesirable deformation and an undesirable offset of the blade 12 as well as rotor body 11 can be avoided.

Das bereitgestellte Fügeteil 13 verfügt vorzugsweise über ein Aufmaß, und zwar derart, dass das Fügeteil 13 beim Bewegen desselben gegenüber den beiden miteinander zu verbindenden, stillstehenden Bauteilen 11 und 12 allseitig vorsteht. Beim Bewegen des Fügteils 13 relativ zu den beiden miteinander zu verbindenden, stillstehenden Bauteilen 11 und 12 werden demnach freie Fügeflächen im Bereich der stillstehenden Bauteile 11 und 12 vermieden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass sowohl im Bereich des Schaufelblatts 12 als auch im Bereich des Höckers 10 des Rotorgrundkörpers 11 beim linearen bzw. translatorischen Reibschweißen keine freien Fügeflächen entstehen, die einer Kontaminierungsgefahr mit zum Beispiel Sauerstoff ausgesetzt sind. Hierdurch wird die Qualität der Schweißverbindung verbessert.The provided joining part 13 preferably has an allowance, in such a way that the joining part 13 when moving the same relative to the two to be joined together, stationary components 11 and 12 projecting on all sides. When moving the Fügteils 13 relative to the two mutually connected, stationary components 11 and 12 are therefore free joining surfaces in the area of stationary components 11 and 12 avoided. In the embodiment shown, this means that both in the region of the blade 12 as well as in the area of the hump 10 of the rotor body 11 In the case of linear or translatory friction welding, there are no free joint surfaces which are exposed to a risk of contamination with, for example, oxygen. This improves the quality of the welded joint.

Das Fügeteil 13 wird vorzugsweise mit einer Frequenz in der Größenordnung zwischen 10 Hz und 30 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von in etwa 20 Hz, gegenüber den beiden stillstehenden Bauteilen 11 und 12 hin- und herbewegt. Der Hub des Fügeteils 13 liegt dabei in einer Größenordnung zwischen 0,1 mm und 3 mm, insbesondere bei in etwa 2 mm. Die zum Schweißen über die stillstehenden Bauteile aufgebrachte Stauchkraft liegt bei maximal 50.000 N.The joining part 13 is preferably with a frequency in the order of 10 Hz to 30 Hz, in particular with a frequency of about 20 Hz, compared to the two stationary components 11 and 12 moved back and forth. The stroke of the joining part 13 lies in an order of magnitude between 0.1 mm and 3 mm, in particular in about 2 mm. The compression force applied to the stationary components for welding is 50,000 N.

Beim erfindungsgemäßen linearen bzw. translatorischen Reibschweißen werden vorzugsweise das Fügeteil 13 oder die Fügezonen 17, 18 vor und/oder während der Reibbewegung des Fügeteils 13 zusätzlich erwärmt bzw. erhitzt. Dies kann durch Wärmestrah lung oder induktives Erhitzen erfolgen. Hierdurch es ist möglich, die zum Verschweißen erforderliche Prozesstemperatur leichter zu erzielen.When linear or translational friction welding according to the invention are preferably the joining part 13 or the joining zones 17 . 18 before and / or during the friction movement of the joining part 13 additionally heated or heated. This can be done by heat radiation treatment or inductive heating. This makes it possible to more easily achieve the required process temperature for welding.

Es hat sich gezeigt, dass eine gezielte Erwärmung bzw. Erhitzung der Fügezonen 17, 18 in der Weise möglich ist, dass vor und/oder während der Reibbewegung des Fügeteils 13 elektrischer Strom durch die Fügezonen geleitet wird. Da der Kontaktwiderstand der Fügezonen höher ist, als der elektrische Widerstand des Bauteilwerkstoffs, werden gerade die Kontaktflächen massiv erwärmt und somit genau die Stellen, die gefügt werden sollen.It has been shown that targeted heating or heating of the joining zones 17 . 18 in the way it is possible that before and / or during the frictional movement of the joining part 13 electric current is passed through the joining zones. Since the contact resistance of the joining zones is higher than the electrical resistance of the component material, just the contact surfaces are massively heated and thus exactly the places that are to be joined.

Die Wärmeeinflusszonen sind dabei sehr dünn, wodurch sich besonders schwingfeste Verbindungen ergeben. Es kann vorteilhaft sein, den elektrischen Strom über das Fügeteil 13 zu- bzw. abzuführen. Es ist auch möglich, den Strom über eines der Bauteile 11, 12 zu- und über das jeweils andere Bauteil abzuführen.The heat-affected zones are very thin, resulting in particularly vibration-resistant compounds. It may be advantageous to use the electric current through the joining part 13 add or remove. It is also possible to power over one of the components 11 . 12 to remove and over the other component.

Wie bereits erwähnt, verfügt das Fügeteil 13 gegenüber den miteinander zu verbindenden Bauteilen über ein Aufmaß. Nach Durchführen des Reibschweißens erfolgt dann im Bereich des Fügeteils 13 eine Nachbearbeitung durch Materialabtrag, um die gewünschte Endkontur herzustellen.As already mentioned, the joining part has 13 compared to the components to be joined via an allowance. After performing the friction welding then takes place in the region of the joining part 13 a post-processing by material removal to produce the desired final contour.

Das Fügeteil 13 kann mit Sensoren, z.B. Thermosensoren, ausgerüstet werden, um so den Schweißvorgang zu überwachen und abhängig hiervon zu regeln.The joining part 13 can be equipped with sensors, eg thermosensors, to monitor and control the welding process.

In 1 und 2 wird das Fügeteil 13 im Sinne des Doppelpfeils 14 gegenüber dem Rotorgrundkörper 11 sowie dem Schaufelblatt 12 in einer Richtung translatorisch bzw. linear hin- und herbewegt, die in etwa senkrecht zur radialen Erstreckung des Rotorgrundkörpers 11 sowie des Schaufelblatts 12 verläuft. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Richtung auch schräg zur radialen Erstreckung des Rotorgrundkörpers 11 sowie des Schaufelblatts 12 verlaufen kann. Dies kann aus Festigkeits- oder Fertigungsgründen bevorzugt sein.In 1 and 2 becomes the joining part 13 in the sense of the double arrow 14 opposite the rotor body 11 and the blade 12 in a direction translationally or linearly reciprocated, which is approximately perpendicular to the radial extent of the rotor body 11 and the blade 12 runs. It should be noted that this direction also obliquely to the radial extent of the rotor body 11 and the blade 12 can run. This may be preferred for strength or manufacturing reasons.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich sowohl zur Herstellung als auch zur Reparatur von integral beschaufelten Gasturbinenrotoren. In dem Fall, in dem der Rotorgrundkörper sowie das Schaufelblatt aus einer Titanbasislegierung hergestellt sind, wird ein Fügeteil verwendet, welches ebenfalls aus einer Titanbasislegierung besteht.The inventive method is suitable both for the manufacture and repair of integral bladed gas turbine rotors. In the case in which the rotor body as well the airfoil are made of a titanium-based alloy, becomes a joining part used, which also consists of a titanium-based alloy.

1010
Höckercusp
1111
RotorgrundkörperRotor body
1212
Schaufelblattairfoil
1313
Fügeteiladherend
1414
Doppelpfeildouble arrow
1515
Pfeilarrow
1616
Pfeilarrow
1717
Fügezonejoint zone
1818
Fügezonejoint zone
1919
Schweißwulstweld bead

Claims (12)

Verfahren zum Fügen von Bauteilen, insbesondere zum Fügen einer Laufschaufel an einen Rotorgrundkörper bei der Herstellung und/oder Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen von zwei miteinander zu verbindenden bzw. aneinander zu fügenden Bauteilen (11, 12); b) Bereitstellen eines Fügeteils (13); c) Ausrichten der beiden miteinander zu verbindenden Bauteile (11, 12) und des Fügeteils (13), derart, dass das Fügeteil (13) als Einsatz zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Bauteilen (11, 12) angeordnet ist; d) Verbinden der beiden Bauteile (11, 12) unter Zwischenanordnung des Fügeteils (13), dadurch, dass das Fügeteil (13) gegenüber den beiden miteinander zu verbindenden, stillstehenden Bauteilen (11, 12) bewegt wird, und dass insbesondere über beide stillstehenden Bauteile (11, 12) eine Stauchkraft auf die Fügezonen (17, 18) zwischen den beiden stillstehenden Bauteilen (11, 13) und dem Fügeteil (13) ausgeübt wird.Method for joining components, in particular for joining a blade to a rotor base body in the manufacture and / or repair of an integrally bladed gas turbine rotor, comprising the following steps: a) providing two components to be joined or joined to one another ( 11 . 12 ); b) providing a joining part ( 13 ); c) Aligning the two components to be joined together ( 11 . 12 ) and the joining part ( 13 ), such that the joining part ( 13 ) as an insert between the two components to be joined together ( 11 . 12 ) is arranged; d) connecting the two components ( 11 . 12 ) with intermediate arrangement of the joining part ( 13 ), in that the joining part ( 13 ) with respect to the two stationary components ( 11 . 12 ), and in particular over both stationary components ( 11 . 12 ) an upsetting force on the joining zones ( 17 . 18 ) between the two stationary components ( 11 . 13 ) and the joining part ( 13 ) is exercised. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) derart bemessen wird, dass das Fügeteil (13) beim Bewegen desselben gegenüber den beiden miteinander zu verbindenden, stillstehenden Bauteilen (11, 12) allseitig vorsteht.Method according to claim 1, characterized in that the joining part ( 13 ) is dimensioned such that the joining part ( 13 ) when moving it relative to the two stationary components to be connected to each other ( 11 . 12 ) projects on all sides. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) derart bemessen wird, dass beim Bewegen desselben im Bereich der stillstehenden Bauteile (11, 12) keine freien Fügeflächen entstehen.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the joining part ( 13 ) is dimensioned such that when it moves in the area of stationary components ( 11 . 12 ) no free joining surfaces arise. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) mit einer Frequenz von 10 Hz bis 30 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von in etwa 20 Hz, gegenüber den beiden stillstehenden Bauteilen (11, 12) hin- und herbewegt wird.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the joining part ( 13 ) with a frequency of 10 Hz to 30 Hz, in particular with a frequency of approximately 20 Hz, compared to the two stationary components ( 11 . 12 ) is moved back and forth. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) mit einem Hub von 0,1 mm bis 3 mm, insbesondere mit ei nem Hub von in etwa 2 mm, gegenüber den beiden stillstehenden Bauteilen (11, 12) hin- und herbewegt wird.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the joining part ( 13 ) with a stroke of 0.1 mm to 3 mm, in particular with egg nem stroke of about 2 mm, compared to the two stationary components ( 11 . 12 ) is moved back and forth. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung und/oder Reparatur eines integral beschaufelten Gasturbinenrotors als miteinander zu verbindende Bauteile ein Schaufelblatt (12) und ein Rotorgrundkörper (11) aus jeweils einer Titanbasislegierung bereitgestellt werden, die über ein Fügeteil (13) aus einer Titanbasislegierung miteinander verschweißt werden.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that in the manufacture and / or repair of an integrally bladed gas turbine rotor as components to be interconnected, an airfoil ( 12 ) and a rotor body ( 11 ) are each provided from a titanium-based alloy, which has a joining part ( 13 ) are welded together from a titanium-based alloy. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) oder die Fügezonen (17, 18) vor und/oder während der Reibbewegung des Fügeteils (13) zusätzlich erwärmt bzw. erhitzt werden, beispielsweise durch Wärmestrahlung oder induktives Erhitzen.Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the joining part ( 13 ) or the joining zones ( 17 . 18 ) before and / or during the frictional movement of the joining part ( 13 ) are additionally heated or heated, for example by thermal radiation or inductive heating. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor und/oder während der Reibbewegung des Fügeteils (13) ein elektrischer Strom durch die Fügezonen (17, 18) geleitet wird.Method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that before and / or during the frictional movement of the joining part ( 13 ) an electric current through the joining zones ( 17 . 18 ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom über das Fügeteil (13) zu – bzw. abgeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the electric current through the joining part ( 13 ) is added to or removed. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) gegenüber dem Rotorgrundkörper (11) sowie dem Schaufelblatt (12) in einer Richtung translatorisch bzw. linear hin- und herbewegt wird, die in etwa senkrecht zur radialen Erstreckung des Rotorgrundkörpers (11) sowie des Schaufelblatts (12) verläuft.Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the joining part ( 13 ) relative to the rotor body ( 11 ) and the airfoil ( 12 ) is reciprocated in a direction translationally or linearly, which is approximately perpendicular to the radial extent of the rotor body ( 11 ) and of the airfoil ( 12 ) runs. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeteil (13) gegenüber dem Rotorgrundkörper (11) sowie dem Schaufelblatt (12) in einer Richtung translatorisch bzw. linear hin- und herbewegt wird, die schräg zur radialen Erstreckung des Rotorgrundkörpers (11) sowie des Schaufelblatts (12) verläuft.Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the joining part ( 13 ) relative to the rotor body ( 11 ) and the airfoil ( 12 ) is reciprocated in a direction translationally or linearly, which obliquely to the radial extent of the rotor body ( 11 ) and of the airfoil ( 12 ) runs. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang über dem Fügeteil (13) zugeordnete Sensoren überwacht und abhängig hiervon geregelt wird.Method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that the welding operation over the joining part ( 13 ) is monitored and controlled depending on this.
DE102005019356A 2005-03-03 2005-04-26 Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force Withdrawn DE102005019356A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005019356A DE102005019356A1 (en) 2005-03-03 2005-04-26 Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005009769 2005-03-03
DE102005009769.3 2005-03-03
DE102005019356A DE102005019356A1 (en) 2005-03-03 2005-04-26 Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005019356A1 true DE102005019356A1 (en) 2006-09-07

Family

ID=36848227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005019356A Withdrawn DE102005019356A1 (en) 2005-03-03 2005-04-26 Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005019356A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007051577A1 (en) 2007-10-29 2009-04-30 Mtu Aero Engines Gmbh Method for joining components
DE102008052247A1 (en) 2008-10-18 2010-04-22 Mtu Aero Engines Gmbh Component for a gas turbine and method for producing the component
WO2010105596A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-23 Mtu Aero Engines Gmbh Method for producing an integrally bladed rotor, rotor and apparatus for carrying out the method
WO2011042006A1 (en) 2009-10-10 2011-04-14 Mtu Aero Engines Gmbh Method for fusion welding a monocrystalline workpiece to a polycrystalline workpiece and rotor
US8360302B2 (en) 2008-11-13 2013-01-29 Mtu Aero Engines Gmbh Method for producing or repairing integrally bladed gas turbine rotors
DE102019205621A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-22 Mahle International Gmbh Method of making a piston

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007051577A1 (en) 2007-10-29 2009-04-30 Mtu Aero Engines Gmbh Method for joining components
EP2055422A1 (en) 2007-10-29 2009-05-06 MTU Aero Engines GmbH Method of linear friction connection of components using a connecting part
DE102008052247A1 (en) 2008-10-18 2010-04-22 Mtu Aero Engines Gmbh Component for a gas turbine and method for producing the component
WO2010043209A3 (en) * 2008-10-18 2011-03-24 Mtu Aero Engines Gmbh Component for a gas turbine and method for producing the component
US8882442B2 (en) 2008-10-18 2014-11-11 Mtu Aero Engines Gmbh Component for a gas turbine and a method for the production of the component
US8360302B2 (en) 2008-11-13 2013-01-29 Mtu Aero Engines Gmbh Method for producing or repairing integrally bladed gas turbine rotors
WO2010105596A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-23 Mtu Aero Engines Gmbh Method for producing an integrally bladed rotor, rotor and apparatus for carrying out the method
WO2011042006A1 (en) 2009-10-10 2011-04-14 Mtu Aero Engines Gmbh Method for fusion welding a monocrystalline workpiece to a polycrystalline workpiece and rotor
DE102009048957A1 (en) 2009-10-10 2011-04-14 Mtu Aero Engines Gmbh A method of fusion welding a single crystal workpiece with a polycrystalline workpiece and rotor
DE102009048957B4 (en) * 2009-10-10 2011-09-01 Mtu Aero Engines Gmbh A method of fusion welding a single crystal workpiece with a polycrystalline workpiece and rotor
DE102009048957C5 (en) * 2009-10-10 2014-01-09 Mtu Aero Engines Gmbh A method of fusion welding a single crystal workpiece with a polycrystalline workpiece and rotor
DE102019205621A1 (en) * 2019-04-17 2020-10-22 Mahle International Gmbh Method of making a piston

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1698423B1 (en) Process of assembling by friction welding a rotor blade to a rotor basic body with displacement of an assembling part located between the rotor blade and the rotor basic body
DE60309194T2 (en) WELDING PROCEDURES USING FRICTION WELDING OF SURFACES WITH POLYMER SEALANTS
EP1243754B1 (en) Turbomachine rotor and method of manufacture therefor
DE102005019356A1 (en) Joining two components, especially gas turbine rotor blade and rotor base structure, by friction welding method involving moving inserted joining piece between stationary components under compression force
EP0197268B1 (en) Process for the manufacture of a regulating wheel for the high-pressure rotor of a steam turbine
DE3015970A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CHANGING THE FORM OF WORKPIECES FROM METAL OR ALLOYS
EP2055422A1 (en) Method of linear friction connection of components using a connecting part
EP1678410A2 (en) Method for joining blades to blade roots or rotor disks when producing and/or repairing gas turbine blades or integrally bladed gas turbine rotors
DE112007001331T5 (en) Method and device for joining
DE2543970C2 (en) Method for forming sheet metal cladding on turbine blades or similar objects with a convex-concave surface
EP3238868A1 (en) Method for producing a rotor blade for a fluid flow engine
DE102005006047A1 (en) Method for producing and / or repairing an integrally bladed rotor
DE102009052882A1 (en) Method and device for producing an integrally bladed rotor and rotor produced by the method
EP2193872A1 (en) Method of manufacturing a welded rotor for a gas turbine engine with heat treatment of the weld seam and its heat affected zone with different temperatures
EP2501963A1 (en) Labyrinth seal and method for producing a labyrinth seal
DE102008017495A1 (en) Method for producing integrally bladed rotors
WO2005014221A1 (en) Rotating blade for a gas turbine rotor and a method for producing integrated blade rotors for a gas turbine mounted by capacitor discharge welding
EP2025441A1 (en) Method of brazing one metal component with a second metal component using in combination a mechanical jointing; corresponding metal component
EP1433559A2 (en) Brazing method for workpieces made of titanium aluminide
EP1731254B1 (en) Method of oscillating friction welding of workpieces with a closed groove on at leat one of the workpieces located near the welding zone
EP3456456A1 (en) Method for the preparation of tailor welded blank (twbs)
EP1711302A1 (en) Method for connecting components
DE102019218967A1 (en) Friction welding device for connecting components by friction welding, method for connecting components by friction welding and component composite
DE102005041830A1 (en) Honeycomb structure is applied to gas turbine components by pressing into a soft surface coating which is then hardened
DE102007027337A1 (en) Internal-combustion engine's cooling channel piston manufacturing method, involves molding piston blank from steel material, and additionally deforming rotating flange such that flange contacts contact surface of piston blank

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination

Effective date: 20120427