DE102010034388A1 - Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component - Google Patents

Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component Download PDF

Info

Publication number
DE102010034388A1
DE102010034388A1 DE102010034388A DE102010034388A DE102010034388A1 DE 102010034388 A1 DE102010034388 A1 DE 102010034388A1 DE 102010034388 A DE102010034388 A DE 102010034388A DE 102010034388 A DE102010034388 A DE 102010034388A DE 102010034388 A1 DE102010034388 A1 DE 102010034388A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
component
components
centering lip
centering
welding
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.)
Ceased
Application number
DE102010034388A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Vogel
Guido Sturmheit
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.)
Lufthansa Technik AG
Original Assignee
Lufthansa Technik AG
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 Lufthansa Technik AG filed Critical Lufthansa Technik AG
Priority to DE102010034388A priority Critical patent/DE102010034388A1/en
Publication of DE102010034388A1 publication Critical patent/DE102010034388A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • 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
    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0046—Welding
    • B23K15/0053—Seam welding
    • B23K15/0066—Seam welding with backing means disposed under the seams
    • 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
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • 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
    • 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
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • 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
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • 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
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • 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
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05D2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05D2230/234—Laser welding

Abstract

The method involves arranging a spacing element (6) between a centering lip (3) of a main component (1) and an auxiliary component (2). The electron or laser beam (10) is not discharged from the centering lip of the main component. The width of the centering lip is larger than 1.5mm and the thickness of the centering lip is 20% of the thickness of the component. An independent claim is included for component formed by welding two components.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von Bauteilen mit Zentrierung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und entsprechend hergestellte Bauelemente nach Anspruch 6.The present invention relates to a method for welding components with centering with the features of the preamble of claim 1 and correspondingly produced components according to claim 6.

Beim Verschweißen von Bauteilen ist es in vielen Fällen vorteilhaft, mittels einer Zentrierung zu gewährleisten, dass die zu verschweißenden Bauteile in einer definierten Position verschweißt werden. Insbesondere beim Strahlschweißen (bspw. Elektronenstrahl- oder Laserstrahlschweißen) ist es besonders wichtig, dass die Bauteile richtig positioniert sind, da der Schweißstrahl und die von ihm aufgeschmolzene Schmelzzone vergleichsweise schmal sind und Spaltmaße nur bedingt (siehe DVS Merkblatt 3201 Seite 2, Bild 2; maximal zulässiges Spaltmaß technischer Nullspalte für das EB-Schweißen) durch das Schweißverfahren ausgeglichen werden können. Beim Verschweißen von Blechen an ihren Stirnflächen wird durch eine Zentrierung erreicht, dass sich die Stirnflächen der Bauteile möglichst vollständig gegenüberstehen (Vermeidung von Kanlenversatz) und so während des Schweißvorgangs auch über ihre komplette Breite verschweißt werden.When welding components, it is advantageous in many cases, by means of a centering to ensure that the components to be welded are welded in a defined position. In particular, in the case of beam welding (for example electron beam or laser beam welding), it is particularly important that the components are positioned correctly, since the welding beam and the molten zone melted by it are comparatively narrow and gap dimensions only limited (see DVS bulletin 3201 page 2, Figure 2; maximum permissible gap for technical zero gaps for EB welding) can be compensated by the welding process. When welding metal sheets on their faces, it is achieved by centering that the faces of the components face each other as completely as possible (avoidance of Kanlenversatz) and are welded during the welding process over its entire width.

Eine Möglichkeit Bauteile zu fixieren ist im Merkblatt des Deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren E. V. (DVS) beschrieben. Im Merkblatt 3201 (Oktober 2001), das sich mit den Grundsätzen für das Konstruieren von Bauteilen für das Elektronenstrahlschweißen im Fein- und Hochvakuum beschäftigt, ist in der Tabelle 1 Lfd. Nr. 3.1–3.3 zum Fixieren zweier Bauteile eine Zentrierlippe vorgesehen. Diese Zentrierlippe ist insbesondere bei Schweißungen von Drehteilen (z. B rotationssymmetrische Bauteile aus der Hochdruck- oder Niederdruckturbine von Flugzeugtriebwerken oder stationären Gasturbinen) geeignet, die Stirnflächen durch einen Formschluss zu zentrieren. Außerdem schützt die Zentrierlippe, wenn sie auf der dem Schweißstrahl abgewandten Seite der Schweißung angeordnet ist, vor austretenden Spritzern. Der Nachteil bei einer solchen Anordnung ist, dass zwischen Zentrierlippe und Bauteil in einem Teilabschnitt ein unverschweißter Spalt verbleibt, der durch eine Kerbwirkung und Korrosionsförderung gekennzeichnet ist und die Qualität der Schweißung verschlechtern kann. Durch die geometrischen Kerbwirkungseffekte des unverschweißten Spalts entstehen Spannungsspitzen (schrumpfungsbedingt während oder unmittelbar nach dem Schweißvorgang), die das Spannungsrissrisiko des geschweißten Bauteils erhöhen und damit zu erhöhtem Nachbearbeitungsaufwand bis hin zum kompletten Verlust der Bauteile aufgrund von Spannungsrissen führen können. Insbesondere bei sehr teuren Bauteilen, die bspw. in Gasturbinen oder Triebwerken eingesetzt werden, bedeutet der Nachbearbeitungsaufwand oder der Verlust von Bauteilen einen hohen wirtschaftlichen Schaden. Risse müssen hier aufwendig durch manuelle Reparaturschweißungen (z. B. mit dem WIG-Schweißverfahren) nachbearbeitet werden, um den hohen Sicherheitsanforderungen der Luftfahrt gerecht zu werden.One way to fix components is described in the leaflet of the German Association for Welding and Related Processes E. V. (DVS). In the leaflet 3201 (October 2001), which deals with the principles for the design of components for the electron beam welding in fine and high vacuum, in Table 1 Lfd. No. 3.1-3.3 for fixing two components provided a centering lip. This centering lip is particularly suitable for welding of turned parts (eg rotationally symmetrical components from the high-pressure or low-pressure turbine of aircraft engines or stationary gas turbines) to center the end faces by means of a positive connection. In addition, the centering, when it is arranged on the welding beam away from the side of the weld, protects against escaping splashes. The disadvantage with such an arrangement is that an unwelded gap remains between the centering lip and the component in a section, which is characterized by a notch effect and corrosion promotion and can degrade the quality of the weld. The geometric notch effect effects of the unwelded gap create stress peaks (due to shrinkage during or immediately after the welding process), which increase the stress cracking risk of the welded component and thus can lead to increased reworking effort, up to complete loss of the components due to stress cracks. Particularly in the case of very expensive components which are used, for example, in gas turbines or engines, the cost of reworking or the loss of components entails a high degree of economic damage. Cracks have to be reworked by manual repair welding (eg using the TIG welding process) in order to meet the high safety requirements of aviation.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Schweißverfahren und ein entsprechendes Bauelement bereitzustellen, bei denen das Spannungsrissrisiko vermindert ist.The invention is therefore based on the object to provide a welding method and a corresponding component in which the stress cracking risk is reduced.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Bauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den zugehörigen Beschreibungen und Zeichnungen zu entnehmen.The invention solves the problem by a method having the features of claim 1 and a component having the features of claim 6. Further preferred embodiments of the invention are described in the dependent claims and the accompanying descriptions and drawings.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Strahlschweißen von mindestens zwei Bauteilen A und B vorgeschlagen, wobei das Bauteil A eine Zentrierlippe zur Zentrierung aufweist und zwischen der Zentrierlippe und dem Bauteil B ein Abstandselement angeordnet wird. Durch Anordnen eines Abstandselements, im Folgenden auch „Spacer” genannt, zwischen einem Bauteil und der Zentrierlippe des anderen Bauteils wird die geometrische Kerbwirkung im unverschweißten Spalt stark vermindert.According to the invention a method for beam welding of at least two components A and B is proposed to solve the problem, wherein the component A has a centering lip for centering and between the centering lip and the component B, a spacer element is arranged. By arranging a spacing element, also referred to below as "spacer", between one component and the centering lip of the other component, the geometric notch effect in the unwelded gap is greatly reduced.

Generell hängt die Frage, wie stark eine Kerbe lokal die Bauteilspannungen überhöht, im Wesentlichen von der Geometrie der Kerbe ab. So wirken spitze oder tiefe Kerben viel stärker als gut ausgerundete oder flache Kerben. Durch das erfindungsgemäße Anordnen eines Abstandselements zwischen der Zentrierlippe und dem Bauteil wird die Kerbwirkung des unverschweißten Spalts erheblich vermindert. Die Ursache dafür ist, dass durch die verbesserte Kerbgeometrie ein homogenerer Kraftfluss zwischen den Bauteilen erreicht werden kann. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Gesamtspannungsverteilung, insbesondere Spannungsspitzen können vermieden werden, und das Spannungsrissrisiko wird signifikant reduziert oder sogar vollständig beseitigt.In general, the question of how much a notch locally exaggerates the component stresses depends essentially on the geometry of the notch. For example, sharp or deep notches are much more effective than well rounded or flat notches. By arranging a spacer element according to the invention between the centering lip and the component, the notch effect of the unwelded gap is considerably reduced. The reason for this is that a more homogeneous force flow between the components can be achieved due to the improved notch geometry. This results in an improved overall stress distribution, in particular stress peaks can be avoided, and the stress cracking risk is significantly reduced or even completely eliminated.

Durch das Vermeiden oder Reduzieren von Bauteilrissen durch das erfindungsgemäße Schweißverfahren kann der Nachbearbeitungs- und/oder Reparaturaufwand verringert werden, da weniger oder keine Spannungsrisse durch den unverschweißten Spalt entstehen und dementsprechend weniger Reparaturen an risskritischen Bauteilen, wie bspw. hoch belasteten Flugzeugtriebwerken, durchgeführt werden müssen.By avoiding or reducing component cracks by the welding method according to the invention, the reworking and / or repair effort can be reduced because less or no stress cracks occur through the unwelded gap and correspondingly fewer repairs to crack-critical components, such as highly loaded aircraft engines, have to be performed ,

Vorzugsweise ist der Schweißstrahl als Elektronenstrahl oder Laserstrahl ausgeführt. Der Einsatz eines Elektronen- oder Laserstrahls führt erfahrungsgemäß insbesondere bei Reparaturen an Bauteilen für Flugzeugtriebwerken aus Nickel-, Kobalt-, Stahl-, Titan- oder Aluminiumlegierungen zu den besten Ergebnissen.Preferably, the welding beam is designed as an electron beam or laser beam. The use From an electron or laser beam, experience has shown that the best results are achieved in particular when repairs are carried out on components for aircraft engines made of nickel, cobalt, steel, titanium or aluminum alloys.

Vorzugsweise tritt der Elektronen- oder Laserstrahl nicht aus der Zentrierlippe aus. Ein aus den Bauteilen bzw. der Schweißnaht heraustretender Strahl könnte unkontrolliert andere Bauteilbereiche oder andere vorhandene Objekte anschmelzen und ihre Funktion beeinträchtigen. Als Konsequenz müsste im Falle eines austretenden Schweißstrahls dieser über zusätzlich auf der Austrittsseite vorgesehene Strahlenfangmittel oder ähnliche Maßnahmen absorbiert werden, um die Sicherheit und Qualität des Schweißverfahrens sicher zu stellen.Preferably, the electron or laser beam does not exit the centering lip. A beam emerging from the components or the weld seam could uncontrollably melt other component areas or other existing objects and impair their function. As a consequence, in the case of an escaping welding beam, this jet-trapping device or similar measures, which are additionally provided on the outlet side, would have to be absorbed in order to ensure the safety and quality of the welding process.

Vorzugsweise wird das Verfahren zur Patch Reparatur (Reparatur mittels Einpassstücken) von Bauteilen in Flugzeugtriebwerken verwendet. Im Falle einer Patch Reparatur wird der Patch, beispielsweise ein rechteckiges Blech mit verrundeten Ecken, in eine dafür vorgesehene Ausnehmung eines anderen Bauteils, beispielsweise ein Triebwerksgehäuse, hineingelegt und durch die Zentrierlippe mit Spacer automatisch zentriert, und anschließend in dieser Position verschweißt. Für Patch Reparaturen an axialsymmetrischen Bauteilen ist das erfindungsgemäße Schweißverfahren besonders prädestiniert, da in solchen Teilen erfahrungsgemäß ein besonders großes Spannungsrissrisiko vorherrscht. Dieses erhöhte Spannungsrissrisiko kann beispielsweise aus dem Schweißen von Axialrundnähten resultieren, da bei dieser Art der Reparatur eine Schrumpfungsbehinderung in Schweißnahtlängs-, Nahtquer- und Nahtdickenrichtung vorliegt (mehrachsiger Spannungszustand). Diese Art der Reparatur findet vorrangig Einsatz bei Strukturbauteilen (Gehäusen) der Hoch- und Niederdruckturbine (z. B. EB-Oversize-Patch Schweißreparaturen am Turbine Rear Frame oder Low Pressure Turbine Case marktüblicher Großmotoren). Sie ist aber ebenfalls geeignet für Gehäuse im Verdichterbereich.Preferably, the method is used for patch repair (repair by means of fitting pieces) of components in aircraft engines. In the case of patch repair, the patch, for example, a rectangular sheet with rounded corners, inserted into a designated recess of another component, such as an engine housing, and automatically centered by the centering lip with spacer, and then welded in this position. For patch repairs to axially symmetrical components, the welding method according to the invention is particularly predestined, since experience has shown that a particularly high stress cracking risk prevails in such parts. This increased risk of stress cracking can result, for example, from the welding of axial circumferential seams, since with this type of repair there is a shrinkage restriction in the longitudinal, transverse and seam thickness direction (multiaxial stress state). This type of repair is primarily used in structural components (housings) of the high-pressure and low-pressure turbine (eg EB oversize patch welding repairs on the turbine rear frame or low pressure turbine case of commercially available large engines). But it is also suitable for housing in the compressor area.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung der Aufgabe ein Bauelement bereitgestellt, wobei das Bauelement durch wenigstens zwei über eine Schweißnaht zusammengefügte Bauteile A und B gebildet wird, wobei wenigstens eines der Bauteile A oder B eine Zentrierlippe aufweist, welche das andere Bauteil A oder B an einer an die Schweißnaht angrenzenden Randfläche überlappt und wenigstens abschnittsweise nicht mit dem anderen Bauteil A oder B verschweißt ist und zwischen der Zentrierlippe und der Randfläche ein Abstandselement vorgesehen ist.According to the invention, a component is provided to achieve the object, wherein the component is formed by at least two joined together by a weld joint components A and B, wherein at least one of the components A or B has a centering lip, which the other component A or B at one of the Weld seam adjacent edge surface overlaps and at least partially not welded to the other component A or B and between the centering lip and the edge surface, a spacer element is provided.

Vorzugsweise ist das Abstandselement in seinem Querschnitt rechteckig und die an der Zentrierlippe anliegende Seite des Rechtecks beträgt mindestens 30% der Länge des nicht verschweißten Abschnitts. Ein Abstandselement mit dieser Länge führt erfahrungsgemäß zu den besten Ergebnissen, da die Zentrierung der Bauteile trotz geringer Anlagefläche (im Vergleich zum Stand der Technik) so über die nötige Stabilität und Qualität verfügt.Preferably, the spacer is rectangular in its cross-section and the voltage applied to the centering of the side of the rectangle is at least 30% of the length of the non-welded portion. A distance element with this length leads experience shows the best results, because the centering of the components despite low contact surface (in comparison to the prior art) so the necessary stability and quality.

Vorzugsweise ist das Abstandselement einstückig mit einem der Bauteile A oder B ausgeführt. Durch ein solches erfindungsgemäßes Integrieren des Spacers in ein oder mehrere Bauteile kann die Position des Abstandselements von vornherein gezielt und definiert festgelegt werden, da der Spacer so nicht beweglich ist, sondern ein fester Bestandteil des Bauteils ist. Das Abstandselement muss demzufolge nicht als extra Komponente gefertigt und zur Schweißung zwischen den Bauteilen positioniert werden, sondern kann bspw. im Rahmen der Fertigung eines Patchs für eine Patch Reparatur schon in der Zentrierlippe des Patchs vorgesehen werden. Dementsprechend ist es anschließend besonders einfach, die Bauteile zu verschweißen.Preferably, the spacer element is made in one piece with one of the components A or B. By such integrating the spacer according to the invention into one or more components, the position of the spacer element can be determined in a targeted and defined manner from the outset, since the spacer is not movable in this way, but is an integral part of the component. Consequently, the spacing element does not have to be manufactured as an extra component and positioned for welding between the components, but can, for example, be provided in the centering lip of the patch as part of the production of a patch repair patch. Accordingly, it is then particularly easy to weld the components.

Vorzugsweise ist die Zentrierlippe auf der Seite des Bauteils A oder B angeordnet, welche die von dem einfallenden Elektronen- oder Laserstrahl abgewandte Seite ist. Das Anordnen der Zentrierlippe auf der dem einfallenden Elektronen- oder Laserstrahl abgewandten Seite wirkt als Schutz gegenüber Spritzern, die sonst aus der Schweißnaht austreten könnten und zu erhöhtem Nachbearbeitungsaufwand führen. Zudem wird durch die strahlabgewandte Zentrierlippe dem Schweißprozess ein Zusatzwerkstoffdepot zur Verfügung gestellt, wodurch ein Nahteinfall kompensiert bzw. vermieden werden kann. Ebenfalls können leichte Leistungsparameter- und Wandstärkenschwankungen, die sich ausschließlich in der Einschweißtiefe in die Zentrierlippe bemerkbar machen, ausgeglichen werden. Diese Vorteile sind dann besonders stark ausgeprägt, wenn die Zentrierlippe so ausgeführt ist, dass die Breite b der Zentrierlippe größer als 1,5 mm ist und die Dicke d der Zentrierlippe mindestens 20% der Bauteildicke t beträgt.Preferably, the centering lip is arranged on the side of the component A or B, which is the side facing away from the incident electron or laser beam side. Arranging the centering lip on the side facing away from the incident electron or laser beam acts as protection against splashes, which could otherwise escape from the weld seam and lead to increased reworking effort. In addition, an additional material depot is made available to the welding process by the centering lip remote from the jet, whereby a suture incidence can be compensated or avoided. It is also possible to compensate for slight performance parameter and wall thickness fluctuations, which are manifested only in the depth of penetration into the centering lip. These advantages are particularly pronounced when the centering lip is designed so that the width b of the centering lip is greater than 1.5 mm and the thickness d of the centering lip is at least 20% of the component thickness t.

Vorzugsweise ist auf der der Zentrierlippe gegenüberliegenden Seite der Bauteile ein Schweißzusatzwerkstoffdepot angeordnet. Das Schweißzusatzwerkstoffdepot stellt dem Schweißprozess zusätzliches Material zur Verfügung, wodurch ein Nahteinfall kompensiert bzw. vermieden werden kann und verbessert dadurch die Qualität der Schweißnaht.Preferably, a welding filler material depot is arranged on the side of the components opposite the centering lip. The welding consumable depot provides additional material to the welding process, which compensates for or prevents sutures, thereby improving the quality of the weld.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von konkreten Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert. In den Figuren ist im Einzelnen zu erkennen:The invention will be explained in more detail with reference to concrete exemplary embodiments with the aid of figures. The figures show in detail:

1: Schematische Darstellung einer Schweißnahtgeometrie für eine I-Naht mit Zentrierlippe nach dem Stand der Technik 1 : Schematic representation of a weld geometry for an I-seam with centering lip according to the prior art

2: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißnahtgeometrie für eine I-Naht mit Zentrierlippe und Abstandselement 2 : Schematic representation of a weld seam geometry according to the invention for an I-seam with centering lip and spacer element

3: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schweißnahtgeometrie für eine I-Naht mit Zentrierlippe und einstückig ausgeführtem Abstandselement 3 : Schematic representation of a weld seam geometry according to the invention for an I-seam with centering lip and integrally executed spacer element

In der 1 ist eine Schweißnahtgeometrie zu sehen, wie sie nach dem Stand der Technik, im Merkblatt des Deutschen Verbands für Schweißen und verwandte Verfahren E. V. (DVS) zum Schweißen einer I-Naht mit Zentrierlippe beschrieben ist (Merkblatt 3201 „Grundsätze für das Konstruieren von Bauteilen für das Elektronenstrahlschweißen im Fein- und Hochvakuum”, Ausgabe Oktober 2001, Tabelle 1 Nr. 3.1). Zu sehen sind ein Bauteil A 1 und ein Bauteil B 2, die sich an ihren Stirnflächen berühren. Bauteil A 1 weist zur Zentrierung eine Zentrierlippe 3 auf, die dafür sorgt, dass die Bauteile für die Schweißung zentriert werden. Durch die Zentrierlippe 3 soll erreicht werden, dass sich die Stirnflächen der Bauteile A 1 und B 2 möglichst über ihre komplette Breite berühren und so die Bauteile A 1 oder B 2 über eine größtmögliche Fläche verschweißt werden können. Das Bauteil B 2 ist an der der Zentrierlippe 3 zugeordneten Kante mit einer Fase 11 versehen, um ggf. bearbeitungsbedingten Radien zwischen Zentrierlippe 3 und der Stirnfläche des Bauteils A 1 Rechnung zu tragen. Solche Radien können dazu führen, dass die Stirnflächen der Bauteile aus geometrischen Gründen nicht planar aneinander anliegen können und wirken sich dementsprechend negativ auf die Qualität der Schweißung aus.In the 1 a weld geometry is to be seen, as described in the prior art, in the leaflet of the German Association for Welding and Related Processes EV (DVS) for welding an I-seam with centering lip (bulletin 3201 "Principles for the design of components for the Electron beam welding in fine and high vacuum ", October 2001 edition, Table 1 No. 3.1). You can see a component A 1 and a component B 2 , which touch each other at their faces. Component A 1 has a centering lip for centering 3 on, which ensures that the components are centered for the weld. Through the centering lip 3 should be achieved that the faces of the components A 1 and B 2 touching as possible over their entire width and so the components A 1 or B 2 can be welded over the largest possible area. The component B 2 is at the centering lip 3 associated edge with a chamfer 11 provided, if necessary, machining-related radii between centering lip 3 and the end face of the component A 1 Take into account. Such radii can lead to the fact that the faces of the components for geometric reasons can not abut each other planar and thus have a negative effect on the quality of the weld.

Ein Elektronenstrahl 10 ist seitlich auf den Bereich der sich berührenden Stirnflächen gerichtet und verschweißt die Bauteile A 1 und B 2 an dieser Stelle miteinander. Das erstarrte Schmelzbad nach dem Schweißen ist als Kontur 4 dargestellt. Zwischen der Zentrierlippe 3 und dem Bauteil B 2 verbleibt ein unverschweißter Spalt 8. Dieser unverschweißte Spalt 8 hat eine signifikante Kerbwirkung. Zur Verdeutlichung dieses negativen Effekts ist ein quantitatives Eigenspannungsniveau 5 über die Breite der Schweißung dargestellt. Auf Höhe des unverschweißten Spalts 8 ist die vorherrschende Eigenspannung aufgrund der Kerbwirkung des unverschweißten Spalts 8 am höchsten. Ein solches Spannungsmaximum bzw. Spannungsspitze 7 ist ein bevorzugter Startpunkt für Risse, die sich insbesondere bei schwingungsbelasteten Bauteilen, wie Flugzeugtriebwerken, schnell ausbreiten können. Aus diesem Grund wird in manchen Fällen die Zentrierlippe im Rahmen einer Reparatur vollständig abgearbeitet.An electron beam 10 is directed laterally on the region of the contacting end faces and welds the components A. 1 and B 2 at this point together. The solidified melt after welding is as a contour 4 shown. Between the centering lip 3 and the component B 2 remains an unwelded gap 8th , This unwelded gap 8th has a significant notch effect. To illustrate this negative effect is a quantitative residual stress level 5 represented across the width of the weld. At the level of the unwelded gap 8th is the predominant residual stress due to the notch effect of the unwelded gap 8th the highest. Such a maximum voltage or voltage peak 7 is a preferred starting point for cracks, which can spread quickly especially in vibration loaded components, such as aircraft engines. For this reason, in some cases, the centering lip is completely processed in the context of a repair.

In der 2 ist eine erfindungsgemäße Schweißnahtgeometrie dargestellt. Der Unterschied zum Stand der Technik in der 1 ist das Abstandselement 6, welches erfindungsgemäß zwischen der Zentrierlippe 3 des Bauteils A 1 und dem Bauteil B 2 angeordnet wird. Das Abstandselement 6, auch Spacer genannt, ist in diesem Ausführungsbeispiel in seinem Querschnitt rechteckig mit den Seiten a und c, wobei die Seite a des Abstandselements 6 genau den Abstand definiert, der zwischen Zentrierlippe 3 und Bauteil B 2 eingestellt wird, also genau die Breite des unverschweißten Spalts 8. Die Länge der Seite c des Abstandselements 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel halb so lang wie die Länge des unverschweißten Spalts 8.In the 2 a weld seam geometry according to the invention is shown. The difference to the state of the art in the 1 is the spacer element 6 , which according to the invention between the centering lip 3 of the component A 1 and the component B 2 is arranged. The spacer element 6 , Also called spacer, in this embodiment, in its cross section rectangular with the sides a and c, wherein the side of the spacer a 6 exactly defines the distance between the centering lip 3 and component B 2 is set, so exactly the width of the unwelded gap 8th , The length of the side c of the spacer 6 in this embodiment is half as long as the length of the unwelded gap 8th ,

Ein weiterer Unterschied zur Schweißnahtgeometrie in der 1 ist, dass auf der Bauteilseite, welche der Zentrierlippe 3 gegenüberliegt, ein Schweißwerkstoffzusatzdepot 9 angeordnet ist. Das Schweißwerkstoffzusatzdepot 9 stellt dem Schweißprozess zusätzliches Material zur Verfügung, wodurch ein Nahteinfall kompensiert bzw. vermieden werden kann und verbessert dadurch die Qualität der Schweißnaht.Another difference to the weld geometry in the 1 is that on the component side, which is the centering lip 3 opposite, a welding material additive depot 9 is arranged. The welding material accessory depot 9 provides the welding process with additional material that compensates for or prevents sutures, thus improving the quality of the weld.

In der 3 ist eine weitere erfindungsgemäß gestaltete Schweißnahtgeometrie dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Abstandselement 6 einstückig mit der Zentrierlippe 3 des Bauteils A 1 ausgeführt. Durch ein solches erfindungsgemäßes Integrieren des Abstandselements 6 in die Zentrierlippe 3 kann die Position des Abstandselements 6 von vornherein gezielt und definiert festgelegt werden. Das Abstandselement 6 muss nicht als extra Komponente gefertigt und zur Schweißung zwischen den Bauteilen positioniert werden, sondern kann, bspw. im Rahmen der Fertigung eines Patches für eine Patch Reparatur, schon in der Zentrierlippe 3 des Patches oder in dem Bauteil B 2 vorgesehen werden. Dementsprechend ist es anschließend besonders einfach, die Bauteile zu verschweißen. In der 3 sind des Weiteren auch die Breite b der Zentrierlippe 3 dargestellt, sowie die Dicke d der Zentrierlippe 3 und die Bauteildicke t des Bauteils B 2. Idealer Weise ist die Breite b der Zentrierlippe 3 größer als 1,5 mm und die Dicke d der Zentrierlippe 3 beträgt mindestens 20% der Bauteildicke t.In the 3 a further inventively designed weld geometry is shown. In this embodiment, the spacer element 6 integral with the centering lip 3 of the component A 1 executed. By such an inventive integration of the spacer element 6 in the centering lip 3 can change the position of the spacer 6 be determined from the outset targeted and defined. The spacer element 6 does not have to be manufactured as an extra component and positioned for welding between the components, but can, for example in the context of the production of a patch for a patch repair, already in the centering lip 3 of the patch or in the component B 2 be provided. Accordingly, it is then particularly easy to weld the components. In the 3 are also the width b of the centering lip 3 represented, and the thickness d of the centering lip 3 and the component thickness t of the component B 2 , Ideally, the width b of the centering lip 3 greater than 1.5 mm and the thickness d of the centering lip 3 is at least 20% of the component thickness t.

Wie in der 2 und 3 dargestellt, kann durch erfindungsgemäßes Anordnen des Abstandselements 6 zwischen Zentrierlippe 3 und Bauteil B 2 die Kerbwirkung des unverschweißten Spalts 8 erheblich vermindert werden. Wie weiter oben im Text beschrieben, ist die Ursache für diesen Effekt, dass durch die verbesserte Kerbgeometrie ein homogenerer Kraftfluss zwischen den Bauteilen erreicht werden kann und sich dadurch eine verbesserte Gesamtspannungsverteilung ergibt. Insbesondere Spannungsspitzen können vermieden werden, und so das Spannungsrissrisiko signifikant reduziert oder sogar vollständig beseitigt werden. Ein weiterer Vorteil der optimierten Schweißnahtgeometrie liegt darin, dass auf die Fase 11 am Bauteil B 2 verzichtet werden kann.Like in the 2 and 3 can be represented by arranging the spacer element according to the invention 6 between centering lip 3 and component B 2 the notch effect of the unwelded gap 8th be significantly reduced. As described earlier in the text, the cause of this effect is that the improved notch geometry allows a more homogeneous flow of force between the components to be achieved, resulting in an improved overall stress distribution. In particular, stress peaks can be avoided, thus significantly reducing or even completely eliminating the stress cracking risk. Another advantage of the optimized weld geometry is that on the chamfer 11 on the component B 2 can be waived.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bauteil AComponent A
22
Bauteil BComponent B
33
Zentrierlippecentering lip
44
Erstarrtes SchmelzbadSolidified molten bath
55
EigenspannungsniveauResidual stress
66
Abstandselementspacer
77
SpannungsspitzeTransient
88th
Unverschweißter SpaltUnwelded gap
99
SchweißzusatzwerkstoffdepotWelding filler Depot
1010
Elektronenstrahlelectron beam
1111
Fasechamfer

Claims (12)

Verfahren zum Strahlschweißen von mindestens zwei Bauteilen A und B (1, 2), wobei das Bauteil A (1) eine Zentrierlippe (3) zur Zentrierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zentrierlippe (3) und dem Bauteil B (2) ein Abstandselement (6) angeordnet wird.Method for beam welding at least two components A and B ( 1 . 2 ), wherein the component A ( 1 ) a centering lip ( 3 ) for centering, characterized in that between the centering lip ( 3 ) and the component B ( 2 ) a spacer element ( 6 ) is arranged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißstrahl als Elektronenstrahl (10) ausgeführt ist.A method according to claim 1, characterized in that the welding beam as electron beam ( 10 ) is executed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißstrahl als Laserstrahl ausgeführt ist.A method according to claim 1, characterized in that the welding beam is designed as a laser beam. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektronen- oder Laserstrahl (10) nicht aus der Zentrierlippe (3) austritt.Method according to claim 2 or 3, characterized in that the electron beam or laser beam ( 10 ) not from the centering lip ( 3 ) exit. Verfahren nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Patch Reparatur von Bauteilen in Flugzeugtriebwerken verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method for patch repair of components in aircraft engines is used. Bauelement gebildet durch wenigstens zwei über eine Schweißnaht zusammengefügte Bauteile A (1) und B (2), wobei wenigstens eines der Bauteile A oder B (1, 2) eine Zentrierlippe (3) aufweist, welche das andere Bauteil A oder B (1, 2) an einer an die Schweißnaht angrenzenden Randfläche überlappt und wenigstens abschnittsweise nicht mit dem anderen Bauteil A oder B (1, 2) verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zentrierlippe (3) und der Randfläche ein Abstandselement (6) vorgesehen ist.Component formed by at least two joined together via a weld component A ( 1 ) and B ( 2 ), wherein at least one of the components A or B ( 1 . 2 ) a centering lip ( 3 ) having the other component A or B ( 1 . 2 ) overlaps at an edge surface adjoining the weld seam and at least in sections does not overlap with the other component A or B (FIG. 1 . 2 ) is welded, characterized in that between the centering lip ( 3 ) and the edge surface a spacer element ( 6 ) is provided. Bauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (6) in seinem Querschnitt rechteckig ist und dass die an der Zentrierlippe (3) anliegende Seite (c) des Rechtecks mindestens 30% der Länge des nicht verschweißten Abschnitts beträgt.Component according to Claim 6, characterized in that the spacer element ( 6 ) is rectangular in its cross section and that at the centering lip ( 3 ) adjacent side (c) of the rectangle is at least 30% of the length of the non-welded section. Bauelement nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement (6) einstückig mit einem der Bauteile A (1) oder B (2) ausgeführt ist.Component according to Claim 6 or 7, characterized in that the spacer element ( 6 ) in one piece with one of the components A ( 1 ) or B ( 2 ) is executed. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierlippe (3) auf der Seite des Bauteils A oder B (1, 2) angeordnet ist, welche die von dem einfallenden Elektronen- oder Laserstrahl (10) abgewandte Seite ist.Component according to one of claims 6 to 8, characterized in that the centering lip ( 3 ) on the side of component A or B ( 1 . 2 ) is arranged, which the of the incident electron or laser beam ( 10 ) side away. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (b) der Zentrierlippe (3) größer als 1,5 mm ist und die Dicke (d) der Zentrierlippe (3) mindestens 20% der Bauteildicke (t) beträgt.Component according to one of claims 6 to 9, characterized in that the width (b) of the centering lip ( 3 ) is greater than 1.5 mm and the thickness (d) of the centering lip ( 3 ) is at least 20% of the component thickness (t). Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Bauteilseite, welche der Zentrierlippe (3) gegenüberliegt, ein Schweißzusatzwerkstoffdepot (9) angeordnet ist.Component according to one of claims 6 to 10, characterized in that on the component side, which of the centering lip ( 3 ), a filler metal deposit ( 9 ) is arranged. Bauelement nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 hergestellt wurde.Component according to one of claims 6 to 11, characterized in that it was prepared by a method according to claims 1 to 5.
DE102010034388A 2010-08-13 2010-08-13 Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component Ceased DE102010034388A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010034388A DE102010034388A1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010034388A DE102010034388A1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010034388A1 true DE102010034388A1 (en) 2012-02-16

Family

ID=45528301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010034388A Ceased DE102010034388A1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010034388A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008351B3 (en) * 2013-05-16 2014-06-12 Schwing Gmbh Component with at least two parts welded together
WO2015193559A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Figeac Aero Method for manufacturing a seat rail and seat rail thus obtained

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3606187A1 (en) * 1986-02-26 1987-08-27 Messerschmitt Boelkow Blohm Housing, especially for large appliances
DE19937844A1 (en) * 1998-08-14 2000-06-08 Alusuisse Lonza Services Ag Pairing comprising particularly two aluminum alloy extruded profiles with flange walls spaced apart involves rib-type connecting part of one profile engaging in groove-type formation in other profile
EP1127649A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-29 Corus Aluminium Profiltechnik Bonn GmbH Method for welding aluminium profiles and profiles produced with this method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3606187A1 (en) * 1986-02-26 1987-08-27 Messerschmitt Boelkow Blohm Housing, especially for large appliances
DE19937844A1 (en) * 1998-08-14 2000-06-08 Alusuisse Lonza Services Ag Pairing comprising particularly two aluminum alloy extruded profiles with flange walls spaced apart involves rib-type connecting part of one profile engaging in groove-type formation in other profile
EP1127649A1 (en) * 2000-02-23 2001-08-29 Corus Aluminium Profiltechnik Bonn GmbH Method for welding aluminium profiles and profiles produced with this method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013008351B3 (en) * 2013-05-16 2014-06-12 Schwing Gmbh Component with at least two parts welded together
DE102013008351B9 (en) * 2013-05-16 2014-10-02 Schwing Gmbh Component with at least two parts welded together
WO2015193559A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 Figeac Aero Method for manufacturing a seat rail and seat rail thus obtained
FR3022501A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-25 Figeac Aero METHOD FOR MANUFACTURING A SEAT RAIL AND SEAT RAIL THUS OBTAINED

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1902812B1 (en) Metal aircraft structural member
EP0837220B1 (en) Method for restoring worn blade tips of compressor and turbine blades
DE10013429C5 (en) differential
EP1100636B1 (en) Metallic shell component
DE102010001414A1 (en) Method for repairing labyrinth-sealing strips made of nickel-base-material consists of components of a gas turbine engine, comprises completely separating the upper worn components of the sealing strips
DE102008011427B4 (en) Process for the manufacture and application of a protective coating
EP2551050B1 (en) Method for welding thin-walled pipes using peak temperature welding
DE112016000660T5 (en) A method of connecting a turbocharger turbine wheel to a shaft by electron beam or laser welding; corresponding turbocharger turbine wheel
DE102004036066A1 (en) Method for repairing or manufacturing a component
DE102010034388A1 (en) Method for beam welding of components of airplane thruster, involves arranging spacing element between centering lip of main component and auxiliary component
DE102011077562A1 (en) Welding first part made of cast material with second part consisting of carburized steel, comprises machining one of the parts before welding at flange surface so that circumferential weld groove is formed between first and second parts
EP2409806A1 (en) Method for manufacturing a large-dimension component part made from spheroidal graphite iron
EP2476864A1 (en) Bladed disk unit of a turbomachine ad method of manufacture
EP3188867A1 (en) Method for producing a primary material for a cutting tool
DE102008025646B4 (en) Welded joint between a skin plate and a stringer
DE102007032267A1 (en) Exhaust system pipe with customized wall thickness
DE102005010269A1 (en) Method of producing a component from two elements having a curved and flat surface respectively as in motor vehicle production directs laser beam at the contact region between the two surfaces
DE102004008108B4 (en) Lap joint for welding coated workpieces
EP2782703B1 (en) Repair method for turbine parts
WO2015082111A1 (en) Method for creating residual compressive stress during welding operations on a component, and corresponding component
EP1690630B1 (en) Process for joining two metallic workpieces
DE102008040777A1 (en) Laser welding seam comprises a function section having sealing function and/or a connection function, and/or a final crater section, which is completely arranged outside of the function section in strain relieved component area
DE102016208795A1 (en) turbocharger
DE102018211574B4 (en) workpiece group
DE102010061151B4 (en) Armor element for protection against ballistic threats and ballistic protected housing with an armor element

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20121011