SE519782C2 - Förfarande för framställning av ett ihåligt blad avsett för en stator-eller rotorkomponent - Google Patents

Description

30 519 782 2 förstärka bladen och benämns därför ofta förstärknings- ribbor.

TIDIGARE TEKNIK Sammanfogningen av stödelementet med bladväggarna har enligt en tidigare känd teknik utförts med hjälp av motstándssvetsning. Stödelementet har dá varit lángsträckt med ett U-formigt tvärsnitt, varvid stödelementet placeras sà att vart och ett av U:ets tvà ben sträcker sig parallellt med och i kontakt med en Uzets bildar dà ett bladvägg. mellanliggande del distanshállande element mellan bladväggarna. Pá grund av att man mäste pressa ihop de ytor som skall svetsas ihop placeras ett mothàll mellan Uzets ben innan varefter man motstàndssvetsar fast vart Uzets blad Därefter avlägsnas mothàllet frán svetsningen, och ett av ben vid respektive frán bladväggens utsida. bladet. En nackdel med denna metod är att det är relativt tidskrävande att placera mothàllet j. avsedd position och att avlägsna det efter utförd svetsning.

Det är även svárt att uppná tillräckligt god kvalité.

Strukturellt är det ej en optimal lösning eftersom spänningskoncentrationer tenderar att uppkomma, varvid svetsen ej blir tillräckligt stark.

Andra kända svetsmetoder för fastsvetsning av ett stödelement mellan bladväggarna utgörs av elektronstràlesvetsning och. TIG-svetsning. Bàda. dessa svetstekniker har visat sig vara förknippade med problem i form av sprickbildningar efter en tids användning. Elektronstràlesvetsning är vidare en relativt komplicerad och dyr metod. Vid kanterna är det svàrt att uppnå en komplett smältning med fina övergàngar. » | . . . , 10 15 20 25 30 519 782 - < . . . , En ytterligare variant är sà kallad ”diffusion bonding” inkluderande superplastisk formning. Man utnyttjar här i princip tre stycken plàtar' son: pà vissa, inbördes àtskilda, omràden förbinds med varandra. Förbindningen sker genmn att plàtarna i. dessa omràden bringas att diffundera in i varandra under hög temperatur och högt tryck. Efter denna första behandlingsfas sä utsättes konstruktionen för ett högt inre tryck sà att önskad geometri erhàlls.

SAMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med uppfinningen är att ástadkomma en metod för förbindning av ett stödelement med en bladvägg som medför en i förhållande till höghállfast fog tidigare teknik mer och/eller en mer kostnadseffektiv framställning.

Detta syfte uppnàs genom att stödelementet sammanfogas med àtminstone en av bladväggarna via lasersvetsning frán bladets utsida pà sádant sätt att de sammanfogade partierna av stödelementet och bladväggen bildar en T- formig fog. Vid lämpligt val av material- och svetsparametrar kan man erhålla en T-formig fog med eller àtminstone en jämn övergång mellan bladet. rundade hörn, hopsvetsade delar, inuti Detta medför en höghállfast konstruktion och därmed en förlängd livslängd. Alternativt kan en konstruktion med tunnare väggtjocklekar och därmed viktminskning erhàllas.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen anordnas nämnda stödelement sä att det sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot bladets medelbuktningslinje. (mean camber line) Med medelbuktningslinje avses en : u « v - u 10 15 20 25 30 519 782 4 linje som sträcker sig halvvägs mellan en övre bladväggs yttre yta och en nedre bladväggs yttre yta. En sádan anordning av stödelementet medför en ytterligare höghàllfast konstruktion.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen har nämnda stödelement formen av en platta. Med plattform. avses att stödelementet har tvà parallella sidoytor' pà ett relativt kort avstånd frán 'varandra.

Detta är en framställningstekniskt enkel form och därmed ett kostnadseffektivt konstruktionselement.

Enligt en vidareutveckling av föregående utföringsform förbinds det plattformiga stödelementets kant med bladväggen. Med kant avses den lángsträckta yta som förbinder plattans tvâ sidoytor.

Ytterligare föredragna utföringsformer av och fördelar med uppfinningen framgàr av de ytterligare underkraven samt den följande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV FIGURER Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande, med hänvisning till de utföringsformer som visas pá de bifogade ritningarna, varvid FIG 1 visar ett enligt uppfinningen framställt blad i en perspektivvy.

FIG 2 visar en tvärsnittsvy av en svetsfog.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I Fig 1. visas ett ihàligt blad 1. i en perspektivvy.

Bladet 1 har en första och andra sidovägg 2,3 belägna motsatt varandra. Den första sidoväggen 2 har en konvex tvärsnittsform och den andra sidoväggen 3 har en konkav | . . . » | 10 15 20 25 30 . » . | - ' . 519 782 tvärsnittsform. En medelbukíningslinje är punktstreckat markerad med hänvisningsbeteckningen X. Medelbuktnings- linjen sträcker sig centralt i bladet frán en främre ände 4 av bladet till en bakre ände 5 av bladet. Den främre och bakre änden relateras till det häll, fràn vilket gasflödet avses angripa vid användning av bladet i en stator- eller rotorkomponent.

Vidare är tvá plattformiga stödelement 6,7 anordnade inuti bladet 1. De plattformiga stödelementen 6,7 är anordnade upprättstàende inuti bladet 1 och de utbreder sig väsentligen vinkelrätt mot medelbuktningslinjen X.

Vart. och ett av' de jplattformiga stödelementen 6,7 är làngsträckt och sträcker sig i bladets 1 tvärled, vilken här markeras med en streckad linje Y.

Det iháliga bladet l framställs pà konventionellt sätt.

Därefter placeras de plattformiga stödelementen 6,7 pà deras avsedda positioner inuti bladet och därefter lasersvetsas vart och ett av stödelementen 6,7 fast vid respektive vägg 2,3 frän bladets utsida.

Lasersvetsningen utförs pà sádant sätt att de sammanfogade partierna av stödelementet 6,7 och bladväggen 2,3 bildar en T-formig fog 9, se även figur 2. Med andra ord är stödelementet 6,7 dolt av bladets vägg 2,3 sett frán bladväggens utsida under svetsningen.

Med T-fog 9 avses närmare bestämt att ett parti av bladväggen 3 bildar den överliggande delen av T:et och ett parti av stödelementet 6 bildar den upprättstàende delen av Tzet som ansluter till den överliggande delen. 2,3 och stödelementen. 6/7 utgörs av' svetsbara material, De material som utnyttjas för bladväggarna sásom 10 15 20 30 519 782 . . « . . . | - ~ f -- 6 av typen 347 eller A286. sàsom tex INCO600, Enligt rostfria stàl, exempelvis Alternativt kan nickelbaslegeringar, INCO625, INCO7l8 och Hastaloy x, utnyttjas. koboltbaslegeringar, HAYNES 230, och kan HAYNES ytterligare varianter 188 Vidare kan titanlegeringar, exempelvis av typen och utnyttjas. sàsom Ti6-4, olika typer av aluminiumlegeringar, utnyttjas.

Kombinationer av olika material är också möjliga.

Vid lasersvetsningen utnyttjas företrädesvis en Nd:YAG- laser, men även andra typer av svetsarrangemang, till exempel en C02-laser, kan utnyttjas enligt uppfinningen. avstämning av svetsförfarandet, Genom en noggrann materialval och dimensioner pá bladväggar och stödelement erhàlls med lasersvetsningen T-formen vid respektive fog samt en mjukt rundad form 8 pà de inre hörnen mellan respektive stödplatta 6,7 och bladväggarna 2,3. företrädesvis i Bladväggens och stödelementets tjocklek ligger intervallet 0,5-5 mm och speciellt i intervallet 1-2 mm. Svetsningen utförs lämpligtvis via svets. Den rundade formen 8 pà en höghàllfast en kontinuerlig svetsfogarna medför konstruktion och därmed làng livslängd för komponenten.

Enligt ett utföringsexempel utnyttjades följande parametrar; 1.23 mm Material: Ti6-4 Effekt: 1.3 kW Väggtjocklek: Svetshastighet: 1000 mm/min Skyddsgas och rotgas: Argon . f | , 1 . 10 15 20 k) (Il 30 35 519 782 7 Som alternativ eller komplement kan man som skyddsgas och rotgas utnyttja helium och/eller syre och blandningar av dessa.

För att svetsfogen skall hamna pà exakt rätt position kan man utnyttja en sedan tidigare känd fogföljningsteknik.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen, utan en rad ytterligare varianter och modifikationer är tänkbara inom ramen för efterföljande patentkrav.

Uppfinningen är givetvis inte begränsad till blad med formen av en buktande flygvinge, utan kan givetvis utnyttjas även till blad med formen symmetrisk flygvinge. I sádant fall sammanfaller den ovan nämnda medelbuktningslinjen. X med bladets symmetrilinje.

Bladets symmetrilinje sammanfaller med bladets längdriktning, det vill säga en rät linje fràn dess främre kant till dess bakre kant i den avsedda gasflödesriktningen.

Uppfinningen skall inte anses vara begränsad till framställning av ett blad för en gasttrbin, ttan förfarandet kan utnyttjas för framställning av blad till andra applikationer, säsom en flygplansvinge. Stator- komponenten bildar i sádant fall flygplansvingen.

Enligt beskrivningen ovan har nämnda stödelement formen av en i bladets tvärled kontinuerlig platta. Alternativt skulle man kunna tänka sig att ett flertal stödelement i form av stag eller ett fackverk bildar förstärkningen mellan de tvâ sidoväggarna.

Claims (9)

10 15 20 IQ (fl 30 519 782 PATENT KRAV

1. l. Förfarande för framställning av ett ihàligt blad (1) eller varvid (6,7) avsett för en stator- rotorkomponent, átminstone ett stödelement placeras mellan tvà motsatta bladväggar (2,3) och sammanfogas med dessa k ä n n e t e c k n a t av, att stödelementet (6,7) sammanfogas med åtminstone en av bladväggarna (2,3) via lasersvetsning fràn bladets utsida pá sådant sätt att de sammanfogade partierna av stödelementet och bladväggen förbinds av en T-formig svetsfog (9).

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda stödelement (6,7) anordnas sá att det sträcker sig väsentligen vinkelrätt mot bladets (1) medelbuktningslinje (X).

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k n a t av, att nämnda stödelement (6,7) har formen av en platta.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av .s .am v var, att det plattformiga stödelementets (6,7) kant förbinds med bladväggen.

5. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t att först framställs bladet (1) av, med den ihàliga formen, (6,7) inuti bladet och att därefter svetsas stödelementet fast vid väggen. att därefter placeras stödelementet - . - . a. 10 15 20 519 782 9

6. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att i ett tvärsnitt bildar bladets (l) formen av en flygvinge.

7. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten är avsedd för gasturbin.

8. Förfarande enligt nàgot av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n a t av, att stator- eller rotorkomponenten är avsedd för jetmotor.

9. Förfarande enligt nàgot av kraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t av, yttre kontur en en att statorkomponenten är avsedd att bilda átminstone del av en flygplansvinge. m. 1»