DE2101413A1

DE2101413A1 - Electron beam butt welding of turbine blades - avoiding stress-forming grooves

Info

Publication number: DE2101413A1
Application number: DE19712101413
Authority: DE
Inventors: Hans Dr.; Gold Helmuth; 8500 Nürnberg; Vitzethum Helmut 8501 Altenfurt Lamatsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-01-13
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1972-08-03

Abstract

Two weld seams are generated in the same plane running from the outside in opposite directions, so that their ends overlap in the centre region of the blade profile. To avoid formation of notches at the seam ends, the depth of welding is gradually reduced from the centre of the profile to the end, where it is only superficial.

Description

Verfahren zum Stumpfverschweißen von metallischen Werkstücken mittels Elektronenstrahlen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Stumpfverschweißen von metallischen Werkstücken mittels Elektronenstrahlen.Process for butt welding of metallic workpieces by means of Electron Beams The invention relates to a method of butt welding of metallic workpieces by means of electron beams.

Beim Elektronenstrahlschweißen von Metallteilen entsteht am Austritt der Naht aus dem Werkstück verfahrensbedingt eine Kerbe.When electron beam welding metal parts, this occurs at the exit the seam from the workpiece is a notch due to the process.

Diese kann durch Anlegen von Hilfematerial aus dem Werkstück in dieses Hilfsmaterial hinein verlegt werden. Bei in Schweißrichtung veränderlichen Profilen der Metallteile, z.3. urbinenschaufelprofile, ist ein kerbfreier Abschluß der Naht auf diesem Wege ohne. erheblichen Zusatzaufwand nicht zu erreichen, da am Übergang Werkstück Hilfsmaterial trotzdem Kerben auftreten. Eine Abhilfsmöglichkeit wäre das genaue, formschlüssige Anpassen des Hilfsmaterials an das Werkstück. Diese Verfahrensweise ist sehr kostspielig und führt außerdem zum Festschweißen des Rilfamaterials an das Werkstück, so daß das Hilfsmaterial mit erheblichen Aufwand wieder entfernt werden muß Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Stupfversohweißen von metallischen Werkstücken mittelt Elektronenstrahlen zu entwickela, bei dem die oben genannten Schwierigkeiten nicht mehr auftreten.This can be done by placing help material from the workpiece into it Auxiliary material can be laid inside. For profiles that change in the welding direction the metal parts, e.g. 3. turbine blade profile, is a notch-free end of the seam this way without. Significant additional effort cannot be achieved because of the transition Workpiece auxiliary material still notches occur. One workaround would be the exact, form-fitting adaptation of the auxiliary material to the workpiece. This procedure is very costly and also leads to the welding of the rilfamaterial the workpiece, so that the auxiliary material is removed again with considerable effort The present invention is based on the object of a method for butt welding of metallic workpieces transmits electron beams in which the difficulties mentioned above no longer occur.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Schweißebene zwei entgegengesetzt verlaufende und mit den Enden sich überlappende Schweißnähte gelegt werden, wobei zum Zwecke der Vermeidung von Kerbenbildungen beim Beenden Jeder Schweißnaht der Schweißvorgang 80 geateuert wird, daß die Schweißtiefe gegen Ende Jeder Schweißnaht derart reduziert ist, daß durch den Elektronenstrahl beim Überschreiten der Jeweiligen äußeren Werkstückbegrenzung keine Kerbe in das Werkstück eingebrannt wird.According to the invention the object is achieved in that in the welding plane two oppositely running weld seams with overlapping ends be laid, with the purpose of avoiding notching when exiting Each weld seam of the welding process 80 is controlled so that the welding depth counteracts The end of each weld is reduced in such a way that through the electron beam when exceeding the respective outer workpiece limit, do not make a notch in the Workpiece is burned in.

Vorteilhafterweise erfolgt die Steuerung des Schweißvorganges durch Ablenkbewegungen des Elektronenstrahls, wobei die Werkstücke in fester Position gehalten werden.The welding process is advantageously controlled by Deflection movements of the electron beam, with the workpieces in a fixed position being held.

Am Beispiel des Stumpfschweißens von Turbinenschaufeln und anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.Using the example of butt welding of turbine blades and using The invention is explained in more detail in the drawing.

Es zeigen: Fig. 1 im Schnitt den Verlauf der Schweißtiefe beim Stumpfverschweißen von Turbinenschaufeln gemäß der Erfindung, Fig. 2 in schematischer Darstellung die Steuerung des Ablenkstromes für den Elektronenstrahl beim Schweißvorgang gemäß Fig. 1, Fig. 3 in schematischer Darstellung die Steuerung des Elektronenstrahistromes beim Schweißvorgang gesäß Fig. 1.They show: FIG. 1, in section, the course of the welding depth during butt welding of turbine blades according to the invention, FIG. 2 in a schematic representation Control of the deflection current for the electron beam during the welding process according to FIG. 1, Fig. 3 in a schematic representation of the control of the electron beam flow during the welding process according to Fig. 1.

In Fig. 1 ist im Schnitt der Verlauf der Schweißtiefe beim Stumpfschweißen von Turbinenschaufeln mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Die Pfeile versinnbildlichen die Elektronenstrahlrichtung. Die Schweißrichtung liegt in der Zeichenebene. Die Schaufelprofile 3 werden so verschweißt, daß zwei Schweißnähte 1 und 2 in der gleichen Querschnlttsebene in entgegengesetzten Richtungen gezogen werden, die sich etwa in der Mitte des Schaufelprofils 3 mit den Enden überlappen.In Fig. 1, the course of the welding depth during butt welding is in section of turbine blades by means of the method according to the invention. the Arrows symbolize the direction of the electron beam. The welding direction is in the drawing plane. The blade profiles 3 are welded so that two welds 1 and 2 drawn in the same cross-sectional plane in opposite directions which overlap with the ends approximately in the middle of the blade profile 3.

Au! diese Weise wird das Entstehen von Einbrandkerben an der Elektronenstrahlaustrittsseite der Schaufel vermieden. Vorteilhafterweise werden die Schweißnähte 1 und 2 bei stillstehendem Werkstück durch reine Ablenkbewegungen des Elektronenstrahls ausgeführt. Zu diesem Zweck wird der Elektronenstrahl durch Steuerung des Ablenkstromes 1A in Abhängigkeit von der Zeit t (Fig.2) aus seiner Ausgangsposition I in Richtung Position II in Bewegung gesetzt. Durch Steuerung des Ablenkstromes IA wandert der Elektronenstrahl aus seiner Ausgangsposition I außerhalb des Profils mit einer entsprechenden Geschwindigkeit etwa bis zur Mitte des Profils und springt dann schnell in eine Position II außerhalb und auf der anderen Seite des Profils. Durch diese Maßnahme wird die Schweißtiefe der Schweißnaht 1 etwa von der Mitte des Profils an derart reduziert, daß sie gegen Ende des Profils praktisch nur noch oberflächlich ist. Anschließend wird der gleiche Vorgang in umgekehrter Richtung von Position II nach Position I wiederholt und eine zweite Schweißnaht 2 gezogen.Ow! this will cause undercuts to appear on the electron beam exit side the shovel avoided. Advantageously, the welds 1 and 2 are at a standstill Workpiece executed by pure deflection movements of the electron beam. To this Purpose becomes the electron beam by controlling the deflection current 1A as a function from time t (Fig. 2) from its starting position I in the direction of position II in Movement set. The electron beam travels by controlling the deflection current IA from its starting position I. outside the profile with a corresponding Speed about to the middle of the profile and then quickly jump into one Position II outside and on the other side of the profile. By this measure the welding depth of the weld seam 1 is approximately from the center of the profile on in such a way reduced that it is practically only superficial towards the end of the profile. Then the same process is carried out in reverse from position II to Repeated position I and drawn a second weld seam 2.

Die Schweißnähte 1 und 2 überlappen sich. Pür die Stromsteuerung IE des Elektronenstrahls ist bei diesem Verfahren nur die in Fig. 3 angedeutete Ein-Aus-Punktion erforderlich.The welds 1 and 2 overlap. For the current control IE of the electron beam is only the on-off puncture indicated in FIG. 3 in this method necessary.

Bei diesem Verfahren können die Turbinenschaufeln in kleinen, auswechselbaren Kumern unter den Elektronenstrahl gebracht werden, die nur Spannvorrichtungen zum Fixieren der Teile, aber keine Besegungaeinrichtungen enthalten. Es können damit sehr kurze Taktzeiten erreicht werden.In this process, the turbine blades can be made into small, replaceable ones Kumern are brought under the electron beam, the only jigs to the Fixing of the parts, but no occupancy equipment included. It can with it very short cycle times can be achieved.

2 Patentans#rüche 3 Figuren2 patent claims 3 figures

Claims

Claims 1. Method for welding metallic workpieces by means of electron beams, characterized in that two in the welding plane opposing weld seams with overlapping ends (1, 2), with the purpose of avoiding notch formation when finishing Each weld seam the welding process is controlled so that the welding depth counteracts The end of each weld seam (1, 2) is reduced in such a way that by the electron beam no notch in the workpiece when the respective workpiece limit is exceeded is burned in.

2. The method according to claim 1, characterized in that the welding process is controlled by deflection movements of the electron beam and that thereby the workpiece be held in a fixed position.