DE102006033299A1 - Verfahren zur Reparatur eines in BLISK-Bauweise ausgeführten Verdichterrotors - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Reparatur von in BLISK-Bauweise gefertigten Verdichterrotoren wird die beschädigte Stufe vom Rotor abgetrennt und eine neue BLISK durch Elektronenstrahlschweißen mit dem Rotor verbunden. Zum Spannungsarmglühen wird eine lokale Wärmebehandlung des Rotors mittels eines im Schweißnahtbereich durch elektromagnetische Induktion induzierten Strom durchgeführt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines in BLISK-Bauweise ausgeführten Verdichterrotors, bestehend aus einstückig miteinander verbundenen BLISKs, bei dem eine stark beschädigte Stufe gegen eine neue ausgetauscht und der Rotor anschließend wärmebehandelt wird.
- Bei Gasturbinentriebwerken werden bekanntermaßen Verdichter eingesetzt, die aus mehreren einstückig miteinander verbundenen, jeweils als BLISK ausgeführten Rotorstufen bestehen, die jeweils eine Scheibe mit integral angeformten Schaufeln umfassen. Stark beschädigte einzelne Schaufeln oder Schaufelteile werden üblicherweise abgetrennt und durch neue, in einem Schweißprozess befestigte Ansatzstücke ersetzt. Zur Verminderung der in dem schweißnahtnahen Bereich erzeugten Spannungen wird eine Wärmebehandlung erforderlich, bei der die gesamte Verdichtertrommel oder nur der die Eigenspannungen aufweisende Schweißnahtbereich der reparierten Schaufel behandelt wird. Bei der vollständigen Wärmebehandlung des Verdichters kann dieser verformt werden, so dass eine aufwändige mechanische Nachbearbeitung erforderlich ist. Außerdem müssen zuvor entfernte Beschichtungen wieder aufgebracht und eine erneute Oberflächenverfestigung durchgeführt werden. Zur Durchführung einer auf den jeweiligen Schweißnahtbereich begrenzten lokalen Wärmebehandlung sind aufwändige Kapseltechniken bekannt, die eine Erwärmung der nicht beschädigten Teile der BLISK verhindern.
- Da der Reparaturaufwand bei stark beschädigten Verdichtern in Verbindung mit einer lokalen Wärmebehandlung be sonders hoch ist, werden in diesem Fall eine oder auch mehrere der miteinander verschweißten BLISKs aus dem Verdichter heraus- bzw. von diesem abgetrennt und durch eine neue, mittels einer Schweißverbindung eingefügte BLISK ersetzt. In diesem Fall muss jedoch der aus mehreren miteinender verschweißten BLISKs zusammengesetzte Verdichter einer Wärmebehandlung in einem Ofen unterzogen werden, bei der die oben angegebenen Nachteile auftreten.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Arbeitsaufwand bei der Reparatur von stark beschädigten Verdichtern spürbar zu senken.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass eine anstelle der zerstörten BLISK vorgesehene neue BLISK durch Elektronenstrahlschweißen mit dem Verdichterrotor verbunden wird und die Schweißnaht sowie die durch die Schweißwärme beeinflussten begrenzten benachbarten Bereiche zum Spannungsarmglühen mittels durch Induktion erzeugter Wärme behandelt werden. Die Induktionsparameter können so eingestellt werden, dass der zur Wärmeerzeugung in dem Bauteil induzierte Strom tatsächlich auf den Schweißnahtbereich beschränkt ist und nur dort die zum Spannungsarmglühen erforderliche Temperatur erzeugt wird. Eine auf dem Verdichterrotor vorhandene Beschichtung muss vor der Wärmebehandlung nicht entfernt und somit später auch nicht erneut aufgebracht werden. Gleichermaßen entfällt eine erneute Behandlung zur Oberflächenhärtung der Schaufeln. Schließlich kann der Verzug des Rotors durch die örtlich begrenzte Wärmebehandlung minimiert werden, so dass auch die ansonsten erforderliche aufwändige me chanische Nachbearbeitung nicht mehr oder nur in geringerem Umfang notwendig ist. Aufgrund der örtlichen begrenzten Wärmeerzeugung kann das Reparaturverfahren häufiger wiederholt werden. Die für die Wärmebehandlung erforderliche Wärme wird lokal umlaufend entlang der Schweißnaht erzeugt.
- Das Verfahren eignet sich nicht nur zur Reparatur eines Blisk Rotors, sondern kann auch in der Herstellung verwendet werden. Vorteil dabei ist, dass die kostenintensive Wärmebehandlung im Ofen ersetzt werden kann, die lokale Wärmebehandlung schneller ist und sogar in den Schweißprozeß integriert werden kann.
- Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
- Bei einem Verdichter, dessen Rotor aus miteinander verbundenen BLISKs besteht und bei dem eine Vielzahl von Schaufeln in einer Stufe beschädigt ist, wird die betreffende BLISK aus der Verdichtertrommel herausgetrennt und durch eine neue Scheibe mit integral angeformten Schaufeln (BLISK) ersetzt, die durch Elektronenstrahlschweißen mit der Verdichtertrommel verbunden wird. Nach dem Verschweißen der Ersatzblisk mit der Verdichterrotor werden lediglich die Schweißnaht und der an diese während des Schweißvorgangs stark erwärmte angrenzende Bereich einer örtlichen Wärmebehandlung durch induktive Erwärmung unterzogen, indem mit einem am Umfang der Verbindungsstelle erzeugten Magnetfeld in der Schweißnaht und einem begrenzten beidseitigen Bereich des Rotors ein Strom induziert und dadurch die für die Wärmebehandlung erforderliche Temperatur des Werkstoffs erzeugt wird. Die Parameter für die lokal begrenzte Wärmebehandlung können gut eingestellt werden, so dass sich der Kompressorrotor insgesamt geringfügig verzieht und eine durch Verziehen infolge Wärmeeinfluss bedingte Nachbearbeitung nicht oder nur im geringen Umfang erforderlich ist. Es entfällt ebenfalls eine nach der Wärmebehandlung des gesamten Rotors in einem Wärmebehandlungsofen erneut notwendige Oberflächenbeschichtung und/oder die Wiederholung einer Oberflächenhärtung, beispielsweise durch Kugelstrahlen der nicht lokal wärmebehandelten Bereiche. Nach der Wärmebehandlung erfolgt eine Prüfung der Schweißverbindung und gegebenenfalls eine mechanische Nachbearbeitung im Nahtbereich. Das Verfahren eignet sich für alle Verdichterrotoren, sowohl in Blisk Bauweise als auch in konventioneller Bauweise (Scheibe/Schaufel).
Claims (5)
- Verfahren zur Reparatur eines in BLISK-Bauweise ausgebildeten Verdichterrotors, bestehend aus einstückig miteinander verbundenen BLISKs, bei dem eine stark beschädigte Stufe gegen eine neue ausgetauscht und der Rotor anschließend wärmebehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die neue BLISK durch Elektronenstrahlschweißen mit dem Rotor verbunden wird und lediglich die Verbindungsstelle sowie ein an diese angrenzender, durch die Schweißwärme beeinflusster Bereich einer lokalen Wärmebehandlung mittels eines in diesem durch elektromagnetische Induktion induzierten Stroms unterzogen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung lokal umlaufend entlang der Verbindungsstelle erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle geprüft und gegebenenfalls mechanisch bearbeitet wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung auch in der Herstellung der Blisk-Rotoren genutzt werden kann.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung auch in der Herstellung der konventionellen Rotoren genutzt werden kann.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8181 | Inventor (new situation) |
Inventor name: BERKENHOFF, CLAUDIA, DIPL.-ING., 61273 WEHRHEI, DE Inventor name: HAUBOLD, THOMAS, DR., 61273 WEHRHEIM, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: KRONTHALER, SCHMIDT & COLL. PATENTANWALTSKANZL, DE Representative=s name: KRONTHALER, SCHMIDT & COLL. PATENTANWALTSKANZLEI, |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |
Effective date: 20130718 |