DE4031173A1 - Verfahren zum herstellen von turbinenscheiben aus zwei legierungen - Google Patents

Description

Die vorliegende Anmeldung steht in Beziehung zu einer am gleichen Tage eingereichten anderen deutschen Patentanmel­ dung (Anwaltsaktenzeichen 12 834.7-13DV-10 058), für die die Priorität der US-Patentanmeldung Serial No. 4 17 096 vom 4. Oktober 1989 beansprucht wird.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Herstellen von Teilen aus mehreren Legierungen, und sie be­ zieht sich mehr im besonderen auf ein Verfahren zum Her­ stellen von Scheiben für Gasturbinentriebwerke aus zwei Legierungen.

In Gasturbinen rotieren Scheiben, die Turbinenschaufeln tragen, bei hohen Geschwindigkeiten in einer Umgebung er­ höhter Temperatur. Die erhöhte Triebwerkseffizienz und Leistungsfähigkeit des Triebwerks erfordern fortgeschrit­ tene Gasturbinentriebwerke, die bei noch höheren Temperatu­ ren arbeiten. Die von den Scheiben dieser Triebwerke ange­ troffenen Temperaturen können an ihrem äußeren oder Randab­ schnitt etwa 815°C oder höher sein, während die Temperatu­ ren am inneren oder Nabenabschnitt üblicherweise geringer sind, zum Beispiel in der Größenordnung von etwa 540°C. Die unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Temperaturen, denen die verschiedenen Abschnitte der Scheiben ausgesetzt sind, erfordern unterschiedliche Kombinationen von mechani­ schen Eigenschaften. Der Randteil für hohe Temperatur muß eine zeitabhängige Beständigkeit gegenüber Ermüdungsriß­ wachstum während einer Haltezeit, sowie eine zeitabhängige Kriechbeständigkeit haben, während der stark unter Spannung stehende Nabenabschnitt eine hohe Zerreißfestigkeit bei re­ lativ mäßigen Temperaturen und eine Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum haben muß. Der Nabenabschnitt muß auch eine hohe Beständigkeit gegen niederzyklisches Ermüden auf­ weisen, um eine Lebensdauer der Komponente sicherzustellen.

Wegen dieser unterschiedlichen Anforderungen bezüglich der mechanischen Eigenschaften der separaten Scheibenabschnitte und der extremen Temperaturgradienten längs dem Radius ei­ ner Turbinenscheibe ist es schwierig, wenn nicht unmöglich, daß eine einzelne Legierung die Anforderungen sowohl für den Naben- als auch den Randbereich einer Turbinenscheibe derart erfüllt, wie sie in einem Triebwerk fortgeschritte­ ner Art eingesetzt wird. So haben zum Beispiel viele ge­ schmiedete Legierungen auf Nickelbasis ausgezeichnete nie­ derzyklische Zug- und Ermüdungseigenschaften, doch eine recht begrenzte Kriech-Bruchfestigkeit oder Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum bei einer Haltezeit, während andere Legierungen auf Nickelbasis eine ausgezeichnete Kriech-Bruchfestigkeit, aber geringe Zug- und Ermüdungsei­ genschaften haben.

Eine Lösung zum Erreichen der höheren Betriebstemperaturen, die in diesen wirksameren und leistungsfähigeren fortge­ schrittenen Triebwerken erforderlich sind, besteht darin, das Gewicht der Scheibe zu erhöhen, um die Spannungshöhen zu vermindern, wenn die eingesetzte Legierung metallurgisch stabil ist und bei der erwünschten hohen Temperatur nicht zur Beschädigung neigt. Diese Lösung ist unbefriedigend für ein Flugzeug wegen der unerwünschten Zunahme des Ge­ wichtes des Systems, das die Vorteile der erhöhten Leistung und Wirksamkeit beeinträchtigt.

Eine andere Lösung besteht darin, eine Scheibe aus zwei Le­ gierungen zu benutzen, bei der verschiedene Legierungen in den verschiedenen Abschnitten der Scheibe eingesetzt wer­ den, und dies in Abhängigkeit von den erwünschten Eigen­ schaften. Die Scheibe hat einen Verbindungsbereich, in dem die verschiedenen Legierungen miteinander verbunden sind, um einen integralen Gegenstand zu bilden. Zahlreiche Mittel zum Herstellen von Scheiben aus zwei Legierungen sind vor­ geschlagen oder ausgewertet worden. Der Begriff "Verbindung", wie er in der vorliegenden Anmeldung benutzt wird, bezieht sich auf eine metallurgische Verbindung, bei der die verbundenen Teile durch das Schmelzen ihrer Metalle zusammengehalten werden oder bei der der Zusammenhalt durch ein drittes Metall erfolgt, wie im Falle einer Diffusions- Hartlötung oder -Schweißung, verglichen mit einer mecha­ nischen Verbindung, bei der die verbundenen Teile durch me­ chanische Teile, wie Bolzen oder Nieten, zusammengehalten werden. Die Verbindung und der Bereich des geänderten Me­ talles benachbart dazu werden als Verbindungsbereich be­ zeichnet.

Obwohl das Schmelzschweißen als eine Lösung vorgeschlagen worden ist, sind Superlegierungen auf Nickelbasis, derart, wie sie in Scheiben benutzt werden, in der erforderlichen Konfiguration schwierig zu schweißen.

Das Reibschweißen ist eine mögliche Alternative. Mit ver­ schiedenen Legierungen gibt es jedoch potentiell ein un­ gleichmäßiges Fließen, eine unangemessene Reinigung der Verbindung und ein beginnendes Schmelzen in der wärmebeein­ flußten Zone. Dieses Verfahren erfordert auch eine große Ausrüstung und spezielle Werkzeuge.

Eine andere Technik zum Verbinden von Teilen aus verschie­ denen Legierungen ist die des Diffusionsverbindens, wie sie auf Legierungen auf Nickelbasis angewandt wird. Dieses Ver­ fahren wird jedoch derzeit als nicht genügend zuverlässig angesehen, um Scheiben aus zwei Legierungen herzustellen.

Ein anderes Verfahren ist als Doppelguß oder das Gießen ei­ nes Abschnittes eines Gegenstandes, wie eines Randes, di­ rekt gegen einen anderen Abschnitt, wie eine geknetete oder geschmiedete Nabe, bekannt. Dieses Verfahren führt zu einer unakzeptablen mechanischen Verbindung, im Unterschied zu einer metallurgischen Verbindung. Die Tatsache, daß ein Ab­ schnitt des Gegenstandes notwendigerweise gegossen ist, verursacht, daß zumindest dieser Teil alle potentiell vor­ handenen Fehler eines Gußkörpers enthält, wie Inhomogenitä­ ten, Schrumpfungen, Einschlüsse und Porosität. Die Anwesen­ heit solcher Fehler ist unakzeptabel für ein mit hoher Ge­ schwindigkeit rotierendes Teil.

Eine weitere Fabrikationstechnik ist das heiß-isostatische Pressen. Diese Technik kann angewendet werden, um Pulver, das für einen Abschnitt einer Scheibe, wie die Nabe, be­ nutzt wird, zusammenzupressen und es auch mit dem anderen Abschnitt zu verbinden. In einer Variation des heiß- iso­ statischen Pressens von Pulvern werden zwei geknetete bzw. verformte Abschnitte in einer heiß-isostatischen Presse miteinander verschweißt. Diese Technik erfordert eine gas­ dichte Umhüllung, wie einen separaten Behälter, eine Schweißung oder Hartlötung, um die ausgesetzten Seiten der Verbindungsbereiche herum. Bei noch einer anderen Variation des Verfahrens zum heiß-isostatischen Pressen wird ein kreisförmiger Ring aus Pulver heiß-isostatisch zwischen zwei gekneteten bzw. verformten Teilen gepreßt. Der Nachteil des heiß-isostatischen Pressens ist jedoch der, daß Verunreinigungen, die vor dem heiß-isostatischen Pressen an der Verbindungsstelle vorhanden sind, dort ver­ bleiben.

Barren, die durch gemeinsames Strangpressen und gleicharti­ ges Schmieden (Isoschmieden) hergestellt sind, bei denen ein Kern aus einer Legierung und ein äußerer Teil aus einer anderen Legierung besteht, sind mit relativ geringen Schwierigkeiten hergestellt worden. Es ist jedoch viel zu­ sätzliche Forschung erforderlich, um Schmiedeverfahren zu entwickeln, um die genaue Anordnung und Gestalt der Grenz­ fläche zwischen den Legierungen zu kontrollieren.

Das Explosionsverschweißen ist benutzt worden, Kombinatio­ nen verschiedener Legierungen zu verschweißen. Dieser Pro­ zeß hat sich als brauchbar zum Aufbringen einer Legierung auf die Oberfläche einer anderen erwiesen. Ein solches Ver­ fahren ist jedoch derzeit unbrauchbar zum Verbinden von zwei Legierungen zu einer Scheibe, bei der die Konfigura­ tion des Verbindungsbereiches nicht geeignet ist für die Einführung der explosiven Energie zum Verbinden einer Nabe mit einem Rand.

Ein anderes Herangehen bestand im Herstellen einer Scheibe aus einer einzigen Legierung, wobei die verschiedenen Teile der Scheibe unterschiedliche Eigenschaften haben. In der US-PS 46 08 094 ist ein Verfahren zum Herstellen einer sol­ chen Turbinenscheibe beschrieben. Die Scheibe ist aus einer einzelnen Legierung hergestellt, die in verschiedenen Be­ reichen verschieden bearbeitet ist, um unterschiedliche me­ chanische Eigenschaften zu ergeben. Eine solche Scheibe un­ terliegt jedoch den Begrenzungen der eingesetzten einzigen Legierung. Alternativ kann eine Scheibe aus einer einzigen Legierung in verschiedenen Abschnitten einer Wärmebehand­ lung bei verschiedenen Temperaturen oder der gleichen Tem­ peratur für verschiedene Zeiten unterworfen werden. Eine solche differentielle Wärmebehandlung führt zu einer Scheibe mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften in verschiedenen Abschnitten. Die Scheibe ist jedoch nach wie vor Einschränkungen unterworfen aufgrund der Tatsache, daß nur eine einzige Legierung benutzt wird.

Die US-PS 39 40 268 schafft eine Lösung für Baueinheiten aus Turbinenscheibe und Schaufeln. Sie offenbart eine Scheibe aus pulverförmigem Metallmaterial, das mit einer Vielzahl radial nach außen gerichteter stromlinienförmiger Komponenten verbunden ist, die in einer Form angeordnet sind und während des heiß-isostatischen Pressens metallur­ gisch mit dem Scheibenelement verbunden werden. Während Schaufeln mit einer Scheibe eines anderen Materials verbun­ den werden können unter Benutzung des in der vorgenannten US-PS beschriebenen Verfahrens, ermangeln hybridartige oder Verbundstrukturen für Turbinenrotoren, die nach solchen Verfahren hergestellt sind, der Genauigkeit und der abmes­ sungsmäßigen Kontrolle zwischen benachbarten, stromlinien­ förmigen Komponenten. Eine solche Kontrolle ist erforder­ lich, um die erwünschte Gasströmung durch benachbarte Durchgänge der stromlinienförmigen Komponenten aufrechtzu­ erhalten, die an der Scheibe befestigt sind. Darüber hinaus ist die Lösung auf Probleme des Verbindens von Schaufeln mit einer Scheibe und nicht der Probleme des Verbindens ei­ ner Nabe mit einem Rand zur Bildung einer Scheibe gerich­ tet.

Das Konzept des Bildens eines Randabschnittes einer Scheibe mit einem groben Korn und eines zentralen Abschnittes einer Scheibe mit einem feinen Korn ist in dem NASA-Bericht Nr. CR-165224 "Development of Materials and Process Technology for Dual Alloy Disks" offenbart. Der Bericht weist darauf hin, daß der Randabschnitt der Scheibe aus pulverförmigem Metall durch dessen heiß-isostatisches Pressen gebildet wird. Der Nabenabschnitt der Scheibe wird dann mit Metall­ pulver gefüllt und in einem Behälter eingeschlossen. Der umgebende Randabschnitt und das pulverförmige Metall werden einem heiß-isostatischen Pressen ausgesetzt, um eine aus zwei Legierungen bestehende Turbinenscheibe herzustellen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues und verbessertes Verfahren zum Herstellen eines integralen Metallgegenstandes zu schaffen, der aus zwei oder mehr Le­ gierungen zusammengesetzt ist, wobei jede Legierung durch mindestens einen Verbindungsbereich mit einer anderen Le­ gierung verbunden ist, der im wesentlichen frei ist von Fehlern und eine Festigkeit hat, die mindestens so groß ist wie die der schwächeren Legierung.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens zum Herstellen eines in­ tegralen Metallgegenstandes, der aus verschiedenen Legie­ rungen zusammengesetzt ist, bei dem die Eigenschaften eines Teiles des Gegenstandes von denen im anderen Teil des Ge­ genstandes abweichen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens zum Ver­ binden einer separaten Nabe und eines separaten Reifentei­ les zu einer einzigen integralen Turbinenscheibe, wobei der Nabenabschnitt ein zähes, stark legiertes Material um­ faßt, um Festigkeit und Beständigkeit gegenüber einer nie­ derzyklischen Ermüdungsrißausbreitung zu maximieren, um eine lange Lebensdauer der Turbinenscheibe sicherzustellen und der Randabschnitt ein Material umfaßt, dessen Zusammen­ setzung und Gefüge die Kriechbeständigkeit und die Bestän­ digkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum während einer Halte­ zeit bei hoher Temperatur fördert.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Tur­ binenscheibe aus zwei Legierungen zu schaffen, die optimale Eigenschaften in jedem Scheibenabschnitt sowie einen Ver­ bindungsbereich dazwischen aufweist, der im wesentlichen frei ist von potentiell fehlerbeladenem Material.

Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines neuen und verbesserten Verfahrens zum Herstellen ei­ ner Scheibe für ein Gasturbinentriebwerk mit optimalen Zug- und Ermüdungseigenschaften im Nabenabschnitt und optimaler Kriechbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Ermüdungs­ rißwachstum während einer Haltezeit im Randabschnitt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein neues Verfahren zum Verbinden separater Teile aus Metallen mit verschie­ denen Zusammensetzungen und/oder verschiedenen mechanischen Eigenschaften durch ein Verbindungsverfahren im Festzustand offenbart, um einen einzelnen integralen Metallgegenstand herzustellen, dessen metallurgische Verbindungen zwischen den Metallteilen im wesentlichen fehlerfrei sind.

Im einzelnen hat ein diskretes Metallteil eine erste genau vorgeformte Grenzflächenoberfläche. Ein zweites diskretes Metallteil, das eine genau vorgeformte Grenzflächenoberflä­ che hat, die etwa der ersten vorgeformten Grenzflächenober­ fläche des ersten Teiles angepaßt ist, wird in Beziehung zu dem ersten Teil angeordnet, so daß die angepaßten Grenzflä­ chenoberflächen einander gegenüberliegen. Zusätzliche Me­ tallteile mit vorgeformten Grenzflächenoberflächen, die an die vorgeformten Grenzflächenoberflächen der vorhandenen Teile angepaßt sind, können hinzugefügt werden. So kann zum Beispiel ein drittes diskretes Teil mit einer genau vorge­ formten Oberfläche, die etwa an die zweite vorgeformte Oberfläche auf dem ersten Teil angepaßt ist, mit bezug auf die zweite vorgeformte Oberfläche des ersten Teiles ange­ ordnet werden. Die gegenüberliegenden vorgeformten Oberflä­ chen grenzen aneinander, zum Beispiel wenn die Teile in ei­ ner verschlossenen Form, ähnlich solchen, wie sie beim iso­ thermen Schmieden benutzt werden, angeordnet werden.

Vor der Anwendung einer Druckkraft durch die Form auf die benachbarten Teile mit den etwa angepaßten gegenüberliegen­ den Oberflächen, werden die Teile auf die Minimaltemperatur erhitzt, die für ihre plastische (vorzugsweise superplasti­ sche) Verformung erforderlich ist. Dieses Erhitzen kann entweder vor oder nach dem Anordnen der Teile in der Form erfolgen, jedoch vor der Anwendung der Druckkraft. Die Mi­ nimaltemperatur wird für mindestens die Dauer der Anwendung der Druckkraft aufrechterhalten. Vorzugsweise wird auch die Form auf die gleiche Temperatur, wie die zu verbindenden Teile erhitzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung schließt die Form minde­ stens einen Hohlraum vorbestimmter Größe benachbart dem be­ absichtigten Verbindungsort ein, und dieser Hohlraum er­ streckt sich mindestens über die gesamte Länge der vorgese­ henen Verbindung. Da die benachbarten Teile aus verschie­ denen Metallen hergestellt werden können, treten wahr­ scheinlich unterschiedliche Fließspannungen auf. Die abmes­ sungsmäßige Kontrolle der vorgeformten Oberflächen ist da­ her erforderlich, um sicherzustellen, daß die Formhohlräume an den vorbestimmten Stellen Material aufnehmen, das aus dem Verbindungsbereich ausgestoßen wird.

Auf Anwendung der Druckkraft auf die Teile durch die Form werden die gegenüberliegenden Oberflächen in Berührung mit­ einander gedrückt. Ein beträchtlicher Anteil der angewende­ ten Druckkraft ist auf den Kontaktbereich zwischen den Tei­ len gerichtet. Die Größe der angewendeten Druckkraft ist ausgewählt, um eine relative Bewegung der Grenzflächenober­ flächen, die in Berührung miteinander gedrückt wurden, zu bewirken. Während sich diese berührenden Oberflächen gegen­ einander bewegen, findet eine ausgeprägte, lokale Verfor­ mung des Metalles im Oberflächenbereich statt. Die fortge­ setzte Anwendung dieser Druckkraft führt zu einer fortge­ setzten relativen Bewegung und zu einer fortgesetzten loka­ len Verformung des Metalles, das die Grenzflächenoberflä­ chen bildet. Die relative Bewegung setzt sich fort, während Metall in den Formhohlraum zu fließen beginnt, bis dieser Hohlraum gefüllt ist. Die Druckkraft wird aufrechterhalten, bis die Grenzflächenoberflächen in eine angepaßte Beziehung gebracht sind, woraufhin eine Verbindung zwischen den ge­ genüberliegenden Oberflächen gebildet wird und sich diese Bildung fortsetzt, während der Formhohlraum gefüllt wird.

In Verfahren, die zum Verbinden von Teilen miteinander be­ nutzt werden, finden sich häufig Fehler der Art, die norma­ lerweise durch zerstörungsfreie Untersuchung entdeckt wer­ den, im Verbindungsbereich. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch das ausgestoßene Material, das von den anfäng­ lich vorgeformten Grenzflächenoberflächen stammt, solche Fehler enthalten. Die resultierende Verbindung ist im we­ sentlichen fehlerfrei, da das ursprüngliche Oberflächenma­ terial in den Formhohlraum ausgestoßen worden ist. Das aus­ gestoßene Material kann danach durch maschinelles Bearbei­ ten oder irgendwelche anderen Entfernungsprozesse entfernt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsge­ mäße Verfahren besonders brauchbar zum Herstellen von Scheiben für Gasturbinentriebwerke, bei denen der Randab­ schnitt aus einer Superlegierung auf Nickelbasis besteht, die eine Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum wäh­ rend einer Haltezeit, Spannungsbruch- und Kriechbeständig­ keit hat. Die Legierung für die Nabe besteht aus einer an­ deren Legierung auf Nickelbasis, die eine hervorragende Zugfestigkeit und eine Beständigkeit gegen niederzyklisches Ermüdungsrißwachstum hat.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung zusam­ men mit weiteren Merkmalen und Vorteilen davon ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammen­ hang mit der dazugehörigen Zeichnung. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Nabe und eines reifenförmigen Teiles, die in einem Gesenk (closed die), das ringförmige Ausnehmungen sowohl in dem oberen als auch dem unteren Gesenkteil aufweist, zum Gesenkschmieden gemeinsam angeordnet sind, und

Fig. 2 die nach Fig. 1 erhaltene Scheibe im Querschnitt, die Materialrippen auf der oberen und unteren Ober­ fläche nach dem Verbinden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das offenbarte Ver­ bindungsverfahren zum Verbinden von Metallteilen benutzt werden, die gleiche oder verschiedene Zusammensetzung ha­ ben, wobei jedes der Teile mit einer vorgeformten Verbin­ dungsoberfläche hergestellt ist, die jeweils etwa einer entsprechenden vorgeformten gegenüberliegenden Oberfläche des Teiles entsprechen, mit dem die Verbindung erfolgen soll. Die gegenüberliegenden Teile können durch heiß-iso­ statisches Pressen hergestellt werden, und sie haben übli­ cherweise unterschiedliche mechanische Eigenschaften. Die separaten Teile sind vorzugsweise Schmiedestücke aus Knet­ legierung, die entweder die gleiche nominelle Zusammenset­ zung, aber verschiedene mechanische Eigenschaften als Er­ gebnis thermomechanischer Behandlungen haben oder sie kön­ nen verschiedene Zusammensetzungen haben. Das Verfahren be­ nutzt eine geschlossene Form, die im wesentlichen ähnlich denen ist, die beim Gesenkschmieden mit geschlossener Form benutzt werden, in die die separaten Teile zum Verbinden eingelegt werden. Obwohl Teile mit unterschiedlichen Gefü­ gen miteinander verbunden werden können, ist es bevorzugt, Teile zu verbinden, die anfänglich feinkörnig sind, da grobkörnige Teile möglicherweise kein superplastisches Ver­ halten zeigen.

Das Gesenkschmieden in einer geschlossenen Form, wie es bei dem Verbindungsverfahren, das den Gegenstand der vorliegen­ den Erfindung bildet, benutzt wird, hat das Formen heißen Metalles vollständig innerhalb der Wandungen der Formteile, die zusammenkommen, zur Folge. Das Werkstück, das aus den zusammenzuschmiedenden Teilen besteht, ist innerhalb einer Kammer oder eines Hohlraumes angeordnet, die bzw. der ent­ weder im oberen Formteil, im Bodenformteil oder zwischen beiden Teilen aufgeteilt ist, wie die Fig. 1 veranschau­ licht. Ist das Werkstück vollkommen in der Form angeordnet, dann ist es auf allen Seiten umschlossen. Schmiedestücke können entweder vom Sperrertyp, solche mit üblicher Tole­ ranz oder solche mit enger Toleranz sein, wobei die letzte­ ren bevorzugt sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist mindestens ein Hohlraum in der Form benachbart zu und sich gemeinsam mit dem Verbindungsbereich erstreckend, um ausge­ stoßenes Metall aus der Verbindung zwischen den miteinander zu verschweißenden Teilen aufzunehmen.

Wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt, ist ein erstes Teil 1 mit einer vorgeformten, nach innen weisenden Grenzflächen­ oberfläche 8 zusammen mit einem zweiten Teil 2 mit einer vorgeformten, nach außen weisenden äußeren Grenzflächen­ oberfläche 9, die etwa der Oberfläche 8 angepaßt ist, in eine geschlossene Form 16 eingelegt, die eine übliche Aus­ brechöffnung 25 hat. Die vorgeformten Oberflächen können durch übliche maschinelle Bearbeitungsschritte erzeugt wer­ den, die bestimmte Merkmale und entsprechende Grenzflächen­ oberflächen anordnen.

Die geschlossene Form 16 hat einen bewegbaren Formabschnitt 11 und einen stationären Formabschnitt 10. Vor dem Schmie­ den werden das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 auf eine Minimaltemperatur erhitzt, die für ein plastisches (vorzugsweise superplastisches) Deformieren erforderlich ist, und zwar üblicherweise vor dem Anordnen in der Form 16. In der bevorzugten Ausführungsform werden das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 separat erhitzt und dann in der Form 16 angeordnet, während sie sich noch bei der oder oberhalb der vorgenannten erwünschten Temperatur befinden. Die Form 16 wird durch eine separate Heizeinrichtung erhitzt, wie elektrische Elemente, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet des Schmiedens bekannt sind. Es ist auch möglich, das er­ hitzte erste Teil 1 und zweite Teil 2 in der Form 16 zusam­ menzusetzen, ohne daß man diese Form erhitzt oder nachdem man die Form auf eine vorausgewählte Temperatur erhitzt hat, die unter der des zweiten Teiles 2 und des ersten Tei­ les 1 liegt, obwohl Abschnitte der zusammengesetzten Teile einem unerwünschten Abkühlen unterliegen können, die mögli­ cherweise unter den erwünschten Temperaturbereich führt.

Obwohl nach der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, ist es doch bevorzugt, daß die gegenüberliegenden Grenzflä­ chenoberflächen zum größtmöglichen Ausmaß gereinigt werden, bevor man sie in der Form anordnet. Das Reinigen kann nach einer Anzahl von Verfahren erfolgen, die mechanische oder chemische Methoden oder irgendwelche Kombinationen davon einschließen. Die Sauberkeit kann aufrechterhalten werden, indem man das Erhitzen und Verbinden unter einem Vakuum oder durch Aufrechterhalten einer inerten Gasatmosphäre ausführt.

Während sie sich bei der erhöhten Temperatur befinden, wer­ den das erste Teil 1 und das zweite Teil 2 durch Anwenden einer Kraft auf den beweglichen Formteil 11 einem Zusammen­ pressen innerhalb der Form 16 ausgesetzt. Die Größe dieser angewandten Kraft wird anfänglich so ausgewählt, daß eine relative Bewegung der gegenüberliegenen Oberflächen mit ei­ ner vorgeschriebenen Rate stattfindet. Dies wird vorzugs­ weise in einer isothermen Vakuumpresse oder unter Vakuum oder einer inerten Atmosphäre ausgeführt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die Größe und der Ort des Hohlraums 13 innerhalb des Formteils 11 so ausgewählt, daß sich der Hohlraum 13 über dem Verbindungsbereich 4 befin­ det, wenn das zweite Teil 2 in das erste Teil 1 innerhalb der Form 16 gelegt ist. Der Ort und die Gestalt dieses Hohlraums variiert in Abhängigkeit von der Art der Form und der Gestalt des Werkstücks, und er kann durch den Abstand zwischen den Formteilen gebildet werden.

Die Stelle des Hohlraums 13 im oberen Formteil 11 ist durch die Stelle des Verbindungsbereiches 4 im fertigen Gegen­ stand bestimmt. In Übereinstimmung mit dem fertigen Gegen­ stand, wie einer integralen Scheibe, sollte der Hohlraum 13 über den Verbindungsbereich 4 etwa zentriert sein. Der Ort des Hohlraums 13 kann empirisch oder durch Modellieren be­ stimmt werden, und zwar entweder durch Computermodellieren oder durch Modellieren mit einem Material, wie Blei, Knet­ gummi, Kunststoff, Wachs oder einem anderen metallischen Material. Wird bei der in Fig. 1 gezeigten Form Kraft in Richtung der dort gezeigten Pfeile ausgeübt, dann ist ein beträchtlicher Anteil dieser Kraft so gerichtet, daß er eine relative Bewegung der gegenüberliegenden axialsymme­ trischen Oberflächen 8 und 9 verursacht. Nähern sich die Formteile einander an, dann nimmt die relative Bewegung der gegenüberliegenden Oberflächen ab, doch tritt eine starke lokale Deformation des Materials an den Grenzflächenober­ flächen 8 und 9 gleichzeitig mit einem metallurgischen Ver­ binden der Oberflächen zur Bildung eines Verbindungsberei­ ches auf. Die Kraft wird von der kleinen Berührungsfläche zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen getragen, die der Verbindungsbereich nach der Vervollständigung des me­ tallurgischen Verbindens wird. Die weitere Bewegung der Formteile aufeinander zu verursacht eine weitere Deforma­ tion des Materials im Verbindungsbereich und das Fließen dieses Materials weg vom Verbindungsbereich. Es ist eine Eigenschaft der vorliegenden Erfindung, daß ein merklicher Teil der Deformation auf den kleinen Verbindungsbereich be­ grenzt ist. Bei fortgesetztem Fließen wird Material, das das Material der ursprünglich gegenüberliegenden Oberflä­ chen einschließt, aus dem Verbindungsbereich in den Hohl­ raum 13 ausgestoßen. Dieses ausgestoßene Material des Ver­ bindungsbereiches enthält potentielle Fehler, einschließ­ lich irgendwelcher Fehler, die aufgrund unangemessener oder unrichtiger Reinigungstechniken vorhanden sein können.

Der Hohlraum 13 hat eine Größe und ist proportioniert, sicherzustellen, daß Material des Verbindungsbereiches in diesen Hohlraum ausgestoßen wird und daß der Hohlraum genü­ gend Volumen hat, um zumindest das gesamte ausgestoßene Ma­ terial des Übergangsbereiches aufzunehmen, so daß das Ver­ binden in einem Schmiedezyklus abgeschlossen werden kann. Das Volumen des Hohlraums kann in etwa durch übliche Volu­ menberechnungen festgestellt werden. Für die Nabe und das ringförmige Teil des gegenwärtigen Beispiels kann man das Volumen des Hohlraums in etwa aus der Scheibendicke und der mittleren Querschnittsfläche des Übergangsbereiches 4 be­ stimmen. Nimmt man einen konstanten Querschnitt an, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, dann kann man den Querschnitt des Verbindungsbereiches 4 auf der oberen Oberfläche der Scheibe benutzen. Die Angemessenheit des für den Hohlraum errechneten Volumens kann man durch Modellieren oder durch tatsächliches Herstellen einer Form verifizieren, die einen Hohlraum dieses Volumens hat, die man dazu benutzt, ein aus zwei Legierungen bestehendes Teil herzustellen. Ein Hohl­ raum ungenügenden Volumens kann dazu führen, daß potentiell fehlerbeladenes Material im Verbindungsbereich zurückgehal­ ten wird. Ein zu großer Hohlraum kann andererseits Material vergeuden oder die Form schwächen und zu ihrem vorzeitigen Versagen führen.

In der Praxis führt diese Art des Verbindens zum Ausstoßen von potentiell fehlerbeladenem Material aus dem Verbin­ dungsbereich in den Hohlraum oder die Hohlräume in den For­ men. Ein in der Formanordnung der Fig. 1 durch das erfin­ dungsgemäße Verbindungsverfahren hergestellter Gegenstand ist im Querschnitt in Fig. 2 gezeigt. Potentiell fehlerbe­ ladenes Material 3, das aus dem Verbindungsbereich 4 in den Hohlraum 13 in der Form ausgestoßen wurde, ist als Rippe auf der oberen Oberfläche der Scheibe 5 oberhalb des Ver­ bindungsbereiches 4 abgebildet.

Diese Rippe wird dann mittels verschiedener bekannter Bear­ beitungsoperationen von dem integralen Gegenstand entfernt. Die erhaltene integrale Scheibe ist frei oder im wesentli­ chen frei von den meisten Fehlern, die mit den bisher ver­ fügbaren Verbindungsverfahren verbunden waren, und sie kann mit üblichen zerstörungsfreien Verfahren inspiziert werden, um sicherzustellen, daß keine nachteiligen Fehler im Ver­ bindungsbereich verbleiben.

Wie oben ausgeführt, ist ein beträchtlicher Anteil der an­ gewandten Kraft auf den Verbindungsbereich 4 zwischen den Abschnitten 1 und 2 gerichtet. Dies führt zu einer starken lokalen Deformation und zu einem Ausstoßen von Material aus dem Verbindungsbereich 4. Wo ein metallurgisches Verbinden der gegenüberliegenden Grenzflächenoberflächen stattfindet, ist der Verbindungsbereich 4 daher ein Bereich starker Deh­ nung als Ergebnis der stark konzentrierten Spannungen. Die nach diesem Verfahren gebildete Verbindung, die im wesent­ lichen frei ist von allen Fehlern, hat im allgemeinen eine Festigkeit, die mindestens so groß ist wie das schwächere der Metalle, aus denen die Komponententeile hergestellt sind.

Die vorliegende Erfindung ist insbesondere anwendbar auf die Herstellung von Gasturbinenstrukturen, wie Turbinen­ scheiben, bei denen die Betriebsbedingungen derart variie­ rende Eigenschaften erfordern, daß eine Legierung allein die Anforderungen nicht erfüllen kann.

In der bevorzugten Ausführungsform zur Herstellung von Tur­ binenscheiben wird ein Randabschnitt 1 einer Scheibe mit einer zentralen Bohrung in einer Form angeordnet, die gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens einen Hohlraum auf­ weist. Ein Nabenabschnitt 2 mit einer entsprechenden äuße­ ren Oberfläche 9 von etwa der gleichen Größe und Konfigura­ tion wie die innere Oberfläche 8 des Randabschnitts 1 wird innerhalb der zentralen Bohrung des Randabschnitts 1 inner­ halb des Werkstücks angeordnet. In dieser Ausführungsform, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist, ist die vorgeformte äußere, nach außen gerichtete Oberfläche 9 die gemeinsame axialsymmetrische Oberfläche zweier Stümpfe senkrechter Kreiskegel oder Kegelstümpfe mit verschiedenen Scheitelwin­ keln. Die nach innen gerichtete innere Oberfläche 8 ist auch die gemeinsame axialsymmetrische Oberfläche von zwei senkrechten Kegelstümpfen mit kreisförmiger Grundfläche oder Kegelstümpfen mit verschiedenen Scheitelwinkeln, die in etwa der äußeren Oberfläche 9 angepaßt ist.

Auf Anwendung von Druckkraft wird die innere Oberfläche 8 des Randteils 1 gegen die äußere Oberfläche 9 des Naben­ teils 2 gedrückt. In der bevorzugten Ausführungsform für Gasturbinentriebwerke ist der Randabschnitt aus einer Nic­ kelbasis-Superlegierung zusammengesetzt, wobei spannungs­ bruch- und kriechbeständige Legierungen mit einer Bestän­ digkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum während einer Halte­ zeit bevorzugt sind. Die Nabe ist aus einer anderen Nickel­ basis-Superlegierung zusammengesetzt, die eine hervorra­ gende Zugfestigkeit, Beständigkeit gegenüber Ermüdungsriß­ wachstum und eine hohe Zerreißfestigkeit bei mäßigen Tempe­ raturen hat. Geeignete und neue Legierungen für eine solche aus zwei Legierungen bestehende Turbinenscheibe sind in Eu­ ropäischen Patentanmeldungen (Bundesrepublik Deutschland als benannter Vertragsstaat) beschrieben, für die die Prio­ ritäten der US-Patentanmeldungen vom 4. Oktober 1989 mit den Serial-Nummern 4 17 098 und 4 17 097 beansprucht sind.

Die Legierungen werden bei einer erhöhten Temperatur ge­ schmiedet, so daß sie sich im superplastischen Verformungs­ bereich befinden. Die Form kann auch auf eine erhöhte Tem­ peratur erhitzt werden, die für die superplastische Defor­ mation der Werkstücke geeignet ist. Material wird aus dem Verbindungsbereich in einen Hohlraum in der Form benachbart dem Verbindungsbereich ausgestoßen, wenn Druck durch die beiden separaten Formteile ausgeübt wird.

Das ausgestoßene Material aus dem Verbindungsbereich bildet eine Rippe oberhalb und/oder unterhalb der Scheibe, die im wesentlichen konzentrisch mit dem Verbindungsbereich liegt. Die Gestalt des ausgestoßenen Materials kann zu einem großen Maße von der Gestalt der ursprünglichen, vorgeform­ ten Kontaktoberflächen abhängen oder sie kann durch Füllen des Hohlraums in der Form begrenzt sein. Die Richtung und Größe der angewandten Druckkraft auf die zu verbindenden Teile muß ausreichen, um die Teile zusammenzudrücken, was von einer relativen Bewegung der gegenüberliegenden Ober­ flächen in Verbindung mit einer Deformation dieses Berei­ ches begleitet ist. Die Bewegung und die Deformation der Teile, die sich aus der Anwendung der Druckkraft ergibt, verursacht das Ausstoßen von Material aus dem Verbindungs­ bereich zwischen den Teilen, das von einem Hohlraum aufge­ nommen wird, der benachbart dem Verbindungsbereich angeord­ net ist. Im oben beschriebenen Beispiel enthält die Rippe des ausgestoßenen Materials die potentiellen Fehler, die sich aus dem Verbindungsverfahren ergeben, während die end­ gültige Verbindung im wesentlichen fehlerfrei ist. Die Rippe kann danach entfernt und die Scheibe mittels üblicher zerstörungsfreier Untersuchungsmethoden inspiziert werden, um sicherzustellen, daß keine nachteiligen Fehler im Ver­ bindungsbereich verbleiben.

Irgendeines der verschiedenen Teile des fertigen Gegenstan­ des kann vor dem Verbinden wärmebehandelt werden, vorausge­ setzt, daß die während der Wärmbehandlung entwickelte Struktur für das Verbindungsverfahren geeignet ist und daß es durch ein solches Verfahren nicht nachteilig beeinflußt wird. Der Randabschnitt 1 der Turbinenscheibe besteht vor­ zugsweise aus einer Legierung oder einem anderen Material mit hoher Kriech- und Spannungsbruchfestigkeit und einer guten Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum während einer Haltezeit, während die Nabe 2 vorzugsweise aus einer Legierung oder einem anderen Material hergestellt ist, das eine hohe Zugfestigkeit hat und beständig ist gegenüber Er­ müdungsrißwachstum. Darüber hinaus gibt es keinen konzeptu­ ellen Grund auszuschließen, daß jeder Teil eine gegossene Struktur oder plastisch verformt ist, wozu man übliche Schmiedetechniken vor dem Verbinden benutzt.

Die Erfindung bietet eine zuverlässige, billige Technik zum Verbinden verschiedener Legierungen mit mechanischen Eigen­ schaften, die die extremen Kombinationen von Betriebsbedin­ gungen erfüllen können, denen das Teil ausgesetzt ist.

Obwohl die Erfindung mit bezug auf zwei Teile mit konischen oder kegelstumpfförmigen Grenzflächen veranschaulicht und beschrieben ist, die unter Bildung eines scheibenförmigen Gegenstandes mit einem konischen oder kegelstumpfförmigen Verbindungsbereich verbunden werden, sollte doch klar sein, daß die Grenzflächenoberflächen 8 und 9 in Fig. 1 nicht auf die dargestellten Konfigurationen beschränkt zu sein brau­ chen, noch müssen die Teile asymmetrisch sein. Das Krite­ rium zur Auswahl einer Grenzflächenkonfiguration besteht darin, daß die ausgewählte Konfiguration wirksam ist beim Ausstoßen ursprünglichen Oberflächenmaterials aus dem Ver­ bindungsbereich in einen Hohlraum oder eine Öffnung in ei­ nes der Formteile, die benachbart der Verbindung angeordnet sind und sich im wesentlichen koextensiv für die gesamte Länge mit der Verbindung erstreckt. Die Erfindung ist auch anwendbar auf das Verbinden von zwei oder mehr diskreten Metallteilen mit nicht-axialsymmetrischen Konfigurationen, zum Beispiel rechteckige Stäbe.

Im Lichte der vorgenannten Diskussion ist es klar für den Fachmann, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die dar­ gestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Es sind für den Fachmann zahlreiche Modifikationen, Änderungen, Substitutionen und Äquivalente deutlich, die alle in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen.

Claims (28)

1. Verfahren zum Herstellen eines integralen Ge­ genstandes aus mehreren diskreten Metallteilen durch Bilden einer Verbindung zwischen den Teilen, wobei die Teile zu verbindende Grenzflächenoberflächen aufweisen und das Ver­ fahren die folgenden Stufen umfaßt:

• a) Erhitzen der Teile auf mindestens die Mini­ maltemperatur, die für deren plastische Deformation erfor­ derlich ist,
• b) Anordnen der Teile in einer Form der ge­ schlossenen Art, wobei die genannten Grenzflächenoberflä­ chen einander gegenüberliegen und die Form mindestens einen Hohlraum vorbestimmter Größe einschließt, um ausgestoßenes Grenzflächenmaterial aufzunehmen,
• c) Halten der Teile bei mindestens der genann­ ten Minimaltemperatur und Setzen der Teile unter Druck durch Anwenden einer Druckkraft auf die Form, so daß die Grenzflächenoberflächen in Kontakt miteinander gedrückt werden, wobei ein beträchtlicher Teil der angewandten Druckkraft auf den Kontaktbereich zwischen den Teilen ge­ richtet ist, wobei die Größe der angewandten Druckkraft so ausgewählt ist, daß zuerst eine relative Bewegung der Ober­ flächen erfolgt, begleitet von einer ausgeprägten lokalen Deformation der Oberflächen und Fortsetzen der Anwendung der Druckkraft zur Fortsetzung der relativen Bewegung der Oberflächen, begleitet von einer ausgeprägten lokalen De­ formation und einem Materialfluß aus dem Verbindungsbereich in den Hohlraum,
• d) Halten der Druckkraft, bis die Grenzflä­ chenoberflächen in eine angepaßte Beziehung gebracht sind, die Verbindung zwischen den Oberflächen gebildet und der Hohlraum gefüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin Teile mit ge­ genüberliegenden Oberflächen verschiedene Metallzusammen­ setzungen haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Metalle der Teile mit gegenüberliegenden Oberflächen unterschiedli­ che mechanische Eigenschaften haben.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Metall­ teile aus Superlegierungen zusammengesetzt sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die diskreten Superlegierungsteile mit gegenüberliegenden Flächen ver­ schiedene Zusammensetzungen haben.

6. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Superle­ gierungsteile mit gegenüberliegenden Oberflächen verschie­ dene mechanische Eigenschaften haben.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin der in der Form benachbart dem Verbindungsbereich gebildete Hohlraum mit dem Verbindungsbereich in mindestens einer Richtung ko­ extensiv ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Erhit­ zungsstufe weiter ein Erhitzen der Form auf im wesentlichen die gleiche Temperatur wie die der Teile einschließt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Form ein Paar von Formteilen einschließt, die mit bezug aufeinander bewegbar sind und die Formteile einen Abstand vorbestimmter Größe und Örtlichkeit zwischen sich aufweisen, um den Hohl­ raum zu bilden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Minimal­ temperatur die Temperatur ist, die für die superplastische Deformation erforderlich ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Grenzflä­ chenoberflächen der Teile im wesentlichen gereinigt sind, bevor man diese in der Form anordnet.

12. Verfahren zum Herstellen einer Turbinenscheibe aus zwei Legierungen aus diskreten Metallteilen durch me­ tallurgisches Verbinden des ersten und zweiten Teiles, worin das erste Teil eine Legierung mit einer guten Bestän­ digkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum während einer Halte­ zeit, eine gute Kriechbeständigkeit und eine gute Bestän­ digkeit gegenüber Spannungsbruch hat, das zweite Teil eine Legierung umfaßt, die eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum hat, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfaßt:

• a) Vorformen von Oberflächen jedes Teiles in einer axialsymmetrischen, im wesentlichen kegelstumpfförmi­ gen Art, um sie in etwa aneinander anzupassen, wenn sie in Berührung gebracht sind,
• b) Erhitzen der Teile auf mindestens die Mini­ maltemperatur, die für deren plastische Deformation erfor­ derlich ist,
• c) Zusammensetzen der Teile mit den vorgeform­ ten axialsymmetrischen Oberflächen einander gegenüberlie­ gend in einer verschlossenen Form, die mindestens einen Hohlraum vorbestimmter Größe einschließt, der benachbart des Bereiches angeordnet ist, in dem die Verbindung der ge­ genüberliegenden Oberflächen erwartet wird,
• d) während des Aufrechterhaltens der Teile mindestens bei der genannten Minimaltemperatur, Setzen der Teile unter Druck durch Anwenden einer Druckkraft auf die Form, so daß die gegenüberliegenden axialsymmetrischen Oberflächen miteinander in Kontakt gedrückt werden, wobei ein beträchtlicher Teil der angewandten Druckkraft auf den Kontaktbereich zwischen den Teilen gerichtet ist, die Größe der angewandten Druckkraft ausgewählt ist um erstens eine relative Bewegung der Oberflächen zu bewirken, die beglei­ tet ist von einer ausgeprägten lokalen Deformation dieser Oberflächen und zum metallurgischen Verbinden der gegen­ überliegenden Oberflächen, gefolgt von einem Materialfluß in dem Verbindungsbereich, wobei die fortgesetzte Anwendung der Kraft weiter verursacht, daß Material aus dem Verbin­ dungsbereich in den Hohlraum ausgestoßen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, worin das ausgesto­ ßene Material im wesentlichen das gesamte vorgeformte axi­ alsymmetrische Oberflächenmaterial sowie mit dem Verbinden der Oberflächen zusammenhängende Fehler enthält, wodurch ein Oberflächenbereich geschaffen wird, der im wesentlichen fehlerfrei ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, worin die Minimal­ temperatur die Temperatur ist, die für die superplastische Deformation erforderlich ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, worin die angepaß­ ten vorgeformten Oberflächen vor dem Anordnen in der Form gereinigt werden.

16. Verfahren zum Herstellen einer Turbinenscheibe aus zwei Legierungen aus diskreten Metallteilen durch metallur­ gisches Verbinden der Teile, wobei die Teile einen Randab­ schnitt einschließen, hergestellt aus einer Legierung mit einer guten Beständigkeit gegenüber Ermüdungsrißwachstum innerhalb einer Haltezeit, hoher Kriechbeständigkeit, hoher Beständigkeit gegen Spannungsbruch und eine Nabe, herge­ stellt aus einer Legierung, mit hoher Zugfestigkeit und guter Beständigkeit gegen niederzyklisches Ermüdungsriß­ wachstum, wobei das Verfahren die folgenden Stufen umfaßt:

• a) Vorformen des Randes mit einer vorbestimm­ ten, im wesentlichen kegelstumpfförmigen, axialsymmetri­ schen, nach innen weisenden, inneren Oberfläche,
• b) Vorformen der Nabe mit einer vorbestimmten, im wesentlichen kegelstumpfförmigen, axialsymmetrischen, nach außen weisenden, äußeren Oberfläche,
• c) Erhitzen der Teile auf mindestens die Mini­ maltemperatur, die für die plastische Deformation der Teile erforderlich ist,
• d) Anordnen des Randes innerhalb einer Form vom geschlossenen Typ,
• e) Anordnen der Nabe koaxial innerhalb des Randes derart, daß die axialsymmetrischen Oberflächen ein­ ander gegenüberliegen, wobei die Form mindestens einen Hohlraum vorbestimmter Abmessungen einschließt, der benachbart dem Bereich liegt, und mit gleicher Ausdehnung davon ist, in dem das Verbinden der kegelstumpfförmigen, axialsymmetri­ schen Oberflächen erwartet wird, und
• f) während des Haltens der Teile bei minde­ stens der Minimaltemperatur, Anordnen der Teile unter Druck in der Form derart, daß gegenüberliegende, kegelstumpfför­ mige, axialsymmetrische Oberflächen in Berührung miteinan­ der gedrückt werden, wobei ein beträchtlicher Teil der an­ gewandten Kraft auf den Kontaktbereich zwischen den Teilen gerichtet ist, die Größe der angewandten Druckkraft ausge­ wählt ist, um eine relative Bewegung der kegelstumpfförmi­ gen Oberflächen zu bewirken, begleitet von einer ausgepräg­ ten lokalen Deformation der Oberflächen und dem metallurgi­ schen Verbinden der gegenüberliegenden Oberflächen, gefolgt von einem Materialfluß in den Verbindungsbereich, wobei die Kraftanwendung weiter das Ausstoßen von Material aus dem Verbindungsbereich in den Hohlraum verursacht.

17. Verfahren nach Anspruch 16, worin mindestens einer der Teile aus einer geschmiedeten Knet-Superlegierung besteht.

18. Verfahren nach Anspruch 16, worin mindestens einer der Teile aus einer heiß-isostatisch gepreßten Super­ legierung besteht.

19. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Minimal­ temperatur die für die superplastische Deformation erfor­ derliche Temperatur ist.

20. Verfahren nach Anspruch 16, worin das ausgesto­ ßene Material im wesentlichen das gesamte vorgeformte axi­ alsymmetrische Oberflächenmaterial sowie die mit dem Ver­ binden der axialsymmetrischen Oberflächen im Zusammenhang stehenden Fehler enthält, wodurch ein Verbindungsbereich geschaffen wird, der im wesentlichen fehlerfrei ist.

21. Verfahren nach Anspruch 16, worin die Metall­ teile aus Schmiedestücken aus Knet-Superlegierung zusammen­ gesetzt sind.

22. Verfahren nach Anspruch 21, worin die Knet-Su­ perlegierungen der diskreten Teile verschiedene Zusammen­ setzungen haben.

23. Verfahren nach Anspruch 21, worin jede der Su­ perlegierungen unterschiedliche mechanische Eigenschaften hat.

24. Verfahren nach Anspruch 21, worin die Superle­ gierungen die gleiche Zusammensetzung, aber verschiedene Gefüge haben.

25. Verfahren nach Anspruch 16, worin die vorge­ formten axialsymmetrischen Oberflächen der Teile zuerst gereinigt werden.

26. Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 1.

27. Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruchs 12.

28. Gegenstand, hergestellt nach dem Verfahren des An­ spruchs 16.