EP2344299A1 - Verfahren zur reparatur eines integralen rotors und integraler rotor - Google Patents

Verfahren zur reparatur eines integralen rotors und integraler rotor

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Publication number
EP2344299A1
EP2344299A1 EP10776283A EP10776283A EP2344299A1 EP 2344299 A1 EP2344299 A1 EP 2344299A1 EP 10776283 A EP10776283 A EP 10776283A EP 10776283 A EP10776283 A EP 10776283A EP 2344299 A1 EP2344299 A1 EP 2344299A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
collar
replacement
rotor
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10776283A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Steinhardt
Thomas Uihlein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines AG
Original Assignee
MTU Aero Engines GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MTU Aero Engines GmbH filed Critical MTU Aero Engines GmbH
Publication of EP2344299A1 publication Critical patent/EP2344299A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P6/00—Restoring or reconditioning objects
    • B23P6/002—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors
    • B23P6/005—Repairing turbine components, e.g. moving or stationary blades, rotors using only replacement pieces of a particular form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
    • F05B2230/232—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together by welding
    • F05B2230/239—Inertia or friction welding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • F05D2230/23—Manufacture essentially without removing material by permanently joining parts together
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    • F05D2230/31—Layer deposition
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    • F05D2230/53—Building or constructing in particular ways by integrally manufacturing a component, e.g. by milling from a billet or one piece construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods

Definitions

  • the invention relates to a method for repairing an integral rotor, in particular a rotor of a gas turbine, having a rotor base body and a plurality of blades, as well as such an integral rotor.
  • the object of the invention is to provide an improved repair method for integral rotors.
  • the object of the invention is achieved by a method for repairing an integral rotor, in particular a rotor of a gas turbine, having a rotor base body and a plurality of blades with the following method steps: separating a blade to be replaced from the rotor, wherein a projecting from the rotor body blade stub with a first welding contact surface is formed; Providing a replacement bucket with a second weld contact surface; Attaching a collar to the blade stub and / or to the replacement blade by a thermal spraying method, the material of the collar having a melting point substantially equal to that of the blade stub or the replacement blade; Welding the replacement blade to the blade stump; and at least partially removing the collar.
  • blade stump in the sense of this invention is to be understood as the remainder of the blade to be repaired remaining on the rotor base body.
  • a blade stump can therefore also extend to the blade tip. Accordingly, the replacement bucket may also be just a new bucket tip.
  • a collar By attaching a collar to the blade stub, the blade stub is reinforced against the stresses of welding the replacement blade.
  • a collar allows a fixation of the replacement bucket in the welding device without touching the airfoil surface.
  • the thermal spraying process and the melting point of the material of the collar allow a variety of training of the collar.
  • the collar is attached by high speed or cold gas spraying. This allows high precision in the formation of the collar by a generative process and good material properties of the collar.
  • the replacement blade is welded by a friction welding method, in particular a linear friction welding method.
  • the replacement blade may be welded by a pressure welding process, in particular an inductive low or high frequency compression welding process.
  • the collar can be mounted in the area of the associated weld contact surface.
  • the collar terminates flush with the weld contact surface of the blade stub and / or the replacement blade.
  • the weld contact area can be increased by the collar, which is welded with. In this way, a small and irregularly shaped weld contact surface of the blade stub can be enlarged and / or its geometry can be optimized for welding.
  • the collar is only partially removed after welding the replacement blade, with the resulting replacement blade welded to the rotor creating a has different geometry than the original blade.
  • Such a new geometry can be adapted, for example, to changed structural mechanical requirements.
  • an intermediate element is provided, which is arranged between the blade and the rotor base body.
  • a blade and a rotor base body can be connected to various materials which, because of their material properties, can not be welded directly to one another.
  • the replacement blade is preferably held on the collar provided on it, which significantly reduces their burden.
  • the invention also relates to an integral rotor, in particular a gas turbine, having a rotor base body and a plurality of blades, wherein at least one blade is a replacement blade attached to a blade stump of a remote blade by repair.
  • a collar for enlarging the weld contact surface by a thermal spraying method or cold gas spraying is attached.
  • the material of the collar has a melting point that substantially corresponds to the blade stub or replacement blade.
  • FIGS. 1a-f show successive steps in a method according to the invention for repairing an integral rotor
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the collar on the blade stump, which may be present in the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the collar on the blade stump, which may be present in the inventive method.
  • Figure la shows an integral rotor 10, in particular a gas turbine, with a rotor base body 12 and a plurality of blades 14, wherein a blade 16 to be replaced is damaged.
  • the extent of damage to the blade 16 to be replaced is determined, and the blade 16 to be replaced is separated from the rotor 10 radially inwardly of the damaged location along the cutting plane 18 shown in dotted lines.
  • a blade stub 20 projecting from the rotor base body 12 is formed with a first radially frontal welding contact surface 22, which is illustrated in FIG.
  • An exchange bucket 24 having a frontal, second weld contact surface 26 is provided.
  • the replacement bucket 24 has a shape corresponding to the original geometry of the separated part of the bucket 16 to be replaced.
  • a collar 28 is attached to the blade stub 20 and to the replacement blade 24 by a thermal spraying method (for example high-speed or cold gas spraying).
  • a thermal spraying method for example high-speed or cold gas spraying.
  • the geometry of the collar 28 is selected so that the collar 28 terminates flush with the weld contact surface 22, 26 of the blade stub 20 and the replacement blade 24, respectively, whereby the weld contact surfaces 22, 26 are enlarged by the collar 28.
  • the thickness of each collar 28 may decrease toward the side remote from the weld contact surface 22, 26, or alternatively may be constant or increase over a particular portion.
  • the collars 28 preferably run closed in the circumferential direction around the part to be reinforced.
  • the collar 28 may also change the geometry of the part, for example, the blade contour of the blade stub 20 or the replacement blade 24 may be formed by the collar 28 in a rectangular shape, which facilitates, for example, fixing the parts during subsequent welding.
  • Figure ld shows a linear friction welding method in which the replacement blade 24 is pressed in the radial direction with the second weld contact surface 26 against the first weld contact surface 22 of the blade stub 20 and at the same time the exchange blade 24 is moved linearly oscillating in the tangential direction. Due to the resulting frictional heat, the desired welding temperature is achieved.
  • the geometry of the collar 28 is selected to reduce the stresses on the blade stump 20 during the welding process.
  • Inductive pressing welding the joining zone is heated inductively, the exchange blade 24 is pressed radially against the blade stump 20 on reaching the intended welding temperature.
  • the collar 28 of the replacement bucket 24 may be designed so that a welding device 29 touches the replacement bucket 24 exclusively via the collar 28.
  • the material of the collar 28 has a melting point substantially equal to that of the blade stub 20 and the replacement blade 24, respectively. In this way it is prevented that the material of the collar melts early and gets into the joint zone between the blade stub 20 and replacement blade 24.
  • the melting point of the material of the collar 28 may be, for example, in a temperature range of 150 ° C above the melting point of the material of the component to which it is attached (blade stub 20 or replacement blade 24) to 100 ° C below the melting point of the material of the corresponding component.
  • a disc material is, for example, Inco718 with T so iidus 1260 ° C, Tuquidus 1,996 ° C.
  • alternative alloys only differ by a few 10 ° C in melting point temperatures.
  • the material of the collar 28 preferably corresponds to that of its associated part, ie the associated blade stub 20 or the associated replacement blade 24. Due to the use of the same alloy, only the same material will be present in the joint zone between the replacement blade 24 and the blade stub 20 during welding. The collar material is used to compensate for undersize.
  • Figure le shows the rotor 10 after welding the replacement blade 24 on the blade stub 20.
  • the weld contact surfaces 22, 26 are welded together over their entire surface, whereby the collar 28 of the blade stub 20 and the replacement blade 24 are welded together.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the collar 28 on the blade stub 20.
  • the collar 28 likewise extends as far as the rotor base body 12 and thus additionally supports the blade stump 20 with respect to the rotor base body 12.
  • the collar 28 is formed so that the blade stump 20 requires no additional support by the welding device.
  • the collar 28 is thickened for improved support in the direction of the rotor base body 12.
  • FIG. 3 shows an integral rotor 10, in which the blades 14 and the rotor base body 12 are made of different materials.
  • an intermediate element 30 is present, via which the blade 14 and the rotor base body 12 are connected.
  • components can be welded with different materials which, because of their material properties, can not be welded directly to one another, for example different alloys or single-crystalline components with polycrystalline components.
  • the collar 28 may extend over the region of the intermediate element 30, whereby this region is additionally stabilized.
  • the defective blade 16 can be separated radially outside or even in the region of the intermediate element 30.
  • the collar 28 can generally also be attached by thermal spraying of various materials, wherein the material of the collar is in each case adapted to the adjacent component, for example the rotor base body 12, the blade stub 20 or the intermediate element 30.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors (10), insbesondere eines Rotors (10) einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper (12) und einer Mehrzahl von Schaufeln (14) umfasst die Verfahrensschritte: Abtrennen einer auszutauschenden Schaufel (16) vom Rotor (10), wobei ein von dem Rotorgrundkörper (12) vorstehender Schaufelstumpf (20) mit einer ersten Schweißkontaktfläche (22) gebildet wird; Bereitstellen einer Austauschschaufel (24) mit einer zweiten Schweißkontaktfläche (26); Anbringen eines Kragens (28) am Schaufelstumpf (20) und/oder an der Austauschschaufel (24) durch ein thermisches Spritzverfahren, wobei das Material des Kragens (28) einen Schmelzpunkt hat, der dem des Schaufelstumpfs (20) bzw. der Austauschschaufel (24) im Wesentlichen entspricht; Anschweißen der Austauschschaufel (24) am Schaufelstumpf (20); und zumindest teilweises Entfernen des Kragens (28).

Description

Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors und integraler Rotor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors, insbesondere eines Rotors einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper und einer Mehrzahl von Schaufeln, sowie einen solchen integralen Rotor.
Aus dem Stand der Technik sind Reparaturverfahren für integrale Rotoren bekannt, bei denen eine beschädigte Schaufel vom Rotor abgetrennt wird und eine Austauschschaufel an den am Rotor verbleibenden Schaufelstumpf durch lineare Reibschweiß- oder induktive Pressschweißverfahren angeschweißt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Reparaturverfahren für integrale Rotoren zu schaffen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors, insbesondere eines Rotors einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper und einer Mehrzahl von Schaufeln mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst: Abtrennen einer auszutauschenden Schaufel vom Rotor, wobei ein von dem Rotorgrundkörper vorstehender Schaufelstumpf mit einer ersten Schweißkontaktfläche gebildet wird; Bereitstellen einer Austauschschaufel mit einer zweiten Schweißkontaktfläche; Anbringen eines Kragens am Schaufelstumpf und/oder an der Austauschschaufel durch ein thermisches Spritzverfahren, wobei das Material des Kragens einen Schmelzpunkt hat, der dem des Schaufelstumpfs bzw. der Austauschschaufel im Wesentlichen entspricht; Anschweißen der Austauschschaufel am Schaufelstumpf; und zumindest teilweises Entfernen des Kragens.
Der Begriff Schaufelstumpf im Sinne dieser Erfindung ist als der am Rotorgrundkörper verbleibende Rest der zu reparierenden Schaufel zu verstehen. Ein Schaufelstumpf kann sich demnach auch bis zur Schaufelspitze erstrecken. Dementsprechend kann es sich bei der Austauschschaufel auch lediglich um eine neue Schaufelspitze handeln.
Durch Anbringen eines Kragens am Schaufelstumpf wird der Schaufelstumpf gegenüber den Belastungen bei Anschweißen der Austauschschaufel verstärkt. An der Austauschschaufel ermöglicht ein Kragen beispielsweise eine Fixierung der Austauschschaufel in der Schweißvorrichtung ohne Berührung der Schaufelblattoberfläche. Das thermische Spritzverfahren und der Schmelzpunkt des Materials des Kragens ermöglichen eine vielfaltige Ausbildung des Kragens.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Da das Material des Kragens einen Schmelzpunkt besitzt, der dem des Schaufelstumpfs und/oder der Austauschschaufel im Wesentlichen entspricht, wird ein vorzeitiges Eindringen von die Schweißverbindung schwächendem Kragenmaterial in die Fügezone zwischen Schaufelstumpf und Austauschschaufel verhindert, was durch ein vorzeitiges Schmelzen des Kragens auftreten würde.
Es ist möglich, dass nur ein Teil des Kragens entfernt wird. Auf diese Weise können Maßtoleranzen ausgeglichen und andere Geometrien verwirklicht werden.
Vorzugsweise wird der Kragen durch Hochgeschwindigkeitsspritzen oder Kaltgasspritzen angebracht. Dies ermöglicht eine hohe Präzision bei der Ausbildung des Kragens durch ein generatives Verfahren und gute Materialeigenschaften des Kragens.
Es bringt deutliche Vorteile, wenn die gleiche Legierung für das Material des Kragens und das Material des zugeordneten Schaufelstumpfs oder der zugeordneten Austauschschaufel vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die Schweißverbindung nicht beeinflusst, falls Material des Kragens in die Fügezone zwischen Austauschschaufel und Schaufelstumpf gelangt. Das Kragenmaterial wird auch hier unter Umständen dazu verwendet, Maßtoleranzen auszugleichen, zum Beispiel durch untermaßige Austauschschaufeln oder Schaufelstümpfe.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Austauschschaufel durch ein Reibschweißverfahren, insbesondere ein lineares Reibschweißverfahren angeschweißt.
Alternativ kann die Austauschschaufel durch ein Pressschweißverfahren, insbesondere ein induktives Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißverfahren angeschweißt werden.
Der Kragen kann im Bereich der zugeordneten Schweißkontaktfläche angebracht werden.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensvariante schließt der Kragen mit der Schweißkontaktfläche des Schaufelstumpfs und/oder der Austauschschaufel bündig ab.
Die Schweißkontaktfläche lässt sich durch den Kragen vergrößern, der mit angeschweißt wird. Auf diese Weise kann eine kleine und unregelmäßig geformte Schweißkontaktfläche des Schaufelstumpfes vergrößert werden und/oder deren Geometrie für das Schweißen optimiert werden.
Es ist auch möglich, dass der Kragen nach dem Anschweißen der Austauschschaufel nur teilweise entfernt wird, wobei die resultierende am Rotor angeschweißte Austauschschaufel eine andere Geometrie aufweist als die ursprüngliche Schaufel. Eine solche neue Geometrie kann beispielsweise auf geänderte strukturmechanische Anforderungen angepasst sein.
Es ist möglich, dass ein Zwischenelement bereitgestellt wird, welches zwischen der Schaufel und dem Rotorgrundkörper angeordnet ist. Über ein Zwischenelement können eine Schaufel und ein Rotorgrundkörper mit verschiedenen Materialien verbunden werden, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht direkt miteinander verschweißt werden können.
Beim Schweißvorgang wird die Austauschschaufel vorzugsweise an dem an ihr vorgesehenen Kragen gehalten, was ihre Belastung deutlich reduziert.
Die Erfindung betrifft auch einen integralen Rotor, insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper und einer Mehrzahl von Schaufeln, wobei wenigstens eine Schaufel eine durch Reparatur an einem Schaufelstumpf einer entfernten Schaufel angebrachte Austauschschaufel ist. Am Schaufelstumpf und/oder am inneren Ende der Austauschschaufel ist ein Kragen zur Vergrößerung der Schweißkontaktfläche durch ein thermischen Spritzverfahren oder Kaltgasspritzen angebracht. Das Material des Kragens hat einen Schmelzpunkt, der dem Schaufelstumpfbzw, der Austauschschaufel im Wesentlichen entspricht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- Figuren la - f aufeinanderfolgende Schritte bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors;
- Figur 2 eine zweite Ausführungsform des Kragens am Schaufelstumpf, der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorhanden sein kann; und
- Figur 3 eine dritte Ausführungsform des Kragens am Schaufelstumpf, der beim erfindungsgemäßen Verfahren vorhanden sein kann.
Anhand der Figuren la bis lf werden im Folgenden Verfahrensschritte eines Reparaturverfahrens eines integralen Rotors 10 erläutert.
Figur la zeigt einen integralen Rotor 10, insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper 12 und einer Mehrzahl von Schaufeln 14, wobei eine auszutauschende Schaufel 16 beschädigt ist. In einem ersten Verfahrensschritt wird das Ausmaß der Beschädigung der auszutauschenden Schaufel 16 bestimmt, und die auszutauschende Schaufel 16 wird radial einwärts der beschädigten Stelle entlang der punktiert gezeigten Schnittebene 18 vom Rotor 10 abgetrennt.
Durch das Abtrennen der auszutauschenden Schaufel 16 vom Rotor 10 wird ein von dem Rotorgrundkörper 12 vorstehender Schaufelstumpf 20 mit einer ersten radial stirnseitigen Schweiß- kontaktfläche 22 gebildet, der in Figur lb dargestellt ist. Eine Austauschschaufel 24 mit einer stirnseitigen, zweiten Schweißkontaktfläche 26 wird bereitgestellt. Die Austauschschaufel 24 hat eine der ursprünglichen Geometrie des abgetrennten Teils der auszutauschenden Schaufel 16 entsprechende Form.
In dem in Figur lc dargestellten Verfahrensschritt wird je ein Kragen 28 am Schaufelstumpf 20 und an der Austauschschaufel 24 durch ein thermisches Spritzverfahren (zum Beispiel Hoch- geschwindigkeits- oder Kaltgasspritzen) angebracht. In dieser Ausführungsform ist die Geometrie des Kragens 28 so gewählt, dass der Kragen 28 mit der Schweißkontaktfläche 22, 26 des Schaufelstumpfs 20 bzw. der Austauschschaufel 24 bündig abschließt, wodurch die Schweißkontaktflächen 22, 26 durch den Kragen 28 vergrößert werden. Die Dicke jedes Kragens 28 kann zur von der Schweißkontaktfläche 22, 26 abgewandten Seite hin abnehmen oder alternativ über einen bestimmten Abschnitt konstant verlaufen oder zunehmen.
Die Kragen 28 laufen bevorzugt in Umfangsrichtung geschlossen um das zu verstärkende Teil um.
Der Kragen 28 kann auch die Geometrie des Teiles ändern, zum Beispiel kann die Schaufelkontur des Schaufelstumpfs 20 oder der Austauschschaufel 24 durch den Kragen 28 in eine rechteckige Form gebracht werden, was zum Beispiel das Fixieren der Teile während des nachfolgenden Schweißens erleichtert.
Figur ld zeigt ein lineares Reibschweiß verfahren, bei dem die Austauschschaufel 24 in radialer Richtung mit der zweiten Schweißkontaktfläche 26 gegen die erste Schweißkontaktfläche 22 des Schaufelstumpfs 20 gepresst wird und gleichzeitig die Austauschschaufel 24 in tangentialer Richtung linear oszillierend bewegt wird. Durch die entstehende Reibungswärme wird die gewünschte Schweißtemperatur erreicht. Die Geometrie des Kragens 28 ist so gewählt, dass die Belastungen des Schaufelstumpfs 20 während des Schweißverfahrens reduziert werden.
Es sind natürlich auch andere Reibschweißverfahren oder Pressschweißverfahren wie zum Beispiel induktives Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißen möglich. Beim induktiven Press- schweißen wird die Fügezone induktiv aufgeheizt, wobei bei Erreichen der vorgesehenen Schweißtemperatur die Austauschschaufel 24 radial gegen den Schaufelstumpf 20 gepresst wird.
Insbesondere der Kragen 28 der Austauschschaufel 24 kann so gestaltet sein, dass eine Schweißvorrichtung 29 die Austauschschaufel 24 ausschließlich über den Kragen 28 berührt.
Das Material des Kragens 28 hat einen Schmelzpunkt, der dem des Schaufelstumpfs 20 bzw. der Austauschschaufel 24 im Wesentlichen entspricht. Auf diese Weise wird verhindert, dass das Material des Kragens frühzeitig schmilzt und in die Fügezone zwischen Schaufelstumpf 20 und Austauschschaufel 24 gerät.
Der Schmelzpunkt des Materials des Kragens 28 kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von 150°C über dem Schmelzpunkt des Materials des Bauteils an dem er angebracht ist (Schaufelstumpf 20 oder Austauschschaufel 24) bis 100°C unter dem Schmelzpunkt des Materials des entsprechenden Bauteils sein. Ein Scheibenmaterial ist beispielsweise Inco718 mit Tsoiidus 1.260°C, Tuquidus 1.996°C. Ein Schaufelmaterial ist beispielsweise LEK94 Tsoiidus 1.355°C, Tnqui- dus 1.410°C. Reines Ni besitzt Tiiquidus= 1.455°C. Alternative Legierungen unterscheiden sich typischerweise nur um wenige 10°C in den Schmelzpunkttemperaturen.
Das Material des Kragens 28 entspricht vorzugsweise dem seines zugeordneten Teils, also des zugeordneten Schaufelstumpfs 20 oder der zugeordneten Austauschschaufel 24. Aufgrund der Verwendung derselben Legierung wird nur dasselbe Material in der Fügezone zwischen Austauschschaufel 24 und Schaufelstumpf 20 während des Anschweißens vorhanden sein. Das Kragenmaterial dient dem Ausgleich von Untermaßen.
Figur le zeigt den Rotor 10 nach Anschweißen des Austauschschaufel 24 am Schaufelstumpf 20. Die Schweißkontaktflächen 22, 26 sind dabei über ihre gesamte Fläche miteinander verschweißt, wobei auch die Kragen 28 des Schaufelstumpfs 20 und der Austauschschaufel 24 miteinander verschweißt sind.
In einem abschließenden Verfahrensschritt wird der Kragen 28 von der Austauschschaufel 24 und dem Schaufelstumpf 20 entfernt, wie es in Figur lf gezeigt ist. Es ist aber auch möglich, den Kragen 28 nur teilweise zu entfernen. Das Entfernen der Kragen 28 erfolgt beispielsweise durch mechanisches oder elektrochemisches Bearbeiten. Figur 2 zeigt eine alternative Ausfuhrungsform des Kragens 28 am Schaufelstumpf 20. Der Kragen 28 erstreckt sich dabei ebenfalls bis zum Rotorgrundkörper 12 und stützt den Schaufelstumpf 20 somit zusätzlich gegenüber dem Rotorgrundkörper 12 ab.
Vorteilhafterweise ist der Kragen 28 so ausgebildet, dass der Schaufelstumpf 20 keine zusätzliche Abstützung durch die Schweißvorrichtung benötigt. In der gezeigten Ausführungsform ist der Kragen 28 zur verbesserten Abstützung in Richtung des Rotorgrundkörpers 12 verdickt.
In Figur 3 ist ein integraler Rotor 10 gezeigt, bei dem die Schaufeln 14 und der Rotorgrundkörper 12 aus verschiedenen Materialien gefertigt sind. Bei einem solchen integralen Rotor 10 ist ein Zwischenelement 30 vorhanden, über welches die Schaufel 14 und der Rotorgrundkörper 12 verbunden sind. Über ein Zwischenelement 30 können Bauteile mit verschiedenen Materialien geschweißt werden, die aufgrund ihrer Materialeigenschaften nicht direkt miteinander verschweißt werden können, beispielsweise verschiedene Legierungen oder einkristalline Bauteile mit polykristallinen Bauteilen. Der Kragen 28 kann sich über den Bereich des Zwischenelements 30 erstrecken, wodurch dieser Bereich zusätzlich stabilisiert wird.
Die defekte Schaufel 16 kann radial außerhalb oder auch im Bereich des Zwischenelements 30 abgetrennt werden.
Der Kragen 28 kann generell auch durch thermisches Spritzen verschiedener Materialien angebracht werden, wobei das Material des Kragens dabei jeweils an das angrenzende Bauteil, beispielsweise den Rotorgrundkörper 12, den Schaufelstumpf 20 oder das Zwischenelement 30, angepasst ist.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Reparatur eines integralen Rotors (10), insbesondere eines Rotors (10) einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper (12) und einer Mehrzahl von Schaufeln (14), gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- Abtrennen einer auszutauschenden Schaufel (16) vom Rotor, wobei ein von dem Rotorgrundkörper (12) vorstehender Schaufelstumpf (20) mit einer ersten Schweißkontaktfläche (22) gebildet wird;
- Bereitstellen einer Austauschschaufel (24) mit einer zweiten Schweißkontaktfläche (26);
- Anbringen eines Kragens (28) am Schaufelstumpf (20) und/oder an der Austauschschaufel (24) durch ein thermisches Spritzverfahren, wobei das Material des Kragens (28) einen Schmelzpunkt hat, der dem des Schaufelstumpfs (20) bzw. der Austauschschaufel (24) im Wesentlichen entspricht;
- Anschweißen der Austauschschaufel (24) am Schaufelstumpf (20); und
- zumindest teilweises Entfernen des Kragens (28).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil des Kragens (28) entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (28) durch Hochgeschwindigkeitsspritzen oder Kaltgasspritzen angebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gleiche Legierung für das Material des Kragens (28) und das Material des zugeordneten Schaufelstumpfs (20) oder der zugeordneten Austauschschaufel (24) vorgesehen ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austauschschaufel (24) durch ein Reibschweißverfahren, insbesondere ein lineares Reibschweißverfahren, angeschweißt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Austauschschaufel (24) durch ein Pressschweißverfahren, insbesondere ein induktives Nieder- oder Hochfrequenzpressschweißverfahren, angeschweißt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (28) im Bereich der zugeordneten Schweißkontaktfläche (22, 26) angebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (28) mit der Schweißkontaktfläche (22, 26) des Schaufelstumpfs (20) und/oder der Austauschschaufel (24) bündig abschließt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißkontaktfläche (22, 26) durch den Kragen (28) vergrößert und mit angeschweißt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (28) nach dem Anschweißen der Austauschschaufel (24) nur teilweise entfernt wird, wobei die resultierende am Rotor (10) angeschweißte Austauschschaufel (24) eine andere Geometrie aufweist als die ursprüngliche Schaufel (16).
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auszutauschende Schaufel (16) über ein Zwischenelement (30) am Rotorgrundkörper (12) angeschweißt ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schweißvorgang die Austauschschaufel am Kragen gehalten wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen umfangsmäßig geschlossen um den Schaufelstumpf oder die Austauschfläche umläuft.
14. Integraler Rotor (10), insbesondere einer Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper (12) und einer Mehrzahl von Schaufeln (14), wobei wenigstens eine Schaufel (14) eine durch Reparatur an einem Schaufelstumpf (20) einer entfernten Schaufel (16) angebrachte Austauschschaufel (24) ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Schaufelstumpf (20) und/oder am inneren Ende der Austauschschaufel (24) ein Kragen (28) zur Vergrößerung der Schweißkontaktfläche (22, 26) durch ein thermisches Spritzverfahren oder Kaltgasspritzen angebracht ist und das Material des Kragens (28) einen Schmelzpunkt hat, der dem der Schaufelstumpfs (20) bzw. der Austauschschaufel (24) im Wesentlichen entspricht.
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