DE102013216354B4 - Method of manufacturing a vane ring and vane ring - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes (10) einer Strömungsmaschine, folgende Schritte umfassend: – Anordnen einzelner Leitschaufelelemente (12) umfassend jeweils eine Leitschaufel (14) mit einem radial außen an der Leitschaufel (14) angeordneten äußeren Deckbandelement (16) und einem radial innen an der Leitschaufel (14) angeordneten inneren Deckbandelement (18) zu einem Leitschaufelkranz; und – Fügen der Leitschaufelelemente (12) im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass – das Fügen mittels Rührreibschweißen erfolgt, wobei dies optional mittels mehreren Rührreibschweißvorrichtungen (30) simultan durchgeführt wird – nach dem Anordnen der einzelnen Leitschaufelelemente (12) zu einem Leitschaufelkranz und vor dem Fügen der Leitschaufelelemente (12) diese im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18) miteinander verbunden werden, wobei dies optional mittels Heften über Laserstrahl-, Elektronenstrahl-, Gasschmelz-, Lichtbogen-, Schutzgas- oder Plasmaschweißverfahren erfolgt – die mittels des Rührreibschweißens zu verbindenden Bereiche der Leitschaufelelemente (12) induktiv oder mittels Laserstrahlung vor und/oder während des Rührreibschweißens lokal vorgewärmt werden.Method for producing a stator vane ring (10) of a turbomachine, comprising the steps of: - arranging individual stator vane elements (12) comprising a respective vane (14) with an outer shroud element (16) disposed radially outward of the vane (14) and radially inward the vane (14) arranged inner shroud element (18) to a vane ring; and - joining the guide vane elements (12) in each adjacent outer and inner shroud elements (16, 18), characterized in that - the joining takes place by means of friction stir welding, this optionally by means of several Rührreibschweißvorrichtungen (30) is performed simultaneously - after arranging the individual vane elements (12) to a vane ring and before the joining of the vane elements (12) in the region of each adjacent outer and inner shroud elements (16, 18) are interconnected, this optionally by stapling laser beam, electron beam, gas melting, Arc, inert gas or plasma welding takes place - the areas of the guide vane elements (12) to be connected by means of friction stir welding are locally preheated by means of laser radiation before and / or during friction stir welding.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes einer Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Leitschaufelkranz einer Strömungsmaschine.The present invention relates to a method for producing a vane ring of a turbomachine. The invention further relates to a guide vane ring of a turbomachine.

Leitschaufelkränze für Strömungsmaschinen, wie zum Beispiel Flugzeugtriebwerke werden üblicherweise durch das Verbinden einzelner Leitschaufelelemente mittels Elektronenstrahlschweißen hergestellt. Die einzelnen Leitschaufelelemente bestehen dabei aus jeweils einer Leitschaufel sowie einem radial außen an der Leitschaufel angeordneten äußeren Deckbandelement und einem radial innen an der Leitschaufel angeordneten inneren Deckbandelement, wobei jeweils benachbarte äußere und innere Deckbandelemente mittels Elektronenstrahlschweißen zu einem kompletten Leitschaufelkranz verbunden werden. Nachteilig an dieser bekannten Bauweise ist jedoch, dass diese einen sehr hohen Aufwand an zerspanender Nachbearbeitung erfordert. Zudem ist der Elektronenstrahlschweißprozess sehr aufwändig und somit kostenintensiv. Die DE 10 2006 033 298 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung oder Reparatur von als BLISK ausgeführten Verdichtern für ein Gasturbinentriebwerk, wobei die Einzelteile durch Schmelzschweißen unmittelbar angeformt und anschließend einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Die DE 10 2009 013 819 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes für eine Gasturbine sowie einen Leitschaufelkranz, wobei die Schaufelrohlinge durch integrales Schweißen miteinander verbunden und anschließend durch ein Fräsverfahren oder ein elektrochemisches Verfahren nachbearbeitet werden. Die DE 33 46 889 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Leitschaufelkranzes für Turbomaschinen, wobei die Schaufeln nach einsetzen der Schaufeln in die Nuten der einzelnen Ringteile miteinander verschweißt werden. Aus der DE 10 2006 057 912 A1 ist ein Leitschaufelkranz sowie ein Verfahren zu Herstellung eines Leitschaufelkranzes bekannt, wobei die Leitschaufelrohling zunächst durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt und anschließend einem elektrochemischen Verfahren oder einem Schleif- bzw. Fräsprozess unterzogen werden. Aus der DE 10 2011 102 251 A1 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einer integral beschaufelten Rotorscheibe mittels Rührreibschweißen bekannt. Die DE 10 2006 027 506 A1 beschreibt die Verwendung des Rührreibschweißverfahrens bei der Herstellung von Gasturbinengehäusen. Allerdings sind die dort beschriebenen Herstellungsverfahren auf Grund der deutlichen konstruktions- und werkstoffbedingten Unterschiede zu Leitschaufelkränzen auf die Herstellung von Leitschaufelkränzen nicht anwendbar.Vanes for turbomachinery, such as aircraft engines, are commonly manufactured by joining individual vanes by electron beam welding. The individual guide blade elements consist in each case of a guide vane and an outer shroud element arranged radially on the outside of the vane and an inner shroud element arranged radially on the inside of the vane, wherein adjacent outer and inner shroud elements are connected to a complete vane ring by electron beam welding. A disadvantage of this known construction, however, that this requires a very high cost of machining finishing. In addition, the electron beam welding process is very complex and therefore expensive. The DE 10 2006 033 298 A1 discloses a method of making or repairing gas turbine engine compressors designed as BLISK, wherein the parts are formed directly by fusion welding and then subjected to a heat treatment. The DE 10 2009 013 819 A1 discloses a method of manufacturing a gas turbine nozzle vane ring and a vane ring, wherein the blade blanks are joined together by integral welding and then post-finished by a milling or electrochemical process. The DE 33 46 889 A1 discloses a method for producing a welded vane ring for turbomachinery, wherein the blades are welded together after insertion of the blades in the grooves of the individual ring parts. From the DE 10 2006 057 912 A1 a vane ring and a method for producing a vane ring is known, wherein the vane blank are first produced by powder metallurgy injection molding and then subjected to an electrochemical process or a grinding or milling process. From the DE 10 2011 102 251 A1 For example, a method for producing an integrally bladed rotor disk by means of friction stir welding is already known. The DE 10 2006 027 506 A1 describes the use of the friction stir welding process in the manufacture of gas turbine casings. However, the manufacturing methods described there are not applicable due to the significant construction and material-related differences to Leitschaufelkränzen on the production of Leitschaufelkränzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes einer Strömungsmaschine bereitzustellen, welches eine hohe Fertigungspräzision bei gleichzeitiger Kostenreduktion ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Leitschaufelkranz einer Strömungsmaschine bereitzustellen, der kostengünstig herstellbar ist und zudem eine hohe Fertigungspräzision aufweist.Object of the present invention is to provide a method for producing a vane ring of a turbomachine, which allows high manufacturing precision while reducing costs. It is a further object of the present invention to provide a vane ring of a turbomachine, which is inexpensive to produce and also has a high manufacturing precision.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen Leitschaufelkranz einer Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens – und umgekehrt – anzusehen sind.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and a vane ring of a turbomachine with the features of claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of the guide vane ring according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the method according to the invention - and vice versa.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes einer Strömungsmaschine umfasst folgende Schritte:
Anordnen einzelner Leitschaufelelemente umfassend jeweils eine Leitschaufel mit einem radial außen an der Leitschaufel angeordneten äußeren Deckbandelement und einem radial innen an der Leitschaufel angeordneten inneren Deckbandelement zu einem Leitschaufelkranz und Fügen der Leitschaufelelemente im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente, wobei das Fügen mittels Rührreibschweißen erfolgt, wobei dies optional mittels mehreren Rührreibschweißvorrichtungen (30) simultan durchgeführt wird nach dem Anordnen der einzelnen Leitschaufelelemente (12) zu einem Leitschaufelkranz und vor dem Fügen der Leitschaufelelemente (12) diese im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18) miteinander verbunden werden, wobei dies optional mittels Heften über Laserstrahl-, Elektronenstrahl-, Gasschmelz-, Lichtbogen-, Schutzgas- oder Plasmaschweißverfahren erfolgt, die mittels des Rührreibschweißens zu verbindenden Bereiche der Leitschaufelelemente (12) induktiv oder mittels Laserstrahlung vor und/oder während des Rührreibschweißens lokal vorgewärmt werden.An inventive method for producing a vane ring of a turbomachine comprises the following steps:
Arranging individual guide blade elements comprising in each case a guide blade with an outer shroud element arranged radially on the outside of the guide shovel and an inner shroud element arranged radially inwards on the guide shovel to form a guide blade ring and joining the guide shovel elements in the area of respectively adjacent outer and inner shroud elements, the joining being effected by friction stir welding, optionally by means of several friction stir welding devices ( 30 ) is performed simultaneously after arranging the individual vane elements ( 12 ) to a vane ring and before joining the vane elements ( 12 ) in the region of respectively adjacent outer and inner shroud elements ( 16 . 18 ), wherein this optionally takes place by means of stapling by laser beam, electron beam, gas melting, arc, inert gas or plasma welding processes, the areas of the vane elements to be connected by friction stir welding (US Pat. 12 ) are preheated inductively or by means of laser radiation before and / or during Rührreibschweißens locally.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Rührreibschweißens zur Herstellung des Leitschaufelkranzes werden die üblicherweise beim Schmelzschweißen von Titanwerkstoffen auftretenden Schweißfehler wie die Poren- und Lunkerbildung zuverlässig vermieden, der Verzug des Bauteils verhindert und die Prozessstabilität erhöht. Vorteilhafterweise werden dadurch die Anzahl der Arbeitsfolgen zur Herstellung des Leitschaufelkranzes und der Aufwand für eine zerspanende Nachbearbeitung des hergestellten Leitschaufelkranzes deutlich reduziert. Die zerspanende Nachbearbeitung wird insbesondere dadurch reduziert, dass bei der Anwendung des Rührreibschweißverfahrens die Schweißnahtdicke dem Endmaß des Leitschaufelkranzes in diesem Bereich entspricht. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Rührreibschweißprozesses ergibt sich eine optimale Schweißqualität und damit eine sehr hohe Fertigungspräzision. Zudem ergibt sich insgesamt eine deutliche Kostenreduzierung bei der Herstellung der Leitschaufelkränze.The inventive use of the friction stir welding to produce the vane ring welding defects commonly occurring in the fusion welding of titanium materials such as pores and voids formation are reliably avoided, prevents the distortion of the component and increases the process stability. Advantageously, thereby the number of work sequences for the production of the vane ring and the cost of a machining post-processing of the manufactured vane ring are clear reduced. The machining finish is reduced in particular by the fact that in the application of the friction stir welding process, the weld thickness corresponds to the final dimension of the guide vane ring in this area. The inventive use of a friction stir welding process results in optimum welding quality and thus very high manufacturing precision. In addition, the overall result is a significant cost reduction in the manufacture of the Leitschaufelkränze.

Unter „Heften” wird dabei verstanden, dass die einzelnen Leitschaufelelemente noch nicht endgültig stoff- und formschlüssig mittels Rührreibschweißen verbunden werden. Das Heften kann mittels eines Laserstrahl-, Elektronenstrahl-, Gasschmelz-, Lichtbogen-, Schutzgas- oder Plasmaschweißverfahrens erfolgen. Auch andere Schweißverfahren und z. B. ein mechanisches Verbinden der einzelnen Leitschaufelelemente mittels Klemmen oder vergleichbaren Verbindungselementen sind denkbar. Durch das vor dem Fügen der Leitschaufelelemente erfolgende Heften der Leitschaufelelemente zu einem Leitschaufelkranz ist einerseits die exakte Anordnung der einzelnen Leitschaufelelemente zueinander gewährleistet, zudem kann der Rührreibschweißprozess präzise an dem gehefteten Leitschaufelkranz durchgeführt werden.By "stapling" is understood that the individual vane elements are not yet final material and form-fitting connected by means of friction stir welding. The stapling can be done by means of a laser beam, electron beam, gas melting, arc, inert gas or plasma welding process. Other welding methods and z. As a mechanical connection of the individual vane elements by means of terminals or similar connecting elements are conceivable. By taking place prior to joining the vane elements stapling the vane elements to a vane ring on the one hand, the exact arrangement of the individual vane elements ensures each other, also the friction stir welding process can be performed precisely on the stapled vane ring.

Erfindungsgemäß werden bei dem Fügen und/oder Heften der Leitschaufelelemente zunächst die benachbarten Bereiche der äußeren Deckbandelemente und anschließend die benachbarten Bereiche der inneren Deckbandelemente gefügt und/oder geheftet. Dadurch lassen sich die Fertigungspräzision und eine Beschleunigung des Herstellungsablaufs erzielen.According to the invention, in the joining and / or stapling of the guide vane elements, first the adjacent regions of the outer shroud elements and then the adjacent regions of the inner shroud elements are joined and / or stapled. As a result, the manufacturing precision and an acceleration of the production process can be achieved.

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Fügen oder Heften der Leitschaufelelemente mindestens eine Stützvorrichtung in einen Ringraum des auszubildenden Leitschaufelkranzes und/oder in einem Bereich zwischen den Leitschaufeln und zwischen den inneren und äußeren Deckbandelementen und/oder im Bereich außerhalb der äußeren Deckbandelemente angeordnet. Die Stützvorrichtungen dienen zur Aufnahme der bei Rührreibschweißverfahren auftretenden hohen Prozesskräfte.In further advantageous embodiments of the method according to the invention, at least one support device is arranged in an annular space of the vane ring to be formed and / or in an area between the vanes and between the inner and outer shroud elements and / or in the area outside the outer shroud elements prior to joining or stapling the vane elements , The support devices serve to accommodate the high process forces occurring in friction stir welding processes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der geheftete Leitschaufelkranz vor dem Fügen auf einem horizontal ausgerichteten Drehtisch positioniert. Durch eine derartige Positionierung und Ausrichtung des gehefteten Leitschaufelkranzes wird eine sehr hohe Fertigungspräzision gewährleistet.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the stitched vane ring is positioned on a horizontally oriented turntable prior to joining. Such a positioning and alignment of the stapled vane ring ensures a very high manufacturing precision.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Fügen mittels mehreren Rührreibschweißvorrichtungen durchgeführt. Die Rührreibschweißvorrichtungen können dabei simultan betrieben werden. Durch die Verwendung mehrerer Rührreibschweißvorrichtungen kann die Herstellungsdauer eines Leitschaufelkranzes deutlich verringert werden.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the joining is carried out by means of a plurality of friction stir welding devices. The friction stir welding devices can be operated simultaneously. By using multiple friction stir welding devices, the manufacturing time of a vane ring can be significantly reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die mittels des Rührreibschweißens zu verbindenden Bereiche der Leitschaufelelemente vor und/oder während des Rührreibschweißens lokal vorgewärmt. Die lokale Vorerwärmung kann dabei induktiv oder mittels Laserstrahlung erfolgen. Durch die lokale Vorerwärmung der zu fügenden Bereiche der Leitschaufelelemente kann die Lebensdauer der Rührreibschweißvorrichtung deutlich erhöht werden. Dies gilt insbesondere für das Verschweißen bzw. Fügen von Bauteilen aus Titanwerkstoffen.In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the regions of the guide vane elements to be connected by means of friction stir welding are locally preheated before and / or during friction stir welding. The local preheating can be done inductively or by means of laser radiation. The local preheating of the regions of the vane elements to be joined can significantly increase the service life of the friction stir welding device. This applies in particular to the welding or joining of components made of titanium materials.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Leitschaufelkranz einer Strömungsmaschine, wobei der Leitschaufelkranz aus einer Vielzahl von mittels Rührreibschweißen verbundenen Leitschaufelelementen besteht. Der erfindungsgemäße Leitschaufelkranz ist – wie im Vorhergehenden bereits beschrieben – kostengünstig herstellbar und weist zudem eine hohe Fertigungspräzision auf.The invention further relates to a vane ring of a turbomachine, wherein the vane ring consists of a plurality of Leitschaufelelementen connected by friction stir welding. The vane ring according to the invention is - as already described above - inexpensive to produce and also has a high manufacturing precision.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leitschaufelkranzes weisen die Leitschaufelelemente jeweils eine Leitschaufel mit einem radial außen an der Leitschaufel angeordneten äußeren Deckbandelement und einem radial innen an der Leitschaufel angeordneten inneren Deckbandelement auf, wobei die Leitschaufelelemente im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente gefügt sind. Erfindungsgemäß sind keine Schweißfehler wie bei üblicherweise verwendeten Schmelzschweißverfahren erkennbar. Durch den verwendeten Reibschweißprozess ergibt sich zudem eine optimale Schweißqualität, ein möglicher Verzug des Leitschaufelkranzes kann ausgeschlossen werden. Insbesondere wird der erfindungsgemäße Leitschaufelkranz nach einem Verfahren wie im Vorhergehenden beschrieben, hergestellt.In an advantageous embodiment of the guide vane ring according to the invention, the guide vane elements each have a guide vane with an outer shroud element arranged radially on the outside of the vane and an inner shroud element arranged radially on the inside of the vane, wherein the vane elements are joined in the region of respectively adjacent outer and inner shroud elements. According to the invention, no welding defects are recognizable as with commonly used fusion welding processes. In addition, the friction welding process used results in an optimum quality of welding, a possible distortion of the guide vane ring can be excluded. In particular, the vane ring according to the invention is produced by a method as described above.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Strömungsmaschine mit mindestens einem Leitschaufelkranz, wie er im Vorhergehenden beschrieben worden ist.The invention further relates to a turbomachine having at least one vane ring, as has been described above.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, dem Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in dem Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt die Figur eine schematische Darstellung eines Zwischenschrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes einer Strömungsmaschine.Further features of the invention will become apparent from the claims, the embodiment and the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the exemplary embodiment can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention. The figure shows a schematic representation of an intermediate step of the inventive method for producing a vane ring of a turbomachine.

Ein in der Figur schematisch dargestellter und herzustellender Leitschaufelkranz 10 umfasst eine Vielzahl von einzelnen Leitschaufelelementen 12, welche miteinander zur Bildung des Leitschaufelkranzes 10 gefügt werden. Man erkennt, dass jedes Leitschaufelelement 12 jeweils eine Leitschaufel 14 mit einem radial außen an der Leitschaufel 14 angeordneten äußeren Deckbandelement 16 und einem radial innen an der Leitschaufel 14 angeordneten inneren Deckbandelement 18 umfasst. In der Darstellung sind die Leitschaufelelemente 12 im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente 16, 18 geheftet. Das Heften der Leitschaufelelemente 12 kann dabei mittels eines Laserstrahl-, Elektronenstrahl-, Gasschmelz-, Lichtbogen-, Schutzgas- oder Plasmaschweißverfahrens erfolgen. Auch ein mechanisches Heften der Leitschaufelelemente 12 zueinander ist denkbar.A in the figure schematically illustrated and produced Leitschaufelkranz 10 includes a plurality of individual vane elements 12 , which together to form the vane ring 10 be joined. It can be seen that each vane element 12 one vane each 14 with a radially outside of the vane 14 arranged outer shroud element 16 and one radially inward of the vane 14 arranged inner shroud element 18 includes. In the illustration, the vane elements 12 in each case adjacent outer and inner shroud elements 16 . 18 stapled. Stapling the vane elements 12 can be done by means of a laser beam, electron beam, gas melting, arc, inert gas or plasma welding process. Also a mechanical stapling of the vane elements 12 each other is conceivable.

Der so geheftete Leitschaufelkranz ist auf einem horizontal ausgerichteten Drehtisch (nicht dargestellt) positioniert und ausgerichtet.The so-fixed vane ring is positioned and aligned on a horizontally oriented turntable (not shown).

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden zunächst die äußeren Deckbandelemente 16 mittels zweier Rührreibschweißvorrichtungen 30 gefügt. Um die hohen Prozesskräfte aufnehmen zu können, sind im Ringraum 24 des Leitschaufelkranzes 10 sowie in einem Bereich 26 zwischen den Leitschaufeln 14 und zwischen den inneren und äußeren Deckbandelementen 16, 18 Stützvorrichtungen 20, 22 angeordnet. Zum Fügen der benachbarten Bereiche der inneren Deckbandelemente 18 wird eine geeignete Stützvorrichtung (nicht dargestellt) im Bereich 28 der äußeren Deckbandelemente 16 angeordnet.In the illustrated embodiment, first the outer shroud elements 16 by means of two friction stir welding devices 30 together. To be able to absorb the high process forces are in the annulus 24 the vane wreath 10 as well as in one area 26 between the vanes 14 and between the inner and outer shroud elements 16 . 18 support devices 20 . 22 arranged. For joining the adjacent regions of the inner shroud elements 18 is a suitable support device (not shown) in the area 28 the outer shroud elements 16 arranged.

Man erkennt, dass im den dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig zwei Rührreibschweißungen mit entsprechenden Rührreibschweißvorrichtungen 30 ausgeführt werden. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass nur eine Rührreibschweißvorrichtung 30 verwendet wird. Nach dem Fügen der Leitschaufelelemente 12 ergibt sich ein integral beschaufelter Leitschaufelkranz 10, der insbesondere in Verdichtern von Strömungsmaschinen zum Einsatz kommen kann.It can be seen that in the illustrated embodiment, two friction stir welds with corresponding friction stir welding devices 30 be executed. Of course, there is also the possibility that only one Rührreibschweißvorrichtung 30 is used. After joining the vane elements 12 results in an integrally bladed vane ring 10 , which can be used in particular in compressors of turbomachines.

Claims (8)

Verfahren zur Herstellung eines Leitschaufelkranzes (10) einer Strömungsmaschine, folgende Schritte umfassend: – Anordnen einzelner Leitschaufelelemente (12) umfassend jeweils eine Leitschaufel (14) mit einem radial außen an der Leitschaufel (14) angeordneten äußeren Deckbandelement (16) und einem radial innen an der Leitschaufel (14) angeordneten inneren Deckbandelement (18) zu einem Leitschaufelkranz; und – Fügen der Leitschaufelelemente (12) im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18), dadurch gekennzeichnet, dass – das Fügen mittels Rührreibschweißen erfolgt, wobei dies optional mittels mehreren Rührreibschweißvorrichtungen (30) simultan durchgeführt wird – nach dem Anordnen der einzelnen Leitschaufelelemente (12) zu einem Leitschaufelkranz und vor dem Fügen der Leitschaufelelemente (12) diese im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18) miteinander verbunden werden, wobei dies optional mittels Heften über Laserstrahl-, Elektronenstrahl-, Gasschmelz-, Lichtbogen-, Schutzgas- oder Plasmaschweißverfahren erfolgt – die mittels des Rührreibschweißens zu verbindenden Bereiche der Leitschaufelelemente (12) induktiv oder mittels Laserstrahlung vor und/oder während des Rührreibschweißens lokal vorgewärmt werden.Method for producing a vane ring ( 10 ) of a turbomachine, comprising the following steps: - arranging individual guide vane elements ( 12 ) comprising in each case a guide vane ( 14 ) with a radially outside of the vane ( 14 ) arranged outer shroud element ( 16 ) and a radially inward on the vane ( 14 ) arranged inner shroud element ( 18 ) to a vane ring; and - joining the vane elements ( 12 ) in the region of respectively adjacent outer and inner shroud elements ( 16 . 18 ), characterized in that - the joining takes place by friction stir welding, this optionally by means of several friction stir welding devices ( 30 ) is performed simultaneously - after arranging the individual vane elements ( 12 ) to a vane ring and before joining the vane elements ( 12 ) in the region of respectively adjacent outer and inner shroud elements ( 16 . 18 ), this optionally being effected by stapling by laser beam, electron beam, gas melting, arc, inert gas or plasma welding processes - the areas of the vane elements to be connected by means of friction stir welding ( 12 ) are preheated inductively or by means of laser radiation before and / or during Rührreibschweißens locally. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Fügen und/oder Heften der Leitschaufelelemente (12) zunächst die benachbarten Bereiche der äußeren Deckbandelemente (16) und anschließend die benachbarten Bereiche der inneren Deckbandelemente (18) gefügt und/oder geheftet werden.A method according to claim 1, characterized in that in the joining and / or stapling of the guide vane elements ( 12 ) first the adjacent areas of the outer shroud elements ( 16 ) and then the adjacent regions of the inner shroud elements ( 18 ) and / or stapled. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Fügen oder Heften der Leitschaufelelemente (12) mindestens eine Stützvorrichtung (20, 22) in einen Ringraum (24) des zu bildenden Leitschaufelkranzes (10) und/oder in einen Bereich (26) zwischen den Leitschaufeln (14) und zwischen den inneren und äußeren Deckbandelementen (16, 18) und/oder im Bereich (28) außerhalb der äußeren Deckbandelemente (16) angeordnet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that prior to the joining or stapling of the guide vane elements ( 12 ) at least one supporting device ( 20 . 22 ) in an annulus ( 24 ) of the vane ring to be formed ( 10 ) and / or into an area ( 26 ) between the guide vanes ( 14 ) and between the inner and outer shroud elements ( 16 . 18 ) and / or in the area ( 28 ) outside the outer shroud elements ( 16 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelkranz geheftet und vor dem Fügen auf einem horizontal ausgerichteten Drehtisch positioniert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vane ring is stapled and positioned before joining on a horizontally oriented turntable. Leitschaufelkranz (10) einer Strömungsmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelkranz (10) aus einer Vielzahl von mittels Rührreibschweißen verbundener Leitschaufelelemente (12) besteht.Guide vane ring ( 10 ) of a turbomachine, characterized in that the vane ring ( 10 ) of a plurality of Leitrührelelemente connected by friction stir welding ( 12 ) consists. Leitschaufelkranz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufelelemente (12) jeweils eine Leitschaufel (14) mit einem radial außen an der Leitschaufel (14) angeordneten äußeren Deckbandelement (16) und einem radial innen an der Leitschaufel (14) angeordneten inneren Deckbandelement (18) umfassen und die Leitschaufelelemente (12) im Bereich jeweils benachbarter äußerer und innerer Deckbandelemente (16, 18) gefügt sind.Guide vane ring according to claim 5, characterized in that the vane elements ( 12 ) one vane each ( 14 ) with a radial on the outside of the vane ( 14 ) arranged outer shroud element ( 16 ) and a radially inward on the vane ( 14 ) arranged inner shroud element ( 18 ) and the vane elements ( 12 ) in the region of respectively adjacent outer and inner shroud elements ( 16 . 18 ) are joined. Leitschaufelkranz nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitschaufelkranz (10) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.Guide vane ring according to claim 5 or 6, characterized in that the vane ring ( 10 ) is produced by a method according to any one of claims 1 to 4. Strömungsmaschine mit mindestens einem Leitschaufelkranz (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7.Turbomachine with at least one vane ring ( 10 ) according to any one of claims 5 to 7.
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