DE19622584C1

DE19622584C1 - Filling body for repair of fault points in structural part surfaces

Info

Publication number: DE19622584C1
Application number: DE1996122584
Authority: DE
Inventors: Josef Reischl
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1996-06-05
Filing date: 1996-06-05
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2016-06-06

Abstract

The part of the filling body (3) extending out of the structural part surface (0) is aligned with the surface so that it is true to contour. The filling body has a rivet-type contour with a conically running head (5) and a cylindrical shaft (4). The shaft at its end turned away from the head has a foot part (9) which with the cylindrical cavity (2) forms a press or transition fitment. The shaft between the foot part and the head has a smaller diameter in relation to the foot part for formation of a ring-shaped solder gap (8) for accommodating solder material between the shaft and the structural part (1). The head for the surface-side opening of the solder gap has a recess (10).

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllkörper für eine Reparatur von Fehlstellen in Bauteil oberflächen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a filler body for repairing defects in a component surfaces according to the preamble of claim 1.

Die Reparatur lokal beschädigter Bauteile ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn der Austausch des Bauteils durch ein neu hergestelltes, mit unverhältnismäßig hohen Kosten verbunden wäre. Dies ist insbesondere bei Schaufeln von Strömungs maschinen der Fall, die prinzipbedingt der Erosion ausgesetzt sind. Im besonderen Maße trifft dies auf die Beschaufelung von Turbostrahltriebwerke für Flugzeuge zu, bei welchen die Partikelerosion zu Fehlstellen in der Oberfläche des Bauteils oder in dessen Schutzschicht führt.The repair of locally damaged components is particularly important if the replacement of the component with a new one, with disproportionately high Would be associated with costs. This is particularly true with flow blades machines that are principally exposed to erosion. In particular This applies to the blading of jet engines for aircraft, in which the particle erosion leads to defects in the surface of the component or in whose protective layer leads.

Ein geeignetes Reparaturverfahren zur Beseitigung derartiger Oberflächenfehler bzw. -schäden ist in der Patentschrift DE 44 11 680 C1 offenbart. Hierbei wird mittels eines Werkzeuges eine Vertiefung unter Ausräumung der Fehlstelle in das Bauteil einge arbeitet, ein paßgenauer Füllkörper in die Vertiefung eingesetzt und mit dem Bauteil verbunden. Daraufhin wird der Füllkörper konturgetreu an die Bauteiloberfläche angeglichen. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß auch herstellungsbedingte Werk stoffehler, wie beispielsweise Gußporen, beseitigt werden können, so daß der Aus schuß bei der Bauteilherstellung reduziert werden kann.A suitable repair process for eliminating such surface defects or damage is disclosed in the patent DE 44 11 680 C1. Here is a Tool into a recess while clearing the fault in the component works, a precisely fitting filler is inserted into the recess and with the component connected. The filler body is then true to the contour of the component surface aligned. This procedure has the advantage that it can also be used for manufacturing purposes Material defects, such as cast pores, can be eliminated so that the end shot in component manufacture can be reduced.

Hiervon ausgehend, ist es Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Füllkörper anzugeben, mit welchem ein Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen in Bauteilober flächen einfach und kostengünstig durchgeführt werden kann.Proceeding from this, the object of the invention is a generic packing specify with which a procedure for repairing defects in the upper part areas can be carried out easily and inexpensively.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent anspruches 1 gelöst. According to the invention, the object is achieved by the characterizing features of the patent Claim 1 solved.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen nietähnlichen Füllkörpers ein einfacher und schneller Verschluß ausgebohrter Fehlstellen möglich ist. Die in der Regel durch Ausbohren geschaffenen zylindrischen Vertiefungen, die an Stelle der Fehlstelle in das Bauteil eingearbeitet wurden, können dabei als das Bauteil durchstoßend oder als Sackloch ausgeführt sein. Der nietähnliche Füllkörper wird mit seinem Schaft in die Bohrung eingesetzt bis der sich konisch erweiternde Kopf am Rand des Bohrloches aufsitzt. Die Länge des Schaftes ist auf die zu verschließende Vertiefung abgestimmt und bildet mit dieser eine Preß- oder Übergangspassung, so daß der Füllkörper in der Vertiefung eine definierte und feste Lage einnimmt. Zwischen Fußteil und Kopf bildet der Schaft einen ringförmigen Lötspalt aus, welcher das Lötgut aufnimmt. Danach wird eine Lötpaste in den Spalt zwischen dem Rand der zylindrischen Vertiefung und dem herausragenden Kopf des Füllkörpers aufgetragen, welche nach Erhitzung über eine oberflächenseitige Öffnung des Lötspaltes im Kopf des Füllkörpers aufgrund der Kapillarwirkung in den Lötspalt fließt und diesen am gesamten Umfang ausfüllt. Da der Schaft an seinem dem Kopf abgewandten Ende mit seinem eingepaßten Fußteil den Lötspalt nach unten abschließt, wird vermieden, daß das gesamte Lotgut fußseitig wieder heraussackt. Somit wird das Lötgut dort zurückgehalten wo es hin gehört, nämlich in den ringförmigen Lötspalt zwischen der Wandung des ausgebohrten Bauteils und dem Schaft des Füllkörpers. Nach vollzoge ner Lötung kann der noch überstehende Kopf und gegebenenfalls der Schaft des Füll körpers abgetrennt und an die Oberfläche des Bauteils konturgetreu angeglichen wer den.The invention has the advantage that with the help of the rivet-like according to the invention Filler a simple and quick closure of bored defects possible is. The cylindrical indentations usually created by boring The location of the defect in the component can be used as the component penetrating or as a blind hole. The rivet-like packing is included its shaft inserted into the bore until the conically widening head on Edge of the borehole. The length of the shaft is on the one to be locked Well coordinated and forms with this a press or transition fit, so that the filler body occupies a defined and fixed position in the recess. Between the foot part and the head, the shaft forms an annular soldering gap, which picks up the solder. After that, a solder paste is placed in the gap between the edge of the cylindrical depression and the protruding head of the packing, which after heating via a surface-side opening of the soldering gap in the head of the packing due to the capillary effect flows into the soldering gap and this on fills the entire scope. Since the shaft with at its end facing away from the head closes its soldered foot down the soldering gap, it is avoided that the entire solder sacks back out on the foot side. So the solder is there retained where it belongs, namely in the annular solder gap between the Wall of the drilled component and the shaft of the packing. After completed The protruding head and possibly the shaft of the filler can be used for soldering separated from the body and aligned to the surface of the component the.

Niete können durch einfache Modifikation - einarbeiten des Lötspaltes und der ober flächenseitigen Öffnung des Kopfes - hergestellt und als Füllkörper verwendet wer den, wodurch sich die Reparatur eines Bauteils rationalisieren läßt. Rivets can be easily modified - work in the soldering gap and the upper face opening of the head - manufactured and used as a packing the, which can rationalize the repair of a component.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 9.Advantageous developments of the invention result from the features of Claims 2 to 9.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnah me auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are described below with reference me explained on the attached drawing. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Füllkörpers, welcher in die ausge bohrte Fehlstelle eines Bauteils eingesetzt ist, Fig. 1 is a longitudinal section of a filling body which a component is inserted into the drilled flaw,

Fig. 2a eine Ansicht des nietähnlichen Füllkörpers nach Fig. 1 auf den Schaft desselben, FIG. 2a is a view of the rivet-like filler body according to Fig. 1 of the same on the shaft,

Fig. 2b eine Ansicht des Füllkörpers nach Fig. 2a mit zwei diametral gegenüberliegenden Ausschnitten und Fig. 2b is a view of the packing according to Fig. 2a with two diametrically opposite cutouts and

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Füllkörper mit gegenüber dem Schnitt nach Fig. 1 achsparallel versetzter Schnittführung. Fig. 3 shows a longitudinal section through the filler body with a parallel to the section of FIG. 1 offset parallel cutting.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten reparaturbedürftigen Bauteil 1 handelt es sich um ein Schaufelblatt einer Strömungsmaschine mit der Bauteildicke b. Die gestrichelt darge stellte Fehlstelle F wurde durch Fremdkörpereinschlag verursacht und ist bereits durch Einarbeiten einer Vertiefung 2 herausgearbeitet worden. Die Vertiefung 2 ist als eine durchdringende Bohrung mit dem Durchmesser D ausgeführt. In diese zylin drische Vertiefung 2 ist ein nietförmiger Füllkörper 3 bestehend aus einem Schaft 4 und einem konusförmigen Kopf 5, eingesetzt. Die Schaftlänge 1 ist hier etwa so groß wie die Bauteildicke b ausgeführt, so daß der mit der kegeligen Mantelfläche M des Kopfes 5 auf dem Rand 6 der Vertiefung 2 aufsitzende Füllkörper 3 mit seinem Schaft 4 im wesentlichen die Vertiefung 2 ausfüllt. Sollte der Schaft 4 mit seinem jenseits des Kopfes 5 gelegenen Ende aus der Vertiefung 2 herausragen so muß das heraus ragende Teil bei der späteren Endbearbeitung gegebenenfalls mit der Oberfläche des Bauteils 1 plangearbeitet werden. The component 1 in need of repair shown in FIG. 1 is an airfoil of a turbomachine with the component thickness b. The dashed Darge flaw F was caused by foreign body impact and has already been worked out by incorporating a recess 2 . The recess 2 is designed as a penetrating bore with the diameter D. In this cylindrical recess 2 , a rivet-shaped filler 3 consisting of a shaft 4 and a conical head 5 is used. The shaft length 1 is here approximately as large as the component thickness b, so that the filler body 3 with the tapered lateral surface M of the head 5 on the edge 6 of the recess 2 essentially fills the recess 2 with its shaft 4 . If the shaft 4, with its end located beyond the head 5 , protrudes from the recess 2 , the protruding part may have to be plane-machined with the surface of the component 1 during the later finishing.

Zum Fügen des Füllkörpers 3 mit dem Bauteil 1 ist Hochtemperatur-Vakuumlöten vorgesehen, wozu konzentrisch zum Rand 6 eine Lötmasse in den Spalt zwischen Kopf 5 und Bauteil 1 aufgebracht wird. Um eine möglichst großflächige Verlötung des Bauteils 1 mit dem Füllkörper 3 zu erreichen ist zur Aufnahme der Lötmasse 7 längs des Schaftes 4 ein ringförmiger, koaxialer Lötspalt von axialer und radialer Ausdehnung am Umfang des Schaftes 4 ausgebildet. Dieser Lötspalt 8 ist nach außen hin einerseits durch das Aufsitzen der kegelförmigen Mantelfläche M auf dem Rand 6 und andererseits, jenseits des Kopfes 5, durch ein am Ende des Schaftes 4 ausgebilde tes Fußteil 9 abgesperrt. Das Fußteil 9 bildet mit der zylindrischen Vertiefung 2 eine dichte Preß- oder Übergangspassung. Um ein Eintreten der Lötmasse 7 in den Löt spalt 8 bei Erwärmung zu ermöglichen, weist der Kopf 5, wie in den Fig. 2a und 3 zu erkennen, eine als segmentförmiger Ausschnitt ausgeführte Ausnehmung 10 auf. Die Schnittführung der achsparallel gelegenen Schnittebene E ist dabei derart gewählt, daß diese zur Längsachse A des Füllkörpers 3 einen parallelen Abstand a aufweist, der innerhalb des Durchmessers D des Schaftes 4 liegt. Idealerweise tangiert die Schnitt ebene E die weiter innen am Schaft 4 gelegene Umfangsfläche U des Lötspaltes 8, so daß die Lötmasse 7 über einen segmentförmigen Spalt zwischen Rand 6 und Kopf 5 in den Lötspalt 8 eintreten und sich durch Kapillarwirkung in diesen verteilen kann, wie dies in Fig. 3 durch die Pfeile dargestellt wird. Um ein Durchsacken der Lötmasse 7 am anderen Ende des Schaftes 4 zu vermeiden, schließt der Lötspalt 8 wie bereits ge schildert mit dem eingepaßten Fußteil 9 ab. Jedoch weist dieses an seinem Umfang eine segmentförmige Unterbrechung 11 zur Entlüftung des Lötspalts auf. Vorliegend wird die Öffnung 11 durch die achsparallele Schnittführung bei der Herstellung der Ausnehmung 10 geschaffen.To join the filler 3 with the component 1 , high-temperature vacuum soldering is provided, for which purpose a soldering compound is applied concentrically to the edge 6 in the gap between the head 5 and component 1 . In order to achieve the largest possible soldering of the component 1 to the filler 3 , an annular, coaxial soldering gap of axial and radial expansion is formed on the circumference of the shaft 4 along the shaft 4 for receiving the soldering mass 7 . This soldering gap 8 is blocked on the one hand by the seating of the conical lateral surface M on the edge 6 and on the other hand, beyond the head 5 , by a foot part 9 formed at the end of the shaft 4 . The foot part 9 forms with the cylindrical recess 2 a tight press or transition fit. In order to allow the soldering mass 7 to enter the soldering gap 8 when heated, the head 5 , as can be seen in FIGS. 2a and 3, has a recess 10 designed as a segment-shaped cutout. The cut of the plane of intersection E lying parallel to the axis is chosen such that it is at a distance a parallel to the longitudinal axis A of the packing 3 , which lies within the diameter D of the shaft 4 . Ideally, the section plane E affects the circumferential surface U of the soldering gap 8 located further inside the shaft 4 , so that the soldering mass 7 can enter the soldering gap 8 via a segment-shaped gap between the edge 6 and the head 5 and can be distributed by capillary action, as is the case here is represented by the arrows in FIG. 3. In order to avoid sagging of the solder mass 7 at the other end of the shaft 4 , the soldering gap 8 closes, as already described, with the fitted foot part 9 . However, this has a segment-shaped interruption 11 on its circumference for venting the soldering gap. In the present case, the opening 11 is created by the axially parallel cut during the production of the recess 10 .

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 2b unterscheidet sich vom Füllkörper 3 nach Fig. 2a durch eine zweite Ausnehmung 10 zur oberflächenseitigen Öffnung des Lötspaltes 8, wobei die zweite Ausnehmung 10 der ersten Ausnehmung 10 diametral gegenüberliegt. Durch diese zusätzliche Öffnung ergibt sich eine bessere Verteilung der Lötmasse 7 im Lötspalt 8. Durch die Schnittführung ergibt sich ebenfalls eine zweite Unterbrechung 11 am Fußteil 9.2a, the second embodiment according to Fig. 2b differs from the filler body 3 of FIG. Through a second recess 10 to the surface-side opening of the soldering gap 8, wherein the second recess 10 of the first recess 10 is diametrically opposed. This additional opening results in a better distribution of the soldering mass 7 in the soldering gap 8 . The cut also results in a second interruption 11 on the foot part 9 .

Claims

1. Füllkörper (3) für eine Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen, wobei die Fehlstellen (F) an der Oberfläche (O) von Bauteilen (1) repariert werden, indem eine Vertiefung (2) anstelle der Fehlstelle (F) in das Bauteil (1) eingearbeitet, ein paßgenauer Füllkörper (3) in die Vertiefung (2) eingesetzt und mit dem Bauteil (1) verlötet sowie der aus der Bauteiloberfläche (O) herausragende Teil des Füllkör pers (3) an die Bauteiloberfläche (O) konturgetreu angeglichen wird, dadurch ge kennzeichnet, daß

- der Füllkörper (3) eine nietähnliche Kontur mit einem konisch verlaufenden Kopf (5) und einem zylindrischen Schaft (4) aufweist,
- der Schaft (4) an seinem dem Kopf (5) abgewandten Ende ein Fußteil (9) aufweist, das mit der zylindrischen Vertiefung (2) eine Preß- oder Über gangspassung bildet,
- der Schaft (4) zwischen Fußteil (9) und Kopf (5) zur Ausbildung eines, ein Lötgut (7) aufnehmenden, ringförmigen Lötspalt (8), zwischen Schaft (4) und Bauteil (1) einen gegenüber dem Fußteil (9) geringeren Durchmesser aufweist und
- der Kopf (5) zur oberflächenseitigen Öffnung des Lötspaltes (8) eine Aus nehmung (10) aufweist.

1. Filler ( 3 ) for repairing defects in component surfaces, the defects (F) on the surface (O) of components ( 1 ) being repaired by inserting a recess ( 2 ) in place of the defect (F) in the component ( 1 ) incorporated, a precisely fitting filler ( 3 ) inserted into the recess ( 2 ) and soldered to the component ( 1 ) and the part of the filler body ( 3 ) protruding from the component surface (O) is matched to the component surface (O) according to the contour , characterized in that

the filling body ( 3 ) has a rivet-like contour with a conical head ( 5 ) and a cylindrical shaft ( 4 ),
- The shaft ( 4 ) at its end facing away from the head ( 5 ) has a foot part ( 9 ) which forms a press or transition fit with the cylindrical recess ( 2 ),
- The shaft ( 4 ) between the foot part ( 9 ) and the head ( 5 ) to form an annular solder gap ( 8 ) receiving a piece of solder ( 7 ), between the shaft ( 4 ) and component ( 1 ) one opposite the foot part ( 9 ) has a smaller diameter and
- The head ( 5 ) to the surface-side opening of the soldering gap ( 8 ) has a recess ( 10 ).

2. Füllkörper (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (10) des Füllkörpers (3) durch einen segmentförmigen Abschnitt des Kopfes (5) gebildet wird, der durch einen Schnitt (E) durch den Kopf (5) entsteht, dessen Schnittebene (E) den Umfang des durchmesserreduzierten, zwischen Kopf- und Fußteil liegenden Schaftabschnittes tangiert. 2. Packing body ( 3 ) according to claim 1, characterized in that the recess ( 10 ) of the packing body ( 3 ) is formed by a segment-shaped section of the head ( 5 ), which is formed by a cut (E) through the head ( 5 ) , whose section plane (E) affects the circumference of the reduced-diameter shaft section lying between the head and foot sections.

3. Füllkörper (3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllkörper (3) zwei bezüglich der Längsachse (A) diametral gegenüberliegende Ausnehmungen (10) aufweist.3. Filler ( 3 ) according to claim 2, characterized in that the filler ( 3 ) has two diametrically opposite recesses ( 10 ) with respect to the longitudinal axis (A).

4. Füllkörper (3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausneh mungen (10) aus dem Fußteil (9) ein segmentförmiges Teil herausschneiden, welches die Passung zum Bauteil (1) in einem Winkelabschnitt unterbricht.4. Packing body ( 3 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the Ausneh lines ( 10 ) from the foot part ( 9 ) cut out a segment-shaped part which interrupts the fit to the component ( 1 ) in an angular section.

5. Füllkörper (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fußteil (9) eine Unterbrechung (11) aufweist, welche den Lötspalt (8) zwi schen Schaft (4) und Bauteil (1) fußseitig öffnet.5. Filler ( 3 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the foot part ( 9 ) has an interruption ( 11 ) which opens the solder gap ( 8 ) between shank ( 4 ) and component ( 1 ) on the foot side.

6. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Werkstoff des Füllkörpers (3) dem des Bauteils (1) entspricht.6. filler ( 3 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the material of the filler ( 3 ) corresponds to that of the component ( 1 ).

7. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß die Schaftlänge (4) maximal der Tiefe der Vertiefung (2) entspricht.7. filler ( 3 ) according to any one of the preceding claims, characterized in that the shaft length ( 4 ) corresponds at most to the depth of the recess ( 2 ).

8. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Durchmesser des Schaftes (4) im Bereich des Lötspaltes (8) einige Zehntel mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 mm geringer ist, als der Durch messer des Fußteiles (9).8. Packing body ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the shaft ( 4 ) in the region of the soldering gap ( 8 ) is a few tenths of a mm, preferably between 0.4 and 0.8 mm less than that Diameter of the foot section ( 9 ).

9. Füllkörper (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der den Lötspalt (8) ausbildende Schaftabschnitt zwischen Fußteil (9) und Kopf (5) sich mindestens über 2/3 der Schaftlänge (1) erstreckt.9. Filler ( 3 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the solder gap ( 8 ) forming the shaft section between the foot part ( 9 ) and head ( 5 ) extends at least over 2/3 of the shaft length ( 1 ).