DE102018203777A1 - Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine - Google Patents

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Abstract

Offenbart ist ein Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine, insbesondere in einer Turbine eines Flugtriebwerks. Es umfasst ein Beeinflussen einer Materialeigenspannung mindestens eines Bereichs (11) einer Schaufel (10) der Strömungsmaschine. Der mindestens eine Bereich (11) wird dabei lokal erwärmt und danach mit Partikeln bestrahlt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine.
  • Schaufeln einer Strömungsmaschine können bei ihrer Fertigung oder auch nach ihrer Verwendung in einer Strömungsmaschine (insbesondere in einer Turbine eines Flugtriebwerks) Schäden wie insbesondere Verformungen aufweisen die in Fertigung, Betrieb und Wartung entstehen. Je nach Ausprägung und Position können derartige Verformungen eine Materialermüdung signifikant begünstigen, so dass die Belastbarkeit der jeweiligen Schaufel erheblich reduziert wird. Betroffene Schaufeln werden daher gemäß dem Stand der Technik häufig verschrottet und ersetzt, was einen Verlust insbesondere an Material bzw. Energie bedeutet. Unter einer „Verformung“ ist in dieser Schrift jeweils eine Abweichung von einer Soll-Form der Schaufel zu verstehen, beispielsweise eine Delle oder eine Verbiegung.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik bereitzustellen, mit der ein Entsorgen schadhafter Schaufeln einer Strömungsmaschine vermieden werden kann.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Figur offenbart.
  • Ein erfindungsgemäßes Nachbehandlungsverfahren dient der Behandlung von Schaufeln einer Strömungsmaschine, beispielsweise eines Flugtriebwerks. Es umfasst ein Beeinflussen einer Materialeigenspannung mindestens eines Bereichs einer Schaufel (oder sogar jeweils mindestens eines Bereichs mehrerer Schaufeln). Dazu wird der mindestens eine Bereich zunächst lokal erwärmt und dann mit Partikeln bestrahlt. Das Erwärmen kann beispielsweise mittels Induktion und/oder mittels eines Gasbrenners und/oder mittels wenigstens einem Wärmepad erfolgen.
  • Auf diese Weise kann ein vorteilhafter Spannungszustand im Material eines betroffenen Bereichs der jeweiligen Schaufel wiederhergestellt oder erstmalig erreicht werden, indem zunächst eine vorhandene nachteilige innere Spannung in dem Bereich durch das Erwärmen beseitigt und dann eine Soll-Oberflächenspannung mittels des mechanischen Bestrahlens mit Partikeln eingebracht wird. Der so erzeugte Spannungszustand kann eine hohe Ermüdungsresistenz des Materials auch bei hoher und lang anhaltender Belastung gewährleisten und damit ein Verschrotten entbehrlich machen.
  • Die lokale Erwärmung ermöglicht dabei vorteilhaft eine besonders zielgerichtete Erwärmung jeweils betroffener Bereiche. So kann eine Änderung oberflächennaher Eigenspannungen in anderen (insbesondere nicht geschädigten) Bereichen durch deren unbeabsichtigte Erhitzung verhindert werden.
  • Das Bestrahlen des mindestens einen Bereichs kann lokal in dem zuvor erwärmten Bereich erfolgen (also nur ihn erfassen) oder über den Bereich hinausgehend vorgenommen werden, so dass beispielsweise jeweils mindestens die Hälfte oder mindestens drei Viertel einer Druckseite und/oder einer Saugseite der Schaufel mit Partikeln bestrahlt werden.
  • Der mindestens eine Bereich kann beispielsweise eine abströmseitige Ecke einer Schaufelspitze, eine anströmseitige Ecke einer Schaufelspitze, mindestens einen Abschnitt einer Anströmkante und/oder mindestens einen Abschnitt einer Abströmkante umfassen. Vorzugsweise erstreckt er sich über höchstens 25% oder 10% oder sogar höchstens 5% einer Oberfläche der Saugseite und/oder der Druckseite der Schaufel.
  • Die Schaufel kann eine Leit- oder eine Laufschaufel sein. Sie kann insbesondere eine von einer Vielzahl von Laufschaufeln einer Blisk sein; in diesem Fall ist das Nachbehandlungsverfahren besonders vorteilhaft, weil damit ein Verlust sogar der ganzen Blisk vermieden werden kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahrens erfolgen das lokale Erwärmen und das Bestrahlen mit Partikeln vor einem (erstmaligen oder erneuten) Einbau der Schaufel bzw. der zugehörigen Blisk in die Strömungsmaschine. Die Schaufel bzw. Blisk kann dabei zuvor aus der Strömungsmaschine ausgebaut werden bzw. worden sein (z.B. im Rahmen eines Wartungsprozesses), oder das Nachbehandlungsverfahren kann als Nachbehandlung Teil eines Fertigungsverfahrens sein, mit dem die Schaufel bzw. Blisk hergestellt wird.
  • Alternativ kann die Schaufel beim lokalen Erwärmen und/oder beim Bestrahlen des mindestens einen Bereichs in der Strömungsmaschine angeordnet sein. Insbesondere kann das Nachbehandlungsverfahren Teil eines Wartungsprozesses für die Strömungsmaschine sein. Die oben genannte zielgerichtete lokale Erwärmung ist in diesem Falle besonders vorteilhaft, weil dadurch eine Erwärmung eines zur Schaufel gehörigen Ringraums vermieden werden kann.
  • Der mindestens eine Bereich der Schaufel kann insbesondere im Bereich einer Spitze der Schaufel angeordnet sein, beispielsweise in einem Abschnitt einer Ecke der Schaufelspitze. Er kann eine Verformung im Vergleich zu einer Soll-Form der Schaufel aufweisen, beispielsweise eine Delle und/oder eine Verbiegung.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante umfasst ein erfindungsgemäßes Nachbehandlungsverfahren ein Bestimmen des mindestens einen Bereichs durch ein (vorzugsweise mindestens teilweise automatisches) Erfassen, Lokalisieren und/oder Quantifizieren einer Verformung in dem mindestens einen Bereich (im Vergleich zu einer Soll-Form der Schaufel), beispielsweise mittels einer in einen zugehörigen Ringraum eingeführten Kamera und/oder einer Laserabtastung.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann ein Auswählen und/oder Einstellen eines Grades der lokalen Erwärmung (also einer Höhe einer erzeugten Temperatur) auf Grundlage einer Position und/oder eines Ausmaßes einer Verformung im mindestens einen Bereich umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Nachbehandlungsverfahren ein Auswählen und/oder Einstellen von Charakteristika und/oder zu generierender Geschwindigkeit verwendeter Partikel umfassen, beispielsweise jeweils auf Grundlage einer Position und/oder eines Ausmaßes einer Verformung im mindestens einen Bereich. Somit kann die Behandlung flexibel und optimal auf die jeweilige Schädigung abgestimmt werden.
  • Das Bestrahlen des mindestens einen Bereichs mit Partikeln kann mehrere Bestrahlungsphasen (während jeweiliger Zeitabschnitte) umfassen, die sich durch jeweilige Charakteristika der verwendeten Partikel und/oder deren Impuls (insbesondere die jeweils generierte Geschwindigkeit der Partikel) unterscheiden können. Die beim Bestrahlen (jeweils) verwendeten Partikel können im Wesentlichen gleichartig oder verschiedenartig ausgebildet sein. Auf diese Weise kann eine vorteilhafte Materialeigenspannung mittels der Bestrahlung in den mindestens einen Bereich sukzessive bzw. mittels einer optimierten Zusammensetzung der Partikelstrahlung besonders präzise eingebracht werden.
  • Insbesondere kann das Bestrahlen (zumindest in einer Bestrahlungsphase/ während eines Zeitabschnitts) mit Partikeln erfolgen, von denen mindestens 90% oder sogar mindestens 95% in Bezug auf Masse, Größe, Material und/oder geometrischen Formtyp gleichartig ausgebildet sind, also eine im Wesentlichen gleiche Masse bzw. Größe aufweisen bzw. aus demselben Material bestehen bzw. einem gemeinsamen geometrischen Formtyp (z.B. Kugeln oder Polyeder) zugehören.
  • Alternativ oder in einer (anderen) Bestrahlungsphase/ während eines (anderen) Zeitabschnitts kann das Bestrahlen mit einer Vielzahl von Partikeln erfolgen, von denen weniger als 90%, höchstens 80% oder sogar höchstens 65% in Bezug auf Masse, Größe, Material und/oder geometrischen Formtyp einander (im Wesentlichen) entsprechen.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsvarianten, bei denen mindestens ein Teil oder alle Partikel im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind. Auf diese Weise ist die Wirkung des Aufpralls unabhängig von einer jeweiligen Ausrichtung der einzelnen Partikel und daher besonders gut vorab zu bestimmen und (beispielsweise durch Generieren einer jeweiligen Partikelgeschwindigkeit) steuerbar.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahrens sind die beim Bestrahlen verwendeten Partikel sämtlich oder zum Teil als Glasperlen ausgebildet. Diese Variante erlaubt insbesondere eine einfache und zuverlässige Herstellung der benötigten Partikel in der gewünschten geometrischen Form und Größe (und damit Masse). Bei anderen Ausführungsformen können die zum Bestrahlen verwendeten Partikel auch aus anderen Werkstoffen, wie Keramik, Metallen oder Kunststoffen ausgebildet sein, wie insbesondere auch aus dem gleichen oder überwiegend gleichen Metall wie das bestrahlte Werkstück. Auch die Verwendung einer Mischung von Partikeln aus verschiedenen Werkstoffen ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich möglich.
  • Das Nachbehandlungsverfahren kann ein mindestens teilweises Korrigieren einer Schaufelform in dem mindestens einen Bereich umfassen, das vorzugsweise vor dem lokalen Erwärmen vorgenommen wird, so dass ein Einfluss der Korrektur auf die Materialeigenspannung berücksichtigt bzw. wieder behoben werden kann.
  • Alternativ kann die eine Verformung (im Vergleich zu einer Soll-Form der Schaufel) in dem mindestens einen Bereich der Schaufel belassen werden. In diesem Falle wird also durch die Beeinflussung der Materialeigenspannung nur die nachteilige Wirkung einer Verformung behoben oder zumindest reduziert. Dies ist insbesondere bei einer in der Strömungsmaschine angeordneten (montierten) Schaufel vorteilhaft, weil diese dort für die Realisierung einer Formkorrektur schwer zugänglich sein kann.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es versteht sich, dass einzelne Elemente und Komponenten auch anders ausgebildet bzw. kombiniert auftreten können als dargestellt.
  • Es zeigt schematisch
    • 1: einen Abschnitt einer Blisk mit geschädigten Schaufeln.
  • In 1 ist ein Abschnitt einer Blisk 1 dargestellt, der zwei Schaufeln 10 umfasst. Der Abschnitt ist dabei von einer stromabwärtigen Seite aus gezeigt, die Blickrichtung auf das Bild ist also entgegen einer vorgesehenen Strömungsrichtung und auf die Abströmkanten der Schaufeln 10 gerichtet.
  • Eine oder mehrere Schaufeln 10 weisen jeweils Bereiche 11 auf, in denen sie verformt sind, also von einer Idealform und/oder ihrer ursprünglichen Form abweichen. Im dargestellten Beispiel stellen jeweils Umgebungen der abströmseitigen Schaufelspitzen 13 derartige verformte Bereiche dar, die eine Materialermüdung signifikant begünstigen und dadurch die Belastbarkeit der jeweiligen Schaufel erheblich reduzieren. Alternativ könnte lediglich eine der Schaufeln derart verformt sein, und/oder an einzelnen oder mehreren der Schaufeln könnte eine Umgebung der anströmseitigen Schaufelspitze 12, mindestens ein Abschnitt der Anströmkante 14 und/oder mindestens ein Abschnitt der Abströmkante 15 und/ oder mindestens einen radialen äußeren Abschnitt 16 der Schaufelspitze („Gehäuseschnitt“ oder. „Tip-Schnitt“) derartige verformte Bereiche darstellen (nicht dargestellt).
  • Damit die Blisk 1 trotz der Verformung(en) (weiter)verwendet werden kann, werden die Bereiche 11 der Schaufeln erfindungsgemäß lokal erwärmt (beispielsweise mittels Induktion und/oder unter Verwendung eines Gasbrenners und/oder mittels wenigstens eines Wärmepads) und danach mit Partikeln (vorzugsweise Glasperlen) bestrahlt, so dass eine Materialeigenspannung der Schaufeln 10 in den Bereichen 11 beeinflusst und dadurch eine Materialfestigkeit bzw. Materialermüdungsresistenz erhöht wird.
  • Die Verformungen der Bereiche 11 in den Schaufeln 10 können dabei (vorzugsweise vor der Bestrahlung) beseitigt werden. Dadurch kann ein besonders guter Festigkeitszustand der Schaufeln (wieder)hergestellt werden.
  • Alternativ können die Verformungen der Bereiche 11 beibehalten werden. Durch die erfindungsgemäße Beeinflussung der Materialeigenspannung können die nachteiligen Auswirkungen der Verformungen dennoch behoben oder zumindest vermindert werden, so dass die Blisk 1 dann trotz der Schädigungen verwendet werden kann.
  • Diese Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Nachbehandlungsverfahrens ist insbesondere bei eingebauter Blisk und bei für eine Korrektur der Form bei einem schwer zugänglichem geschädigten Bereich 11 vorteilhaft.
  • Die lokale Erwärmung (z. B. mittels Induktion) ermöglicht vorteilhaft eine besonders zielgerichtete Erhitzung der Bereiche 11. Insbesondere kann damit eine nachteilige Erwärmung des Ringraums 2 und damit nicht geschädigter Blisk- insbesondere Schaufelbereiche minimiert werden.
  • Offenbart ist ein Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine. Es umfasst ein Beeinflussen einer Materialeigenspannung mindestens eines Bereichs 11 einer Schaufel 10 der Strömungsmaschine. Der mindestens eine Bereich 11 wird dabei lokal erwärmt und danach mit Partikeln bestrahlt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Blisk
    2
    Ringraum
    10
    Schaufel
    11
    Bereich der Schaufel 10
    12
    anströmseitige Ecke der Schaufelspitze
    13
    abströmseitige Ecke der Schaufelspitze
    14
    Anströmkante
    15
    Abströmkante
    16
    Radialer äußerer Abschnitt der Schaufelspitze („Gehäuseschnitt“ oder „Tip-Schnitt“)

Claims (10)

  1. Nachbehandlungsverfahren für Schaufeln einer Strömungsmaschine, das ein Beeinflussen einer Materialeigenspannung mindestens eines Bereichs (11) mindestens einer Schaufel (10) mittels lokalen Erwärmens sowie mittels eines darauffolgenden Bestrahlens des mindestens einen Bereichs (11) mit Partikeln umfasst.
  2. Nachbehandlungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Erwärmen mittels Induktion und/oder mittels eines Gasbrenners und/oder mittels wenigstens eines Wärmepads erfolgt.
  3. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Bestrahlen mit Partikeln lokal in dem mindestens einen Bereich erfolgt oder über den Bereich hinausgehend vorgenommen wird.
  4. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestrahlen - mindestens in einem Zeitabschnitt mit Partikeln erfolgt, von denen mindestens 90% oder sogar mindestens 95% in Bezug auf Masse, Größe, Material und/oder geometrischen Formtyp gleichartig ausgebildet sind und/oder - mindestens in einem Zeitabschnitt mit Partikeln erfolgt, von denen weniger als 90%, höchstens 80% oder sogar höchstens 65% in Bezug auf Masse, Größe, Material und/oder geometrischen Formtyp einander entsprechen.
  5. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Beibehalten einer Verformung der Schaufel in dem mindestens einen Bereich (11) umfasst.
  6. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das ein mindestens teilweises Korrigieren einer Schaufelform in dem mindestens einen Bereich (11) umfasst.
  7. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaufel (10) beim lokalen Erwärmen und/oder Bestrahlen in der Strömungsmaschine angeordnet ist.
  8. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das lokale Erwärmen und das Bestrahlen des mindestens einen Bereichs (11) mit Partikeln vor einem Einbau der Schaufel (10) in die Strömungsmaschine erfolgt.
  9. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Bereich eine abströmseitige Ecke (13) einer Schaufelspitze, eine anströmseitige Ecke (12) einer Schaufelspitze, mindestens einen Abschnitt einer Anströmkante (14) und/ oder mindestens einen Abschnitt einer Abströmkante (15) und/ oder mindestens einen radialen äußeren Abschnitt (16) der Schaufelspitze umfasst.
  10. Nachbehandlungsverfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schaufel (10) Teil einer Blisk (1) ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020124402A1 (en) * 2000-11-16 2002-09-12 Snecma Moteurs Method for extending the life of attachments that attach blades to a rotor
US20090094829A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 United Technologies Corporation Method for ultrasonic peening of gas turbine engine components without engine disassembly
DE102008010847A1 (de) * 2008-02-25 2009-08-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Kugelstrahlverfestigen von Bliskschaufeln
EP2267278A2 (de) * 2009-06-25 2010-12-29 Hitachi, Ltd. Turbinenrotorschaufel mit gehärtetem Bereich
EP2520762A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-07 United Technologies Corporation Schweißen von vollständig mit Laufschaufeln versehenen Rotoren aus Ti-6246
WO2014116326A2 (en) * 2013-01-10 2014-07-31 United Technologies Corporation Dmz fracture boundary limit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020124402A1 (en) * 2000-11-16 2002-09-12 Snecma Moteurs Method for extending the life of attachments that attach blades to a rotor
US20090094829A1 (en) * 2007-10-15 2009-04-16 United Technologies Corporation Method for ultrasonic peening of gas turbine engine components without engine disassembly
DE102008010847A1 (de) * 2008-02-25 2009-08-27 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren und Vorrichtung zum Kugelstrahlverfestigen von Bliskschaufeln
EP2267278A2 (de) * 2009-06-25 2010-12-29 Hitachi, Ltd. Turbinenrotorschaufel mit gehärtetem Bereich
EP2520762A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-07 United Technologies Corporation Schweißen von vollständig mit Laufschaufeln versehenen Rotoren aus Ti-6246
WO2014116326A2 (en) * 2013-01-10 2014-07-31 United Technologies Corporation Dmz fracture boundary limit

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110877295A (zh) * 2019-11-13 2020-03-13 中国航发南方工业有限公司 叶片盘湿喷丸的加工方法和叶片盘
CN110877295B (zh) * 2019-11-13 2021-08-06 中国航发南方工业有限公司 叶片盘湿喷丸的加工方法和叶片盘

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