DE19622584C1

DE19622584C1 - Füllkörper für eine Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen

Info

Publication number: DE19622584C1
Application number: DE1996122584
Authority: DE
Inventors: Josef Reischl
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2016-06-06

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllkörper für eine Reparatur von Fehlstellen in Bauteil oberflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Die Reparatur lokal beschädigter Bauteile ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Austausch des Bauteils durch ein neu hergestelltes, mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden wäre. Dies ist insbesondere bei Schaufeln von Strömungs maschinen der Fall, die prinzipbedingt der Erosion ausgesetzt sind. Im besonderen Maße trifft dies auf die Beschaufelung von Turbostrahltriebwerke für Flugzeuge zu, bei welchen die Partikelerosion zu Fehlstellen in der Oberfläche des Bauteils oder in dessen Schutzschicht führt.

Ein geeignetes Reparaturverfahren zur Beseitigung derartiger Oberflächenfehler bzw. -schäden ist in der Patentschrift DE 44 11 680 C1 offenbart. Hierbei wird mittels eines Werkzeuges eine Vertiefung unter Ausräumung der Fehlstelle in das Bauteil einge arbeitet, ein paßgenauer Füllkörper in die Vertiefung eingesetzt und mit dem Bauteil verbunden. Daraufhin wird der Füllkörper konturgetreu an die Bauteiloberfläche angeglichen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß auch herstellungsbedingte Werk stoffehler, wie beispielsweise Gußporen, beseitigt werden können, so daß der Aus schuß bei der Bauteilherstellung reduziert werden kann.

Hiervon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Füllkörper anzugeben, mit welchem ein Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen in Bauteilober flächen einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen nietähnlichen Füllkörpers ein einfacher und schneller Verschluß ausgebohrter Fehlstellen möglich ist. Die in der Regel durch Ausbohren geschaffenen zylindrischen Vertiefungen, die an Stelle der Fehlstelle in das Bauteil eingearbeitet wurden, können dabei als das Bauteil durchstoßend oder als Sackloch ausgeführt sein. Der nietähnliche Füllkörper wird mit seinem Schaft in die Bohrung eingesetzt bis der sich konisch erweiternde Kopf am Rand des Bohrloches aufsitzt. Die Länge des Schaftes ist auf die zu verschließende Vertiefung abgestimmt und bildet mit dieser eine Preß- oder Übergangspassung, so daß der Füllkörper in der Vertiefung eine definierte und feste Lage einnimmt. Zwischen Fußteil und Kopf bildet der Schaft einen ringförmigen Lötspalt aus, welcher das Lötgut aufnimmt. Danach wird eine Lötpaste in den Spalt zwischen dem Rand der zylindrischen Vertiefung und dem herausragenden Kopf des Füllkörpers aufgetragen, welche nach Erhitzung über eine oberflächenseitige Öffnung des Lötspaltes im Kopf des Füllkörpers aufgrund der Kapillarwirkung in den Lötspalt fließt und diesen am gesamten Umfang ausfüllt. Da der Schaft an seinem dem Kopf abgewandten Ende mit seinem eingepaßten Fußteil den Lötspalt nach unten abschließt, wird vermieden, daß das gesamte Lotgut fußseitig wieder heraussackt. Somit wird das Lötgut dort zurückgehalten wo es hin gehört, nämlich in den ringförmigen Lötspalt zwischen der Wandung des ausgebohrten Bauteils und dem Schaft des Füllkörpers. Nach vollzoge ner Lötung kann der noch überstehende Kopf und gegebenenfalls der Schaft des Füll körpers abgetrennt und an die Oberfläche des Bauteils konturgetreu angeglichen wer den.

Niete können durch einfache Modifikation - einarbeiten des Lötspaltes und der ober flächenseitigen Öffnung des Kopfes - hergestellt und als Füllkörper verwendet wer den, wodurch sich die Reparatur eines Bauteils rationalisieren läßt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 9.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnah me auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Füllkörpers, welcher in die ausge bohrte Fehlstelle eines Bauteils eingesetzt ist,

Fig. 2a eine Ansicht des nietähnlichen Füllkörpers nach Fig. 1 auf den Schaft desselben,

Fig. 2b eine Ansicht des Füllkörpers nach Fig. 2a mit zwei diametral gegenüberliegenden Ausschnitten und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Füllkörper mit gegenüber dem Schnitt nach Fig. 1 achsparallel versetzter Schnittführung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten reparaturbedürftigen Bauteil 1 handelt es sich um ein Schaufelblatt einer Strömungsmaschine mit der Bauteildicke b. Die gestrichelt darge stellte Fehlstelle F wurde durch Fremdkörpereinschlag verursacht und ist bereits durch Einarbeiten einer Vertiefung 2 herausgearbeitet worden. Die Vertiefung 2 ist als eine durchdringende Bohrung mit dem Durchmesser D ausgeführt. In diese zylin drische Vertiefung 2 ist ein nietförmiger Füllkörper 3 bestehend aus einem Schaft 4 und einem konusförmigen Kopf 5, eingesetzt. Die Schaftlänge 1 ist hier etwa so groß wie die Bauteildicke b ausgeführt, so daß der mit der kegeligen Mantelfläche M des Kopfes 5 auf dem Rand 6 der Vertiefung 2 aufsitzende Füllkörper 3 mit seinem Schaft 4 im wesentlichen die Vertiefung 2 ausfüllt. Sollte der Schaft 4 mit seinem jenseits des Kopfes 5 gelegenen Ende aus der Vertiefung 2 herausragen so muß das heraus ragende Teil bei der späteren Endbearbeitung gegebenenfalls mit der Oberfläche des Bauteils 1 plangearbeitet werden.

Zum Fügen des Füllkörpers 3 mit dem Bauteil 1 ist Hochtemperatur-Vakuumlöten vorgesehen, wozu konzentrisch zum Rand 6 eine Lötmasse in den Spalt zwischen Kopf 5 und Bauteil 1 aufgebracht wird. Um eine möglichst großflächige Verlötung des Bauteils 1 mit dem Füllkörper 3 zu erreichen ist zur Aufnahme der Lötmasse 7 längs des Schaftes 4 ein ringförmiger, koaxialer Lötspalt von axialer und radialer Ausdehnung am Umfang des Schaftes 4 ausgebildet. Dieser Lötspalt 8 ist nach außen hin einerseits durch das Aufsitzen der kegelförmigen Mantelfläche M auf dem Rand 6 und andererseits, jenseits des Kopfes 5, durch ein am Ende des Schaftes 4 ausgebilde tes Fußteil 9 abgesperrt. Das Fußteil 9 bildet mit der zylindrischen Vertiefung 2 eine dichte Preß- oder Übergangspassung. Um ein Eintreten der Lötmasse 7 in den Löt spalt 8 bei Erwärmung zu ermöglichen, weist der Kopf 5, wie in den Fig. 2a und 3 zu erkennen, eine als segmentförmiger Ausschnitt ausgeführte Ausnehmung 10 auf. Die Schnittführung der achsparallel gelegenen Schnittebene E ist dabei derart gewählt, daß diese zur Längsachse A des Füllkörpers 3 einen parallelen Abstand a aufweist, der innerhalb des Durchmessers D des Schaftes 4 liegt. Idealerweise tangiert die Schnitt ebene E die weiter innen am Schaft 4 gelegene Umfangsfläche U des Lötspaltes 8, so daß die Lötmasse 7 über einen segmentförmigen Spalt zwischen Rand 6 und Kopf 5 in den Lötspalt 8 eintreten und sich durch Kapillarwirkung in diesen verteilen kann, wie dies in Fig. 3 durch die Pfeile dargestellt wird. Um ein Durchsacken der Lötmasse 7 am anderen Ende des Schaftes 4 zu vermeiden, schließt der Lötspalt 8 wie bereits ge schildert mit dem eingepaßten Fußteil 9 ab. Jedoch weist dieses an seinem Umfang eine segmentförmige Unterbrechung 11 zur Entlüftung des Lötspalts auf. Vorliegend wird die Öffnung 11 durch die achsparallele Schnittführung bei der Herstellung der Ausnehmung 10 geschaffen.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b unterscheidet sich vom Füllkörper 3 nach Fig. 2a durch eine zweite Ausnehmung 10 zur oberflächenseitigen Öffnung des Lötspaltes 8, wobei die zweite Ausnehmung 10 der ersten Ausnehmung 10 diametral gegenüberliegt. Durch diese zusätzliche Öffnung ergibt sich eine bessere Verteilung der Lötmasse 7 im Lötspalt 8. Durch die Schnittführung ergibt sich ebenfalls eine zweite Unterbrechung 11 am Fußteil 9.

Claims

1. Füllkörper (3) für eine Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen, wobei die Fehlstellen (F) an der Oberfläche (O) von Bauteilen (1) repariert werden, indem eine Vertiefung (2) anstelle der Fehlstelle (F) in das Bauteil (1) eingearbeitet, ein paßgenauer Füllkörper (3) in die Vertiefung (2) eingesetzt und mit dem Bauteil (1) verlötet sowie der aus der Bauteiloberfläche (O) herausragende Teil des Füllkör pers (3) an die Bauteiloberfläche (O) konturgetreu angeglichen wird, dadurch ge kennzeichnet, daß

- der Füllkörper (3) eine nietähnliche Kontur mit einem konisch verlaufenden Kopf (5) und einem zylindrischen Schaft (4) aufweist,
- der Schaft (4) an seinem dem Kopf (5) abgewandten Ende ein Fußteil (9) aufweist, das mit der zylindrischen Vertiefung (2) eine Preß- oder Über gangspassung bildet,
- der Schaft (4) zwischen Fußteil (9) und Kopf (5) zur Ausbildung eines, ein Lötgut (7) aufnehmenden, ringförmigen Lötspalt (8), zwischen Schaft (4) und Bauteil (1) einen gegenüber dem Fußteil (9) geringeren Durchmesser aufweist und
- der Kopf (5) zur oberflächenseitigen Öffnung des Lötspaltes (8) eine Aus nehmung (10) aufweist.

2. Füllkörper (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) des Füllkörpers (3) durch einen segmentförmigen Abschnitt des Kopfes (5) gebildet wird, der durch einen Schnitt (E) durch den Kopf (5) entsteht, dessen Schnittebene (E) den Umfang des durchmesserreduzierten, zwischen Kopf- und Fußteil liegenden Schaftabschnittes tangiert.

3. Füllkörper (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (3) zwei bezüglich der Längsachse (A) diametral gegenüberliegende Ausnehmungen (10) aufweist.

4. Füllkörper (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh mungen (10) aus dem Fußteil (9) ein segmentförmiges Teil herausschneiden, welches die Passung zum Bauteil (1) in einem Winkelabschnitt unterbricht.

5. Füllkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußteil (9) eine Unterbrechung (11) aufweist, welche den Lötspalt (8) zwi schen Schaft (4) und Bauteil (1) fußseitig öffnet.

6. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff des Füllkörpers (3) dem des Bauteils (1) entspricht.

7. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Schaftlänge (4) maximal der Tiefe der Vertiefung (2) entspricht.

8. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser des Schaftes (4) im Bereich des Lötspaltes (8) einige Zehntel mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 mm geringer ist, als der Durch messer des Fußteiles (9).

9. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der den Lötspalt (8) ausbildende Schaftabschnitt zwischen Fußteil (9) und Kopf (5) sich mindestens über 2/3 der Schaftlänge (1) erstreckt.