EP1801243A1 - Verfahren zur Erzeugung von tiefreichenden Druckeigenspannungen in Schaufelfüßen mittels kontrollierter Abkühlung - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von tiefreichenden Druckeigenspannungen in Schaufelfüßen mittels kontrollierter Abkühlung Download PDF

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EP1801243A1
EP1801243A1 EP05027975A EP05027975A EP1801243A1 EP 1801243 A1 EP1801243 A1 EP 1801243A1 EP 05027975 A EP05027975 A EP 05027975A EP 05027975 A EP05027975 A EP 05027975A EP 1801243 A1 EP1801243 A1 EP 1801243A1
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blade root
controlled cooling
central axis
outer fibers
heat treatment
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Siemens AG
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Publication date
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    • F01D5/12—Blades
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    • F01D5/286—Particular treatment of blades, e.g. to increase durability or resistance against corrosion or erosion
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
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    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a blade root of a turbomachine
  • blade roots in particular fir-shaped blade roots
  • turbomachines For example, the fir feet, after being removed from a forging die, can almost have their final contour, with an additional allowance of 1 to 2 mm being present here.
  • the machined forging blanks z. B. to edit by means of ball pressure blasting or by rolling.
  • a penetration depth of residual stresses in the Schaufelfußmaterial is disadvantageously only a few tenths of a millimeter, which only a Anbrickslebensdauer can be positively influenced in part.
  • the invention has for its object to improve a method of the type mentioned by simple means to the effect that the life of blade roots and thus inspection intervals can be extended.
  • this object is achieved in that the blade root is sprayed during a heat treatment for controlled cooling, so that the outer fibers of the blade root towards its central axis, ie in a zone extending from a surface of the blade root toward its central axis, are plastically stretched.
  • the outer fibers are in particular plastically stretched parallel to the surface.
  • the blade root is subjected as a blank with its provided with an oversized contour of the heat treatment, wherein the blade root is sprayed during the heat treatment for controlled cooling, so that outer fibers of the blade root over the allowance are stretched toward its center axis plastically ,
  • the outer fibers are plastically stretched at an allowance of 1 to 2 mm to a depth of more than 1 to 2 mm, so over the allowance.
  • the method according to the invention in this case causes the plastically stretched outer fibers to follow the contour of the blank or of the blade root, ie are stretched parallel to the surface.
  • the compressive residual stresses sufficient several millimeters in the blade root, so that a compressive residual stress zone is formed with deep-reaching residual compressive stresses, which in any case over the oversize has an amount of 3 to 10 mm relative to the surface of the blank toward the center axis.
  • the amount of thickness of the compressive stress zone refers to the surface of the allowance in the direction of the central axis.
  • the compressive residual stress zone is reduced by the removed oversize, for example after machining.
  • the blade root after machining is produced by the method according to the invention, ie subjected to the heat treatment, the amount of the thickness of the Compressive stress zone on the surface of the final contour of the blade root towards its central axis.
  • the blank or the blade root for controlled cooling with a fluid such as water is sprayed, but also can be provided that the blank or blade root is sprayed with oil.
  • a fluid such as water
  • oil any suitable liquid, e.g. a water-oil emulsion can be used for spraying, so that a controlled cooling is achievable.
  • the outer fibers are plastically stretched to a depth of several millimeters. For example, if the allowance is 2 mm, the outer fibers are plastically stretched to a depth exceeding 2 mm from the central axis.
  • the outer fibers are plastically stretched by the method according to the invention depending on the Schaufelfuß sou to a depth of 3 to 10 mm.
  • small blade roots for example, having a mass of 10kg
  • a plastic strain to a depth of 2 to 5 mm can be achieved
  • large blade feet with an exemplary mass of 150kg
  • a plastic strain to a depth of up to 10 mm can be reached beyond the measurement.
  • the dimensions mentioned are merely exemplary, so that other values or amounts for the low-lying compressive residual stresses can also result for other blade root sizes and shapes.
  • the term service life is understood to mean the service life of the blade root, which is run through without rupture.
  • crack propagation life is understood to mean the life of the blade root, which is run through in the presence of a crack, whereby the crack can become larger or remain the same.
  • a crack progress threshold has been exceeded.
  • the crack progress threshold is the magnitude of the strain from which crack propagation takes place.
  • the crack progress threshold is greater at a greater depth than in conventional production methods (ball-jetting, rolling), whereby the crack progress threshold is favorably influenced.
  • the crack propagation lifetime is also favorably influenced.
  • an improved blade root is thus provided which has an increased overall service life, in particular crack propagation and crack propagation lifetime, wherein also required inspection intervals can be extended. But this can also be an integral effort or a mean stress of the material in comparison to conventional ball pressure blasting or rolling relatively higher.
  • the integral stress or the mean stress from the external load may be higher, since a volume of the zone with compressive residual stresses is greater than in the conventional ball pressure blasting or rolling.
  • the method according to the invention can also be combined with the aforementioned ball-pressure blasting or the aforementioned rolling.
  • the resulting deep-reaching plastically stretched outer fibers or residual compressive stresses cause improved strength of the blade root.
  • less raw material is consumed and at the same time a cost-effective chipping volume is provided.
  • the turbomachine can be designed as a compressor, steam turbine or gas turbine.
  • the method is applicable to forged blanks, including an application to unmolded, e.g. made of rod material blade roots is conceivable.
  • the method according to the invention can also be applied to oversized forging, in which the forging contour only coarsely surrounds the foot. Due to the relatively deep-reaching residual compressive stresses or the deep-reaching compressive residual stress field, however, a positive effect is retained.
  • the blade root 1 shows a blade root 1.
  • the blade root 1 seen in cross-section, has a fir-shaped configuration, so that the blade root 1 can also be referred to as a fir-blade root.
  • the blade root according to Figure 1 is shown only in a half-section, wherein the blade root. 1 mirror image to a central axis X is executed.
  • the blade root 1 can also be configured in other cross-sectional shapes, such as a dovetail foot or a T-foot.
  • the blade root 1 shown in Figure 1 is taken out of a forging die as forging blank with an allowance of about 1 mm and is subjected to a heat treatment. During the heat treatment, the illustrated blade root 1 is sprayed for controlled cooling, which is indicated in FIG. 1 by spray jets 4. The spray treatment shown causes during the heat treatment, a rapid, controlled cooling of the surface 6 of the blade root 1, whereby surface fibers of the blade root 1 are plastically stretched parallel to the surface.
  • the plastic strain is shown in Figure 1 by means of double arrows 7.
  • the outer fibers of the blade root 1 are plastically stretched towards its center axis X beyond the 1 mm allowance mentioned in the exemplary embodiment.
  • Both the plastically stretched outer fibers (double arrow 7) and the compressive residual stresses or the compressive residual stress zone (double arrow 8) in the surface are produced in a comparatively great depth of several millimeters, preferably 3 to 10 mm, towards the central axis X, that is, deeper than the oversize.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaufelfußes (1) einer Strömungsmaschine. Der Schaufelfuß wird während einer Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht, so dass Außenfasern des Schaufelfußes (1) zu seiner Mittelachse (X) hin plastisch gedehnt werden und Druckeigenspannungen bei Raum- und bei Betriebstemperatur im Schaufelfuß entstehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaufelfußes einer Strömungsmaschine
  • Bekannt ist, Schaufelfüße, insbesondere tannenförmige Schaufelfüße, von Strömungsmaschinen im Rahmen des Schmiedeprozesses einer Wärmebehandlung zu unterziehen. Beispielsweise können die Tannenfüße, nachdem sie aus einem Schmiedegesenk entnommen werden, fast ihre endgültige Kontur aufweisen, wobei hier noch ein zusätzliches Aufmaß von 1 bis 2 mm vorhanden ist. Bekannt ist, beispielsweise die spanend bearbeiteten Schmiederohlinge z. B. mittels Kugeldruckstrahlen oder mittels Rollierens zu bearbeiten.
  • Als ein Hauptnachteil des bekannten Verfahrens zum Herstellen eines Schaufelfußes bzw. von Schaufelfüßen ist hierbei anzusehen, dass eine Eindringtiefe von Eigenspannungen in das Schaufelfußmaterial nachteiligerweise nur wenige Zehntel-Millimeter beträgt, womit lediglich eine Anrisslebensdauer zum Teil positiv beeinflusst werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahin gehend zu verbessern, dass die Lebensdauer von Schaufelfüßen und damit Inspektionsintervalle verlängert werden können.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Schaufelfuß während einer Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht wird, so dass Außenfasern des Schaufelfußes zu seiner Mittelachse hin, also in einer Zone die sich von einer Oberfläche des Schaufelfußes zu seiner Mittelachse hin erstreckt, plastisch gedehnt werden. Die Außenfasern werden insbesondere oberflächenparallel plastisch gedehnt.
  • Günstiger Weise ist vorgesehen, dass der Schaufelfuß als Rohling mit seiner mit einem Aufmaß versehenen Kontur der Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei der Schaufelfuß während der Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht wird, so dass Außenfasern des Schaufelfusses über das Aufmaß hinweg zu seiner Mittelachse hin plastisch gedehnt werden.
  • Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn die Außenfasern bei einem Aufmaß von 1 bis 2 mm bis zu einer Tiefe von mehr als 1 bis 2 mm, also über das Aufmaß hinweg, plastisch gedehnt werden.
  • Zweckmäßigerweise bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren hierbei, dass die plastisch gedehnten Außenfasern der Kontur des Rohlings bzw. des Schaufelfußes folgen, also oberflächenparallel gedehnt sind.
  • Vorteilhafterweise entstehen durch die kontrollierte Abkühlung Druckeigenspannungen im Außenbereich des Rohlings bei Raum- und Betriebstemperatur bzw. des Schaufelfußes über das Aufmaß hinweg, wobei die Druckeigenspannungen mehrere Millimeter in den Schaufelfuß hinreichen, so dass eine Druckeigenspannungszone mit tiefreichenden Druckeigenspannungen gebildet ist, die auf jeden Fall über das Aufmaß hinweg einen Betrag von 3 bis 10 mm bezogen auf die Oberfläche des Rohlings zur Mittelachse hin aufweist.
  • Weist der Schaufelfuß als Rohling das Aufmaß auf, bezieht sich der Betrag der Dicke der Druckeigenspannungszone auf die Oberfläche des Aufmaßes in Richtung zur Mittelachse.
  • Die Druckeigenspannungszone ist nach der beispielsweise spanenden Bearbeitung um das entfernte Aufmaß verringert.
  • Wird der Schaufelfuß nach der spanenden Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt, also der Wärmebehandlung unterzogen, bezieht sich der Betrag der Dicke der Druckeigenspannungszone auf die Oberfläche der endgültigen Kontur des Schaufelfußes zu seiner Mittelachse hin.
  • Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn der Rohling bzw. der Schaufelfuß zum kontrollierten Abkühlen mit einem Fluid, beispielsweise Wasser besprüht wird, wobei aber auch vorgesehen werden kann, dass der Rohling bzw. Schaufelfuß mit Öl besprüht wird. Selbstverständlich kann jede geeignete Flüssigkeit z.B. eine Wasser-Öl-Emulsion zum Besprühen verwendet werden, so dass eine kontrollierte Abkühlung erreichbar ist.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorteilhaft erreicht, dass die Außenfasern bis zu einer Tiefe von mehreren Millimetern plastisch gedehnt werden. Beträgt das Aufmaß beispielsweise 2 mm, werden die Außenfasern bis zu einer über die Tiefe von 2 mm hinaus gehenden Tiefe zur Mittelachse hin plastisch gedehnt.
  • Die Außenfasern werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens abhängig von der Schaufelfußgröße bis zu einer Tiefe von 3 bis 10 mm plastisch gedehnt. Bei kleinen Schaufelfüßen, die beispielsweise eine Masse von 10kg haben, kann eine plastische Dehnung bis zu einer Tiefe von 2 bis 5 mm erreicht werden, wobei bei großen Schaufelfüßen mit einer beispielhaften Masse von 150kg eine plastische Dehnung bis zu einer Tiefe von bis zu 10 mm über das Aufmaß hinweg erreichbar ist. Selbstverständlich sind die genannten Maße lediglich beispielhaft, so dass sich bei anderen Schaufelfußgrößen und - formen auch andere Werte bzw. Beträge für die tiefreichenden Druckeigenspannungen ergeben können.
  • Wird der Rohling bzw. der Schaufelfuß mit seiner fast endgültigen Kontur und seinem zusätzlichen Aufmaß von 1 bis 2 mm nunmehr nach der kontrollierten Abkühlung beispielsweise spanend bearbeitet, ist es leicht vorstellbar, dass die plastisch gedehnten Außenfasern aufgrund ihrer tiefen Eindringtiefe über das Aufmaß hinweg nicht einfach weg geschnitten werden, sondern erhalten bleiben.
  • Bei dem kontrollierten Abkühlprozess entstehen günstigerweise Druckeigenspannungen, die in Überlagerung mit einer Betriebsbeanspruchung eine erhöhte Gesamtlebensdauer ermöglichen. Hierbei sei insbesondere darauf hingewiesen, dass eine Anriss- und Rissfortschrittslebensdauer positiv beeinflusst werden. Als Anrisslebensdauer wird im Sinne der Erfindung die Lebensdauer des Schaufelfußes verstanden, die ohne Anriss durchlaufen wird. Als Rissfortschrittslebensdauer wird im Sinne der Erfindung die Lebensdauer des Schaufelfußes verstanden, die unter Vorhandensein eines Risses durchlaufen wird, wobei der Riss größer werden oder gleich bleiben kann. Wird der Riss größer, wurde ein Rissfortschrittsschwellenwert (Threshold) überschritten. Der Rissfortschrittsschwellenwert (Threshold)ist im Sinne der Erfindung die Beanspruchungsgröße, ab der ein Wachsen des Risses stattfindet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun vorteilhaft erreicht, dass der Rissfortschrittsschwellenwert (Threshold) in einer größeren Tiefe größer ist, als bei herkömmlichen Herstellverfahren (Kugeldruckstrahlen, Rollieren), womit der Rissfortschrittsschwellenwert (Threshold) günstig beeinflusst wird. Damit wird aber selbstverständlich auch die Rissfortschrittslebensdauer günstig beeinflusst.
  • Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit ein verbesserter Schaufelfuß zur Verfügung gestellt, der eine erhöhte Gesamtlebensdauer, insbesondere Anriss- und Rissfortschrittslebensdauer aufweist, wobei auch erforderliche Inspektionsintervalle verlängert werden können. Damit kann aber auch eine integrale Anstrengung bzw. eine mittlere Spannung des Werkstoffs im Vergleich zum herkömmlichen Kugeldruckstrahlen oder Rollieren relativ höher ausfallen.
  • Die integrale Anstrengung bzw. die mittlere Spannung aus der äußeren Last (Fliehkraft usw.) kann höher ausfallen, da ein Volumen der Zone mit Druckeigenspannungen größer ist als bei dem herkömmlichen Kugeldruckstrahlen bzw. Rollieren. Vorteilhafter Weise ergibt sich hierbei ein im Vergleich zum Kugeldruckstrahlen bzw. Rollieren günstigerer Wert der integralen Anstrengbarkeit bzw. mittleren Spannung um einen Betrag von 10 bis 15%.
  • Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit dem eingangs genannten Kugeldruckstrahlen bzw. dem zuvor genannten Rollieren kombiniert werden. Insgesamt bewirken die entstandenen tiefreichenden plastisch gedehnten Außenfasern bzw. Druckeigenspannungen eine verbesserte Festigkeit des Schaufelfußes. Im Vergleich zu Schmiederohlingen mit grob umhüllendem, großem Aufmaß wird weniger Rohmaterial verbraucht und gleichzeitig ein kostengünstiges Zerspanungsvolumen zur Verfügung gestellt.
  • Die Strömungsmaschine kann als Verdichter, Dampfturbine oder Gasturbine ausgeführt sein. Vorzugsweise ist das Verfahren an geschmiedeten Rohlingen bzw. Schaufelfüßen anwendbar, wobei auch eine Anwendung an ungeschmiedeten, also z.B. aus Stabmaterial gefertigten Schaufelfüßen denkbar ist. Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch an Aufmaß-Schmiedungen angewendet werden, bei denen die Schmiedekontur den Fuß nur grob umhüllt. Aufgrund der relativ tiefreichenden Druckeigenspannungen bzw. des tiefreichenden Druckeigenspannungsfeldes bleibt aber ein positiver Effekt erhalten.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigt die einzige
    • Fig. 1
    eine Teilansicht eines Schaufelfußes im Querschnitt.
  • Figur 1 zeigt einen Schaufelfuß 1. Der Schaufelfuß 1 weist im Querschnitt gesehen eine tannenförmige Ausgestaltung auf, so dass der Schaufelfuß 1 auch als Tannenschaufelfuß bezeichnet werden kann. Der Schaufelfuß gemäß Figur 1 ist lediglich in einem Halbquerschnitt dargestellt, wobei der Schaufelfuß 1 spiegelbildlich zu einer Mittelachse X ausgeführt ist. Natürlich kann der Schaufelfuß 1 auch in anderen Querschnittsformen ausgestaltet sein, wie z.B. als Schwalbenschwanzfuß oder als T-Fuß.
  • Der in Figur 1 dargestellte Schaufelfuß 1 ist aus einem Schmiedegesenk als Schmiederohling mit einem Aufmaß von ca. 1 mm herausgenommen und wird einer Wärmebehandlung unterzogen. Während der Wärmebehandlung wird der dargestellte Schaufelfuß 1 zur kontrollierten Abkühlung besprüht, was in Figur 1 mit Sprühstrahlen 4 angedeutet ist. Die dargestellte Sprühbehandlung bewirkt während der Wärmebehandlung ein rasches, kontrolliertes Abkühlen der Oberfläche 6 des Schaufelfußes 1, wodurch Oberflächenfasern des Schaufelfußes 1 oberflächenparallel plastisch gedehnt werden.
  • Die plastische Dehnung ist in Figur 1 mittels der Doppelpfeile 7 dargestellt. Beispielhaft ist in Figur 1 dargestellt, dass die Außenfasern des Schaufelfußes 1 zu seiner Mittelachse X hin über das von dem in dem Ausführungsbeispiel genannten Aufmaß von 1 mm hinweg plastisch gedehnt werden.
  • Weiter ist der Figur 1 zu entnehmen, dass die plastisch gedehnten Außenfasern (Doppelpfeil 7) der Kontur des Schaufelfußes 1 folgen. Bei der kontrollierten Abkühlung mittels der Sprühbehandlung entstehen im Schaufelfuß 1 weiter vorteilhaft Druckeigenspannungen, die bei Raum- und Betriebstemperatur vorhanden sind (in Figur 1 mittels der Pfeile 8 dargestellt).
  • Sowohl die plastisch gedehnten Außenfasern (Doppelpfeil 7) als auch die Druckeigenspannungen bzw. die Druckeigenspannungszone (Doppelpfeil 8) in der Oberfläche ist in vergleichsweise großer Tiefe von mehreren Millimetern bevorzugt 3 bis 10 mm zur Mittelachse X hin, also tiefreichender als das Aufmaß, entstanden.
  • Wird der Schaufelfuß 1 nun einer endgültigen Bearbeitung, beispielsweise einer spanenden Bearbeitung unterzogen, um die endgültige Kontur herzustellen, so ist es leicht vorstellbar, dass bei einem Wegschneiden des Aufmaßes von ca. 1 mm gleichwohl die plastische Dehnung der Außenfasern als auch die Druckeigenspannungen aufgrund ihrer, bezogen auf die Mittelachse X von der Oberfläche gesehen, tiefen Eindringtiefe in das Material des Schaufelfußes 1 zur Mittelachse X hin noch vorhanden sind.
  • Somit wird ein einfaches und effizientes Verfahren zur Verfügung gestellt, bei dem der Schaufelfuß 1 im Vergleich zu lediglich einem Kugeldruckstrahlen bzw. Rollieren eine erhöhte Gesamtlebensdauer aufweist, da die aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens vorhandenen Druckeigenspannungen nach dem Entfernen des Aufmaßes immer noch vorhanden sind.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schaufelfußes (1) einer Strömungsmaschine,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaufelfuß (1) während einer Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht wird,
    so dass Außenfasern des Schaufelfußes (1) zu seiner Mittelachse (X) hin plastisch gedehnt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenfasern des Schaufelfußes zu seiner Mittelachse (X) hin oberflächenparallel plastisch gedehnt werden, also der Kontur des Schaufelfußes (1) folgen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaufelfuß (1) als Rohling mit seiner mit einem Aufmaß versehenen Kontur der Wärmebehandlung unterzogen wird,
    wobei der Schaufelfuß (1) während der Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht wird,
    so dass Außenfasern des Schaufelfußes (1) über das Aufmaß hinweg zu seiner Mittelachse (X) hin plastisch gedehnt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Außenfasern bei einem Aufmaß von 1 bis 2 mm bezogen auf die Mittelachse (X) bis zu einer Tiefe von mehr als 1 bis 2 mm plastisch gedehnt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei der kontrollierten Abkühlung Druckeigenspannungen bei Raum- und Betriebstemperatur im Schaufelfuß (1) entstehen.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schaufelfuß (1) zur kontrollierten Abkühlung mit einem Fluid besprüht wird.
  7. Schaufelfuß,
    der insbesondere mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist,
    wobei der Schaufelfuß (1) während einer Wärmebehandlung zur kontrollierten Abkühlung besprüht wird,
    so dass Außenfasern des Schaufelfusses (1) zu seiner Mittelachse (X) hin plastisch gedehnt werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009006229A1 (de) * 2009-01-27 2010-07-29 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Verdichterscheiben
DE102009036342A1 (de) 2009-08-06 2011-02-10 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Verfestigen eines Bauteilbereichs und Bauteil mit einem derart verfestigten Bauteilbereich

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137815A1 (de) * 1981-09-23 1982-09-02 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart "verfahren zur steigerung der dauerfestigkeit von warmgeschmiedeten bauteilen"
US4769092A (en) * 1986-02-18 1988-09-06 Mtu Motoren-Und-Turbinen-Union Muenchen Gmbh Variable cooling device for turbo engine wall parts
GB2406532A (en) * 2003-10-03 2005-04-06 Rolls Royce Plc An apparatus for forming a compressively stressed layer in a root of a blade

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3137815A1 (de) * 1981-09-23 1982-09-02 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart "verfahren zur steigerung der dauerfestigkeit von warmgeschmiedeten bauteilen"
US4769092A (en) * 1986-02-18 1988-09-06 Mtu Motoren-Und-Turbinen-Union Muenchen Gmbh Variable cooling device for turbo engine wall parts
GB2406532A (en) * 2003-10-03 2005-04-06 Rolls Royce Plc An apparatus for forming a compressively stressed layer in a root of a blade

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LAMPMAN S.R. & ZORC T.B.: "ASM HANDBOOK HEAT TREATING, VOL.4", 1991, ASM INTERNATIONAL, US, XP002381033 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009006229A1 (de) * 2009-01-27 2010-07-29 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Verdichterscheiben
DE102009006229B4 (de) * 2009-01-27 2016-11-10 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Verfahren zur Herstellung von Turbinen- oder Verdichterscheiben
DE102009036342A1 (de) 2009-08-06 2011-02-10 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Verfestigen eines Bauteilbereichs und Bauteil mit einem derart verfestigten Bauteilbereich

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