DE102008058142A1 - Method for producing and / or repairing a rotor of a turbomachine and rotor for this purpose - Google Patents

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MTU Aero Engines GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und/oder Reparieren eines Rotors einer Strömungsmaschine, insbesondere einer integral beschaufelten Blisk und/oder Bling einer Gasturbine, wobei zumindest die Schritte Bereitstellen eines Rotorgrundkörpers, Bereitstellen wenigstens einer Schaufel, welche einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist, Anordnen der wenigstens einen Schaufel am Rotorgrundkörper und Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotorgrundkörper durchgeführt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor für eine Strömungsmaschine sowie eine Strömungsmaschine mit wenigstens einem Rotor.The invention relates to a method for producing and / or repairing a rotor of a turbomachine, in particular an integrally bladed blisk and / or bling of a gas turbine, wherein at least the steps provide a rotor base body, providing at least one blade, which comprises a porous shaped body, at least partially is coated with a metal alloy, arranging the at least one blade on the rotor base body and connecting the at least one blade are performed with the rotor base body. The invention further relates to a rotor for a turbomachine and a turbomachine with at least one rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und/oder Reparieren eines Rotors einer Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Rotor für eine Strömungsmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 11 angegebenen Art sowie eine Strömungsmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 13 angegebenen Art mit wenigstens einem Rotor.The The invention relates to a method for manufacturing and / or repairing a rotor of a turbomachine. The invention further relates to a rotor for a turbomachine in the preamble of the claim 11 specified type and a turbomachine specified in the preamble of claim 13 with at least type a rotor.

Rotoren von Strömungsmaschinen, insbesondere Rotoren für Gasturbinen, sind technisch nur aufwendig und entsprechen kostenintensiv herstellbar und reparierbar. Die Rotoren werden dabei zunehmend als integral beschaufelte Rotoren ausgebildet, die, wenn ein scheibenförmiger Rotorgrundkörper vorliegt, als Blisk (bladed disk) oder, wenn ein ringförmiger Rotorgrundkörper vorliegt, als Bling (bladed ring) bezeichnet werden. Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung oder Reparatur erfordern dabei Schaufeln mit einem massiven Schaufelfuß, um die Kräfte des linearen Reibschweißprozesses, der zum Fügen der Schaufel mit dem Rotorgrundkörper verwendeten wird, einleiten zu können. Derartige Schaufeln, sogenannte Hohlschaufeln, werden üblicherweise durch superplastische Umformverfahren und Diffusionsverbinden von zwei Schaufelhälften mit einer dritten, gefalteten Zwischenlage hergestellt. Die Zwischenlage ist abwechseln auf der einen oder anderen Schaufelhälfte angebunden und erhöht so die Schaufelsteifigkeit.rotors of turbomachinery, in particular rotors for Gas turbines are technically complex and cost-intensive can be produced and repaired. The rotors are becoming increasingly formed as integrally bladed rotors, which, when a disc-shaped rotor body is present, as a blisk (bladed disk) or, if an annular rotor body is present, called bling (bladed ring). From the state of the art known methods for production or repair thereby require Shovels with a massive blade foot to the forces of linear friction welding process, the one to join the blade with the rotor body is used to initiate. Such blades, so-called hollow blades, are usually by superplastic forming processes and diffusion bonding of two blade halves made with a third, folded liner. The liner is alternately tied on one or the other blade half and increased so the blade stiffness.

Als nachteilig an den bekannten Rotoren ist der Umstand anzusehen, dass diese technisch aufwendig und entsprechen kostenintensiv in der Herstellung sind.When A disadvantage of the known rotors is the fact that this technically complex and correspond costly in the Production are.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen derartigen Rotor bereitzustellen, der einfacher und kostengünstiger herstellbar und/oder reparierbar ist.task It is therefore the object of the present invention to provide such a rotor to provide the simpler and cheaper to produce and / or repair is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 zum Herstellen und/oder Reparieren eines Rotors einer Strömungsmaschine, einen Rotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 für eine Strömungsmaschine und eine Strömungsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens – soweit an wendbar – als vorteilhafte Ausgestaltungen des Rotors bzw. der Strömungsmaschine und umgekehrt anzusehen sind.The The object is achieved by a Process according to claim 1 for producing and / or repairing a rotor of a turbomachine, a rotor having the features of claim 11 for a turbomachine and a turbomachine solved with the features of claim 13. Advantageous embodiments with appropriate training The invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous Embodiments of the method - as far as to be used - as advantageous embodiments of the rotor or the turbomachine and vice versa.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, welches eine einfachere und kostengünstigere Herstellung und/oder Reparatur eines Rotors einer Strömungsmaschine ermöglicht, werden ein Rotorgrundkörper und wenigstens eine Schaufel bereitgestellt, wobei die Schaufel einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist. Die wenigstens eine Schaufel wird am Rotorgrundkörper angeordnet und mit dem Rotorgrundkörper verbunden. Neben der einfacheren, kostengünstigeren und materialreduzierten Verfahrensdurchführung ist der hierdurch hergestellte Rotor zudem gewichtsreduziert und besitzt eine hohe Schwingungssteifigkeit. Die Schwingungssteifigkeit wird dabei durch den Unterschied im Elastizitätsmodul (E-Modul) zwischen dem vorzugsweise isotropen Formkörper und der als Oberflächen- bzw. Wandmaterial dienenden Metalllegierung der wenigstens einen Schaufel erreicht. Die bei der Herstellung des Rotors erzielten Vorteile werden grundsätzlich auch im Fall einer Reparatur erzielt, da fehlendes oder beschädigtes Oberflächenmaterial der wenigstens einen Schaufel durch erneutes Beschichten mit der Metalllegierung einfach und kostengünstig ausgebessert werden kann.at a method according to the invention, which a simpler and cheaper Production and / or repair of a rotor of a turbomachine allows become a rotor body and at least one blade provided, wherein the blade a porous one moldings comprises, at least partially coated with a metal alloy is. The at least one blade is arranged on the rotor base body and with the rotor body connected. In addition to the simpler, cheaper and material-reduced Process implementation the rotor thus produced is also weight reduced and has a high vibration stiffness. The vibration stiffness is characterized by the difference in the modulus of elasticity (modulus of elasticity) between the preferably isotropic shaped body and that as a surface or wall material serving metal alloy of at least one Scoop reached. The achieved in the manufacture of the rotor Advantages are basically also achieved in the case of a repair, because missing or damaged surface material the at least one blade by re-coating with the Metal alloy can be repaired easily and inexpensively.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, welche einen gesinterten und/oder geklebten und/oder aufgeschäumten Formkörper umfasst. Hierdurch kann die jeweils geeignetste Schaufel variabel ausgewählt und bereitgestellt werden, wodurch der Rotor bei der Herstellung optimal an seinen jeweiligen Anwendungszeck angepasst werden kann. Entsprechendes gilt für den Fall einer Reparatur des Rotors, so dass die genannten Vorteile beispielsweise auch bei einem Schaufelaustausch gegeben sind. Der Formkörper kann beispielsweise ein aus zusammengesinterten oder -geklebten Hohlkugeln hergestellter Formkörper sein, wobei die Hohlkugeln aus einem metallischen oder keramischen Material, einem Verbundwerkstoff oder dergleichen bestehen können. Ebenso kann vorgesehen sein, dass ein aus einem Metallschaum bestehender Formkörper bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Formkörper auch mehrteilig bzw. aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention is provided that at least one blade is provided, which has a sintered and / or glued and / or foamed molding. This can the most suitable blade is variably selected and provided, whereby the rotor in the production optimally to its respective Application time can be adjusted. The same applies in the case of a Repair the rotor, so that the advantages mentioned, for example are also given at a blade replacement. The molding can for example, a sintered or glued hollow spheres produced molding be, wherein the hollow spheres of a metallic or ceramic Material may consist of a composite material or the like. As well can be provided that one consisting of a metal foam moldings provided. Alternatively or additionally, the shaped body also be made of several parts or of different materials.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, bei welcher als Metalllegierung eine Titanlegierung verwendet wird. Hierdurch wird eine hohe mechanische, chemische und thermische Belastbarkeit der Schaufel und damit des Rotors bei gleichzeitig geringem Gewicht sichergestellt.Further Benefits arise by providing at least one blade in which a titanium alloy is used as the metal alloy becomes. As a result, a high mechanical, chemical and thermal Load capacity of the blade and thus the rotor at the same time low weight ensured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, bei welcher die Metalllegierung mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere eines kaltkinetischen Kompaktierverfahrens, auf den Formkörper aufgebracht ist. Die Metalllegierung kann somit auf den Formkörper aufgebracht werden, ohne diesen an- bzw. aufzuschmelzen. Zudem wird eine hohe Oberflächengüte der Schaufel und damit eine optimierte Funktionalität des Rotors gewährleistet. Die Verwendung eines kaltkinetischen Kompaktierverfahrens (sog. K3- oder Coldspray-Verfahren) besitzt den besonderen Vorteil, dass auf die Zufuhr von thermischer Energie zumindest weitgehend verzichtet werden kann und somit die Forderungen nach oxidarmen Oberflächenschichten zuverlässig erfüllbar sind. Darüber hinaus können besonders präzise Schichtdicken, -härten und -porositäten erzeugt werden. Grundsätzlich können jedoch beispielsweise auch Flammspritzverfahren, Plasmaspritzverfahren, Detonationsspritzverfahren, Lichtbogendrahtspritzverfahren und dergleichen verwendet werden. Entsprechendes gilt im Fall einer Reparatur der Schaufel bzw. des Rotors, indem fehlendes oder beschädigtes Oberflächenmaterial durch erneutes Beschichten mit der Metalllegierung einfach ausgebessert werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that at least one blade is provided, in which the metal alloy is applied to the shaped body by means of a thermal spraying method, in particular a cold-kinetic compacting method. The Me The alloy can thus be applied to the molding without melting or melting it. In addition, a high surface quality of the blade and thus an optimized functionality of the rotor is ensured. The use of a cold-kinetic compacting method (so-called K3 or cold spray method) has the particular advantage that the supply of thermal energy can at least largely be dispensed with and thus the requirements for oxide-poor surface layers can be reliably fulfilled. In addition, particularly precise layer thicknesses, hardnesses and porosities can be produced. However, basically, for example, flame spraying method, plasma spraying method, detonation spraying method, arc wire spraying method and the like can also be used. The same applies in the case of a repair of the blade or the rotor, by missing or damaged surface material can be easily repaired by re-coating with the metal alloy.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Schaufel vor und/oder nach dem Verbinden mit dem Rotorgrundkörper bearbeitet, insbesondere feingearbeitet und/oder repariert, wird. Hierdurch erhält man zuverlässig eine gewünschte Soll-Außenkontur der Schaufel bzw. des Rotors, wodurch insbesondere dessen mechanische und aerodynamische Eigenschaften optimiert werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Schaufel bereitgestellt wird, bei welcher die Metalllegierung bezüglich der Soll-Außenkontur der Schaufel zumindest bereichsweise mit einem Übermaß auf den Formkörper aufgebracht wurde. Mit Hilfe eines derartigen Über- bzw. Aufmasses können etwaige Fertigungstoleranzen besser berücksichtigt und eine Ist-Außenkontur der Schaufel einfach an die Soll-Außenkontur angepasst werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass eine Schaufel bereitgestellt wird, welche ein Übermaß in einem zum Verbinden der Schaufel mit dem Rotorgrundkörper des Rotors vorgesehenen Verbindungsbereich besitzt, wodurch eine verbesserte mechanische Stabilität und Schweißbarkeit erzielt wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Soll-Außenkontur der Schaufel nach dem Beschichten des Formkörpers zumindest im Bereich des Übermaßes mittels eines Trennverfahrens, insbesondere mittels eines Spanverfahrens und/oder eines elektrochemischen Abtragverfahrens, erzeugt wird. Auf diese Weise kann die gewünschte Soll-Außenkontur schnell, prozesssicher und präzise hergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the at least one blade before and / or after joining with the rotor body edited, in particular finely worked and / or repaired, is. This preserves reliable a desired one Reference outer contour the blade or the rotor, whereby in particular its mechanical and aerodynamic properties are optimized. It can be provided be that a blade is provided, wherein the metal alloy in terms of the desired outer contour the blade applied at least partially with an oversize on the molding has been. With the help of such an over- or measure any Better taken into account manufacturing tolerances and an actual outer contour The blade can be easily adapted to the desired outer contour. Furthermore, it can be provided that a blade provided which is an excess in one provided for connecting the blade to the rotor main body of the rotor Has connection area, resulting in an improved mechanical stability and weldability is achieved. Furthermore, it can be provided that the desired outer contour the blade after the coating of the molding at least in the area of excess by means of a separation process, in particular by means of a chip process and / or an electrochemical removal process. In this way, the desired Reference outer contour fast, reliable and precise getting produced.

Dabei hat sich insbesondere die Verwendung von spanabhebenden Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide, beispielsweise Fräsen, als vorteilhaft gezeigt, um die Soll-Außenkontur der Schaufel kostengünstig mit der gewünschten Präzision herzustellen. Alternativ oder zusätzlich haben sich elektrochemische Abtragverfahren (ECM), insbesondere präzise elektrochemische Metallbearbeitungsverfahren (PECM), als vorteilhaft gezeigt, da auch hierdurch eine reproduzierbare Oberflächenbehandlung mit hoher Prozesssicherheit ermöglicht ist. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass die Schaufel in dem zum Verbinden mit dem Rotorgrundkörper des Rotors vorgesehenen Verbindungsbereich nicht bearbeitet wird, um die verbesserte Schweißbarkeit in diesem Bereich zu erhalten. Das Trennverfahren kann im Fall einer Reparatur der Schaufel bzw. des Rotors analog zum einfachen, schnellen und präzisen Entfernen von überschüssiger Metalllegierung verwendet werden.there In particular, has the use of machining methods with geometrically defined cutting edge, such as milling, as Advantageously shown to the target outer contour of the blade cost with the desired precision manufacture. Alternatively or additionally, electrochemical Ablation method (ECM), in particular precise electrochemical metalworking methods (PECM), shown as advantageous, since this also a reproducible surface treatment with high process reliability is. In this context, it can be provided that the blade in which provided for connection to the rotor main body of the rotor Joining area is not machined to the improved weldability to get in this area. The separation process can in the case of Repair of the blade or the rotor analogous to the simple, fast and precise Remove excess metal alloy be used.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem die wenigstens eine Schaufel mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird. Auf diese Weise kann die Schaufel einfach, kostengünstig und prozesssicher mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden.Further Benefits arise by the at least one blade with the Rotor body is welded. In this way, the bucket can be simple, inexpensive and be reliably connected to the rotor body.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein zum Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotor vorgesehener Verbindungsbereich der wenigstens einen Schaufel vollflächig mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird und/oder dass die als Wandmaterial dienende Metalllegierung mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird. Wenn der Formkörper der Schaufel vollständig oder zumindest im Verbindungsbereich mit der Metalllegierung beschichtet ist, kann die Schaufel entsprechend vollflächig mit dem Rotorgrundkörper des Rotors verschweißt werden, um eine mechanisch hochbelastbare Verbindung zu erzielen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass lediglich ein mit der Metalllegierung beschichteter Außenwandbereich der Schaufel vorzugsweise kerbenfrei mit dem Rotorgrundkörper des Rotors verschweißt wird. Dies beschleunigt die Herstellung und erleichtert im Fall von etwaigen Beschädigungen der Schaufel einen späteren Schaufelaustausch bzw. eine Reparatur des Rotors. Die Prüfbarkeit der Verbindungsgüte ist aufgrund der hierbei erzielbaren glatten Schweißwulste gegeben.In a further advantageous embodiment of the invention is provided in that one provided for connecting the at least one blade to the rotor Connecting region of the at least one blade over the entire surface the rotor body is welded and / or that serving as a wall material metal alloy with the rotor body is welded. When the molding the shovel completely or coated at least in the connection region with the metal alloy is, the blade can according to the full surface with the rotor body of the Rotor welded be used to achieve a mechanically high-strength connection. Alternatively it can be provided that only one with the metal alloy coated outside wall area the blade preferably notch-free with the rotor body of the Rotor is welded. This speeds up the production and facilitates in case of eventual damage the scoop a later Bucket replacement or repair of the rotor. The testability the connection quality is due to the achievable smooth weld beads given.

In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass zum Verschweißen ein induktives Niederfrequenz-Pressschweißverfahren und/oder ein induktives Hochfrequenz-Pressschweißverfahren und/oder ein Diffusionsschweißverfahren verwendet wird. Die Verwendung induktiver Nieder- oder Hochfrequenz-Pressschweißverfahren (IHFP) erlaubt zuverlässig ein kerbenfreies Fügen von Schaufel und Rotorgrundkörper. Auch für die Reparaturmöglichkeit des Rotors und einen Austausch der wenigstens einen Schaufel können die genannten Pressschweißverfahren vorteilhaft verwendet werden. Die Verwendung eines Diffusionsschweißverfahrens erlaubt ein Fügen der Schaufel mit einem vergleichsweise geringen Stauchdruck auf die Fügefläche, so dass auf Spannbunde und dergleichen vorteilhaft verzichtet werden kann und mechanische Verformungen des Rotors besonders zuverlässig ausgeschlossen sind.In a further embodiment, it has proven to be advantageous for an inductive low-frequency pressure welding method and / or an inductive high-frequency pressure welding method and / or a diffusion welding method to be used for welding. The use of inductive low-frequency or high-frequency pressure welding (IHFP) reliably allows notch-free joining of the blade and rotor body. Also for the possibility of repair of the rotor and an exchange of the at least one blade, the pressure welding methods mentioned can be advantageously used. The use of a diffusion welding process allows the blade to be joined with a comparatively low compression pressure the joint surface, so that can be advantageously dispensed with collars and the like and mechanical deformation of the rotor are excluded particularly reliable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rotor nach dem Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotorgrundkörper zumindest im Verbindungsbereich der wenigstens einen Schaufel mittels eines Trennverfahrens, insbesondere eines Spanverfahrens und/oder eines Abtragverfahrens, bearbeitet wird. Auch hierdurch wird sowohl bei der Herstellung als auch bei der Reparatur des Rotors eine hohe mechanische Stabilität und eine Optimierung der aerodynamischen Eigenschaften des Rotors sichergestellt.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the rotor after connecting the at least one blade with the rotor body at least in the connecting region of the at least one blade by means a separation process, in particular a chip removal process and / or an ablation process is processed. This also will both in the manufacture as well as in the repair of the rotor a high mechanical stability and an optimization of the aerodynamic properties of the rotor ensured.

Indem mehrere Schaufeln mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden, kann ein mehrere Schaufeln umfassender Rotor mit den vorstehend genannten Vorteilen hergestellt und/oder repariert werden.By doing several blades can be connected to the rotor main body can a rotor comprising a plurality of blades with the above-mentioned Benefits are produced and / or repaired.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rotor für eine Strömungsmaschine, insbesondere eine integral beschaufelte Blisk und/oder Bling für eine Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper, welcher mit wenigstens einer Schaufel verbunden ist. Dabei ist eine einfachere und kostengünstigere Herstellbarkeit des Rotors erfindungsgemäß dadurch gegeben, dass die wenigstens eine Schaufel einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist. Neben der einfacheren, kostengünstigeren und materialreduzierten Herstellbarkeit ist der erfindungsgemäße Rotor zudem gewichtsreduziert und besitzt eine hohe Schwingungssteifigkeit. Die Schwingungssteifigkeit wird dabei durch den Unterschied im Elastizitätsmodul (E-Modul) zwischen dem vorzugsweise isotropen Formkörper und der als Oberflächen- bzw. Wandmaterial dienenden Metalllegierung der Schaufel erreicht.One Another aspect of the invention relates to a rotor for a turbomachine, in particular an integrally bladed blisk and / or bling for a gas turbine, with a rotor body, which is connected to at least one blade. There is one simpler and cheaper Produceability of the rotor according to the invention given by the fact that at least one blade comprises a porous shaped body, at least partially coated with a metal alloy. In addition to the simpler, cheaper and material-reduced manufacturability is the rotor according to the invention also reduced weight and has a high vibration stiffness. The vibration stiffness is thereby by the difference in the modulus of elasticity (Modulus of elasticity) between the preferably isotropic shaped body and which as a surface or wall material serving metal alloy reaches the blade.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem der Rotor mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele hergestellt und/oder repariert ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den entsprechenden Beschreibungen zu entnehmen.Further Benefits arise by the rotor by a method manufactured according to one of the preceding embodiments and / or repaired. The resulting benefits are the corresponding descriptions.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Gasturbine, mit wenigstens einem Rotor, insbesondere mit einer integral beschaufelten Blisk und/oder Bling, wobei der Rotor erfindungsgemäß mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele hergestellt und/oder gemäß einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele ausgebildet ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind ebenfalls den entsprechenden Beschreibungen zu entnehmen.In In another aspect, the invention relates to a turbomachine, in particular a gas turbine, with at least one rotor, in particular with an integrally blisked blisk and / or bling, the Rotor according to the invention by means a method according to one of the preceding embodiments manufactured and / or according to a the previous embodiments is trained. The resulting benefits are also the corresponding descriptions.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Further Advantages, features and details of the invention will be apparent from the following description of an embodiment.

Zunächst werden ein Rotorgrundkörper und wenigstens eine Schaufel bereitgestellt, wobei die Schaufel einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist. Der poröse Formkörper kann beispielsweise aus einem Metallschaum und/oder zusammengesinterten oder -geklebten Hohlkugeln gefertigt sein. Der Formkörper, der vorzugsweise bereits eine mit einer Soll-Außenkontur der Schaufel korrespondierende Außenkontur aufweist, wird anschließend mit einer Titanlegierung ummantelt, die über ein kaltkinetisches Kompaktierverfahren mit Auf- bzw. Übermaß auf den Formkörper aufgetragen wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der Formkörper mehrfach mit der Metalllegierung und/oder mit unterschiedlichen Metalllegierungen beschichtet wird, um spezielle Eigenschaften der Schaufel zu erhalten. Ebenso kann vorgesehen, dass der Formkörper insbesondere in einem zum Verbinden der Schaufel mit einem Rotorgrundkörper vorgesehenen Verbindungsbereich nicht beschichtet wird, so dass in einem späteren Verbindungsschritt nur beschichtete Wandbereiche der Schaufel mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden. Das Übermaß der Metalllegierung wird über Fräsen oder elektrochemisches Metallbearbeiten (ECM) bzw. präzises elektrochemisches Metallbearbeiten (PECH) abgetragen, so dass die gewünschte Soll-Außenkontur der Schaufel erzeugt wird. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Schaufel nicht im späteren Verbindungs- bzw. Schweißbereich, der zum Verscheißen der Schaufel mit einem Rotorgrundkörper dient, bearbeitet wird.First, be a rotor body and at least one blade provided, wherein the blade a porous one moldings comprises, at least partially coated with a metal alloy is. The porous one moldings For example, from a metal foam and / or sintered together or -glued hollow balls to be made. The molded body, the preferably already one with a desired outer contour of the blade corresponding outer contour is subsequently with a titanium alloy encased in a cold-kinetic compacting process with oversize or oversize on the moldings is applied. It can also be provided that the shaped body several times with the metal alloy and / or with different metal alloys is coated to obtain special properties of the blade. As well can be provided that the molding in particular in one intended for connecting the blade to a rotor base body Connection area is not coated, so in a later connection step only coated wall portions of the blade connected to the rotor body become. The excess of metal alloy will over mill or electrochemical metal working (ECM) or precise electrochemical Metal machining (PECH) removed, so that the desired target outer contour the blade is generated. It can be provided that the blade not later Connection or welding area, the shit the blade is used with a rotor body, is processed.

Die Schaufel wird am Rotorgrundkörper angeordnet und mit diesem verbunden. Zum Verbinden wird dabei ein induktives Hochfrequenz-Pressschweißverfahren (IHFP) als Fügeverfahren verwendet, wodurch eine kerbenfreie Verbindung zwischen der Schaufel und dem Rotorgrundkörper erzielt wird. Dabei können – wie bereits erwähnt – nur beschichtete Wandbereiche der Schaufel mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden, so dass keine vollflächige Verschweißung zwischen Schaufel und Rotorgrundkörper durchgeführt, sondern nur der betreffende Wandbereich gefügt wird. Die Prüfbarkeit der Fügeverbindung ist dank der glatten Schweißwulst gegeben. Auch die Reparaturmöglichkeit des Rotors ist bei dieser Herstellroute gegeben. Insbesondere ist auch ein Schaufeltausch über IHFP möglich. Alternativ kann – gegebenenfalls nach einem Feinbearbeitungsschritt- eine Schaufel bereitgestellt werden, die auch im Fügebereich mit der Metalllegierung beschichtet ist und hierdurch vollflächig auf den als Nabe dienenden Rotorgrundkörper geschweißt werden. Ein eventuell vorhandenes oder beim Schweißen entstandenes Auf- bzw. Übermaß im Fügebereich kann beispielsweise durch einen anschließenden Fräsprozess einfach abgetragen werden. Vorzugsweise werden mehrere Schaufeln auf eine der vorstehend genannten Weisen mit dem Rotorgrundkörper verbunden, wodurch ein mehrschaufliger Rotor mit den genannten Vorteilen erzeugt werden kann.The blade is placed on the rotor body and connected thereto. For bonding, an inductive high-frequency pressure welding process (IHFP) is used as joining method, whereby a notch-free connection between the blade and the rotor base body is achieved. Here, as already mentioned, only coated wall areas of the blade can be connected to the rotor base body, so that no full-surface welding between blade and rotor base body is carried out, but only the relevant wall area is joined. The testability of the joint connection is given thanks to the smooth weld bead. The repair possibility of the rotor is given in this production route. In particular, a blade exchange via IHFP is possible. Alternatively, if necessary after a finishing step, a blade can be provided, which is also coated in the joining region with the metal alloy and thereby completely over the surface as Hub serving rotor body are welded. Any existing or produced during welding on or oversize in the joining area can be easily removed, for example, by a subsequent milling process. Preferably, a plurality of blades are connected in one of the aforementioned ways with the rotor base body, whereby a multi-blade rotor can be produced with the said advantages.

Im Fall einer Reparatur kann beispielsweise fehlendes Oberflächenmaterial einer beschädigten Schaufel mit Hilfe des kaltkinetischen Kompaktierverfahrens ergänzt werden und durch adaptives Fräsen oder händisches Angleichen wieder auf die Soll-Außenkontur gebracht werden.in the Case of repair, for example, missing surface material a damaged shovel be supplemented with the help of the cold-kinetic Kompaktierverfahrens and by adaptive milling or händisches Matching be brought back to the desired outer contour.

Der Rotor kann schnell, einfach, kostengünstig und materialreduziert hergestellt werden. Darüber hinaus ist der hierdurch hergestellte Rotor sehr schwingungssteif und gegenüber üblichen Rotoren gewichtsreduziert. Die Schwingungssteifigkeit wird dabei insbesondere durch den Unterschied im Elastizitätsmodul (E-Modul) zwischen dem isotropen Formkörper und dem aus der Metalllegierung bestehenden Wandmaterial der Schaufel erreicht.Of the Rotor can be fast, easy, inexpensive and material reduced getting produced. Furthermore the rotor produced by this is very resistant to vibration and compared to conventional Rotors weight reduced. The vibration stiffness is thereby in particular by the difference in modulus of elasticity (modulus of elasticity) between the isotropic shaped body and the metal alloy wall material of the blade reached.

Claims (13)

Verfahren zum Herstellen und/oder Reparieren eines Rotors einer Strömungsmaschine, insbesondere einer integral beschaufelten Blisk und/oder Bling einer Gasturbine, folgende Schritte umfassend: – Bereitstellen eines Rotorgrundkörpers; – Bereitstellen wenigstens einer Schaufel, welche einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist; – Anordnen der wenigstens einen Schaufel am Rotorgrundkörper; und – Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotorgrundkörper.Method for manufacturing and / or repairing a rotor of a turbomachine, in particular, an integrally bladed blisk and / or bling one Gas turbine, comprising the following steps: - Providing a rotor body; - Provide at least one blade, which comprises a porous molding, at least partially coated with a metal alloy; - Arrange the at least one blade on the rotor body; and - Connect the at least one blade with the rotor base body. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, welche einen gesinterten und/oder geklebten und/oder aufgeschäumten Formkörper umfasst.Method according to claim 1, characterized in that that at least one blade is provided, which has a sintered and / or glued and / or foamed molding. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, bei welcher als Metalllegierung eine Titanlegierung verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that at least one blade is provided, in which as Metal alloy is a titanium alloy is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Schaufel bereitgestellt wird, bei welcher die Metalllegierung mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere eines kaltkinetischen Kompaktierverfahrens, auf den Formkörper aufgebracht ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that at least one blade is provided, in which the Metal alloy by means of a thermal spraying method, in particular a cold-kinetic compacting method, applied to the molding is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schaufel vor und/oder nach dem Verbinden mit dem Rotorgrundkörper bearbeitet, insbesondere feingearbeitet und/oder repariert, wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the at least one blade before and / or after joining with the rotor body edited, in particular finely worked and / or repaired, is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schaufel mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the at least one blade is welded to the rotor base body. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zum Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotor vorgesehener Verbindungsbereich der wenigstens einen Schaufel vollflächig mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird und/oder dass die als Wandmaterial dienende Metalllegierung mit dem Rotorgrundkörper verschweißt wird.Method according to Claim 6, characterized that for connecting the at least one blade to the rotor provided connection region of the at least one blade over the entire surface the rotor body welded is and / or that serving as a wall material metal alloy with the rotor body is welded. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschweißen ein induktives Hochfrequenz-Pressschweißverfahren und/oder ein Diffusionsschweißverfahren verwendet wird.Method according to claim 6 or 7, characterized that for welding an inductive high frequency pressure welding process and / or a diffusion welding process is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor nach dem Verbinden der wenigstens einen Schaufel mit dem Rotorgrundkörper zumindest im Verbindungsbereich der wenigstens einen Schaufel mittels eines Trennverfahrens, insbesondere eines Spanverfahrens und/oder eines Abtragverfahrens, bearbeitet wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the rotor after connecting the at least one blade with the rotor body at least in the connecting region of the at least one blade by means a separation process, in particular a chip removal process and / or an ablation process is processed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schaufeln mit dem Rotorgrundkörper verbunden werden.Method according to one of claims 1 to 9, characterized that several blades are connected to the rotor body. Rotor für eine Strömungsmaschine, insbesondere integral beschaufelte Blisk und/oder Bling für eine Gasturbine, mit einem Rotorgrundkörper, welcher mit wenigstens einer Schaufel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Schaufel einen porösen Formkörper umfasst, der zumindest bereichsweise mit einer Metalllegierung beschichtet ist.Rotor for a turbomachine, in particular integrally bladed blisk and / or bling for a gas turbine, with a rotor base body, which is connected to at least one blade, characterized in that the at least one blade comprises a porous shaped body which at least partially coated with a metal alloy. Rotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt und/oder repariert ist.Rotor according to claim 11, characterized in that that this by means of a method according to one of claims 1 to 10 is manufactured and / or repaired. Strömungsmaschine, insbesondere Gasturbine, mit wenigstens einem Rotor, insbesondere mit einer integral beschaufelten Blisk und/oder Bling, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt und/oder gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12 ausgebildet ist.Flow machine, in particular gas turbine, with at least one rotor, in particular with an integrally bladed blisk and / or bling, characterized that the rotor by means of a method according to one of claims 1 to 10 manufactured and / or according to a the claims 11 or 12 is formed.
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