Beitrag zur Reparatur einer Strömungseintrittskante einer Schaufel - Thermisch-transiente Analyse des Laserschweißens der Titanlegierung Ti-6Al-4V

Die Titanlegierung Ti-6Al-4V dient als Hauptmaterial für die Schaufeln und Scheiben im Kompressorbereich. Durch ihre positiven Eigenschaften in Bezug auf Festigkeit, Dichte und Duktilität ist sie gegenüber Werkstoffen wie Superlegierungen oder CFK häufig vorteilhaft. Durch den hohen Anschaffungspreis sowohl dieser Legierung als auch neuer Komponenten wird nach Reparaturverfahren gesucht, um einen längeren Lebenszyklus des Bauteils zu erreichen. Für die Reparatur der Strömungseintrittskante der Lüfterschaufeln, die aus Kombination einer Ti-6Al-4V-Vorderkante und CFK-Basiskörper hergestellt sind, ist die Untersuchung der 80 °C-Temperaturgrenze im Prozess von hoher Bedeutung. Bis zu dieser Temperatur wird der CFK nicht beschädigt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein FE-Simulationsmodell für die Untersuchung der Temperaturverteilung während des Laser-Wärmeleitungsschweißens erstellt. Bei dieser Art der Schweißbearbeitung ist die Temperaturverteilung im Körper ort- und zeitabhängig. Zur Berechnung der zeitabhängigen Temperaturverteilung wurde eine thermisch-transiente Analyse durchgeführt. Es wurde u. a. festgestellt, dass in der Heizphase ein nahezu logarithmischer Zusammenhang zwischen Eindringtiefe und Verfahrweg vorliegt. Die Temperaturgrenze von 80 °C dringt auch nach dem Beenden der Heizphase weiter in die Probe hinein, während der obere Bereich in der Abkühlphase ist.

Ernest Tóth, B. Sc.: Studium des Maschinenbaus an der Technischen Universität Ilmenau.