GARTNER, Thomas, Maria (Ifflandstrasse 85, Hamburg, 22087, DE)
PETERS, Jan, Oke (Distelkoppel 2, Hamburg, 22339, DE)
GARTNER, Thomas, Maria (Ifflandstrasse 85, Hamburg, 22087, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zur Reparatur eines Gehäuseflanschs (12) eines Flugzeugtriebwerks mit folgenden Schritten: a. Erweitern einer zylindrischen Bohrung (14) in dem Gehäuseflansch (12) auf eine Konusbohrung (18); b. Bereitstellen eines Füllstücks (19) mit einer konus- förmigen Mantelfläche (21), wobei das Füllstück (19) aus einem artgleichen Material besteht wie der Gehäuseflansch (12) und wobei die konusförmige Mantelfläche (21) in die Konusbohrung (18) passt; c. Rotieren des Füllstücks (19) , so dass Material des Füllstücks (19) und des Gehäuseflanschs (12) sich durch Rotationsreibung erwärmt und plastifiziert wird; d. Stauchen des Füllstücks (19) und des Gehäuseflanschs (12) in Axialrichtung; e. Bearbeiten des Füllstücks (19), so dass es bündig mit dem Gehäuseflansch (12) abschließt; und f. Erzeugen einer der ursprünglichen zylindrischen Bohrung (14) entsprechenden Bohrung durch das Füllstück (19) . 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Gehäuseflanschs (12) und das Material des Füllstücks (19) ein martensitischer Stahl ist. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der martensitische Stahl Anteile von 12% Cr, 2,5% Ni, 1,8% Mo und 0,33% V enthält. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Konusbohrung (18) um einen Neigungswinkel (α) zwischen 15° und 30° gegenüber der Axialrichtung geneigt ist. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (ß) der Mantelfläche (21) gegenüber dem Neigungswinkel (α) der Konusbohrung (18) um 0,5° bis 8°, vorzugsweise um 1° bis 4° abweicht. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (ß) des Füllstücks (19) kleiner ist als der Neigungswinkel (α) der Konusbohrung (18) . 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseflansch (12) vor Schritt c. mit einer Platte (20) hinterlegt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (20) eine Öffnung (22) aufweist und dass die Öffnung (22) und der Austritt der Konusbohrung (18) sich überdecken. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Öffnung (22) kleiner ist als der Durchmesser der Konusbohrung (18). 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (22) konisch zuläuft. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Platte (12) ein Stahl mit einer kubisch-flächenzentrierten Gitterstruktur ist. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor Schritt c. eine Opferplatte (23) auf den Gehäuseflansch (12) aufgelegt wird, so dass der Ein- tritt der Konusbohrung (18) durch eine Öffnung (24) in der Opferplatte (23) zugänglich ist. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (24) der Opferplatte (23) konisch zuläuft. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Opferplatte (23) aus einem Material besteht, das artgleich mit dem Material des Gehäuseflanschs (12) ist. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseflansch (12) mit dem Füllstück (19) vor Schritt e. zur Verminderung von Spannungen im Material geglüht wird. 16. Verfahren zur Reparatur eines Gehäuseteils (25) eines Flugzeugtriebwerks mit folgenden Schritten: a. Erzeugen einer Konusbohrung (27) in dem Gehäuseteil (25); b. Bereitstellen eines Füllstücks (19) mit einer konus- förmigen Mantelfläche (21), wobei das Füllstück (19) aus einem artgleichen Material besteht wie das Gehäuseteil (25) und wobei die konusförmige Mantelfläche (21) in die Konusbohrung (27) passt; c. Rotieren des Füllstücks (19), so dass Material des Füllstücks (19) und des Gehäuseteils (25) sich durch Rotationsreibung erwärmt und plastifiziert wird; d. Stauchen des Füllstücks (19) und des Gehäuseteils (25) in Axialrichtung; und e. Bearbeiten des Füllstücks (19), so dass es bündig mit dem Gehäuseteil (25) abschließt. |
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur eines Gehäuses eines Flugzeugtriebwerks. Bei Flugzeugtriebwerken ist das Gehäuse regelmäßig aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt, wobei die Verbindung zwischen den Gehäuseteilen über Gehäuseflansche hergestellt ist. Schrauben erstrecken sich durch Bohrungen in den Flanschen und halten die Gehäuseteile zusammen. Die Erfindung betrifft einerseits die Reparatur des Gehäuse- flanschs im Bereich einer solchen Bohrung. Andererseits betrifft die Erfindung allgemein die Reparatur von Gehäuseteilen.
Ist ein Gehäuseteil eines Flugzeugtriebwerks durch beispielsweise Korrosion oder mechanische Einflüsse beschädigt, so kann das Gehäuseteil bislang in vielen Fällen nicht weiter verwendet werden, sondern muss durch ein Neuteil ersetzt werden. Es ist kein Verfahren bekannt, mit dem Schäden in Gehäuseteilen behoben werden können, ohne zugleich die Materialstruktur zu schwächen.
In besonderem Maße neigen Hochdruckverdichtergehäuse von Flugzeugtriebwerken in den Bohrungen des Gehäuseflanschs zur Ausbildung von Korrosion. Gemäß Reparaturvorschrift soll die korrodierte Bohrung aufgerieben werden, bis das durch Korrosion angegriffene Material entfernt ist. Das Aufreiben der Bohrung ist nur bis zu einem vorgeschriebenen maximalen Durchmesser zulässig. Reicht die Korrosion tiefer in das Material hinein, so ist eine Reparatur gemäß der Reparaturvorschrift nicht möglich und das Gehäuse muss verschrottet werden. Ein vergleichbares Reparaturproblem stellt sich, wenn Bohrungen im Gehäuseflansch durch mechanische Beanspruchung ausgeschlagen sind.
Als Alternative zu dem Verfahren gemäß der Reparaturvorschrift ist versucht worden, die Bohrung über den maximal zulässigen Durchmesser hinaus zu erweitern und mittels WIG-Schweißen oder Elektronenstrahlschweißen ein Füllstück in die Bohrung einzuschweißen. Das Füllstück kann anschließend so bearbeitet werden, dass die Kontur des Flanschs und die Bohrung wieder hergestellt werden. Schweißvorgänge, bei denen das Material geschmolzen wird, führen zu einer verminderten Festigkeit und unter Umständen zu einem Verzug des Materials. Dies kann bei Gehäusen von Flugzeugtriebwerken nicht hingenommen werden. Diese Verfahren können also in der Praxis nicht angewendet werden.
Ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Reparatur eines Gehäuseteils vorzustellen, das auch dann angewendet werden kann, wenn die Beschädigung des Materials nicht auf die Oberfläche des Gehäuseteils bzw. die Oberfläche einer in dem Gehäuseteil ausgebildeten Bohrung beschränkt ist, sondern bis tief in das Material hinein reicht. Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst eine in einem Gehäuseflansch bestehende zylindrische Bohrung auf eine Konusbohrung erweitert. Es wird ein Füllstück mit einer konusförmigen Mantelfläche bereitgestellt, wobei die konusförmige Mantelfläche in die Konusbohrung passt. Das Material des Füllstücks ist artgleich zu dem Material des Gehäuseflanschs. Das Füllstück wird derart in Drehung versetzt, dass Material des Füllstücks und des Gehäuseflanschs sich durch Rotationsreibung erwärmt und plastifiziert wird. Das Füllstück und der Gehäuseflansch werden in Axialrichtung gegeneinander gestaucht, so dass eine innige Verbindung entsteht. Der Gehäuseflansch mit dem eingefügten Füllstück wird so bearbeitet, dass das Füllstück bündig mit dem Gehäuseflansch abschließt. Schließlich wird eine der ursprünglichen zylindrischen Bohrung entsprechende Bohrung durch das Füllstück erzeugt.
Zunächst werden einige Begriffe erläutert. Die konusförmige Mantelfläche des Füllstücks passt dann in die Konusbohrung, wenn im eingesetzten Zustand über den gesamten Umfang ein Kontakt zwischen der konusförmigen Mantelfläche und der Wand der Konusbohrung besteht. Der Kontakt kann flächig sein, oder er kann nur entlang einer Kante bestehen. Eine notwendige Bedingung, damit das Füllstück zu der Konusbohrung passt, ist es, dass der kleinste Durchmesser des Füllstücks kleiner ist als der größte Durchmesser der Konusbohrung und dass der größte Durchmesser des Füllstücks größer ist als der kleinste Durchmesser der Konusbohrung.
Zwei Materialien sind dann artgleich, wenn ihnen die dieselbe Basislegierung zu Grunde liegt. Die Artgleichheit geht nicht verloren, wenn die Materialien beispielsweise unterschiedlichen Schritten der Wärmebehandlung unterzogen werden.
Die erfindungsgemäßen Schritte Rotieren und Stauchen können voneinander getrennt oder miteinander kombiniert sein. So ist es möglich, dass die Rotation gestoppt wird, wenn das Material ausreichend plastifiziert ist. Erst anschließend wird die in Axialrichtung wirkende Kraft erhöht, so dass das Füllstück und der Gehäuseflansch gegeneinander gestaucht werden. Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Axialrichtung wirkende Kraft am Ende erhöht, ohne dass die Rotation zuvor gestoppt wird. Ferner kann das Stauchen auch darin bestehen, dass die in Axialrichtung wirkende Kraft bereits während des Rotierens kontinuierlich erhöht wird. Schließlich ist es möglich, dass während des Rotierens durchgehend eine große Kraft in Axialrichtung anliegt und dass die Rotation am Ende gestoppt wird, ohne die Kraft zu erhöhen.
Verfahren, bei denen ein Materialstück durch Reibung plastifi- ziert wird, um es mit einem zweiten ebenfalls plastifizierten Materialstück zu verbinden, sind unter dem Begriff Reibschweißen bekannt. Beim Reibschweißen wird das zu verbindende Material nicht über den Schmelzpunkt hinaus erwärmt, sondern es wird lediglich ein plastifizierter Zustand des Materials herbeigeführt. Anders als beim klassischen Schweißen wird es vermieden, das Material in die flüssige Phase zu überführen, es findet also auch beim Abkühlen kein Übergang von flüssig nach fest statt. Solche Phasenübergänge sind es, die beim klassischen Schweißen eine Änderung der Materialstruktur bewirken.
Durch die Erfindung wird es ermöglicht, so tief in das die Bohrung umgebende Material einzugreifen, dass die Korrosion oder sonstige Beschädigung vollständig beseitigt ist. Durch das Füllstück wird das entfernte Material ersetzt, wobei die Eigenschaften des Ersatzmaterials sehr nahe an den Eigenschaften des ursprünglichen Materials sind. Der Gehäuseflansch und die Bohrung in dem Gehäuseflansch werden also wiederhergestellt, wobei die Stabilität einer über den Gehäuseflansch hergestellten Verbindung gegenüber dem Originalteil nicht vermindert ist.
Bei Hochdruckverdichtergehäusen von Flugzeugtriebwerken ist das Material des Gehäuseflanschs häufig ein martensitischer Stahl. In langen Versuchsreihen konnte nachgewiesen werden, dass das Verfahren des Reibschweißens auch bei martensitischem Stahl angewendet werden kann und dass bei geeigneter Auswahl der Verfahrensparameter die ursprünglichen Materialeigenschaften nahezu erhalten bleiben. Dies war nicht zu erwarten, weil martensiti- scher Stahl mit klassischen Verfahren nur sehr schwierig zu schweißen ist und regelmäßig erhebliche Veränderungen der Materialeigenschaften auftreten. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar bei einer unter der Bezeichnung M152 bekannten Legierung mit Anteilen von 12% Cr, 2,5% Ni, 1,8% Mo und 0,33% V. Ferner konnte nachgewiesen werden, dass die Größe der Bohrung mit einem Durchmesser von 8,5 mm und einer Länge von 5 mm der Anwendung des Reibschweißens nicht grundsätzlich entgegensteht. Es ist möglich, das Reibschweißen so durchzuführen, dass über den gesamten Umfang des Füllstücks und über die gesamte Materialstärke des Gehäuseflanschs von 5 mm eine innige Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch entsteht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann also angewendet werden bei einem Durchmesser der Bohrung von mehr als 4 mm und einer Materialstärke des Gehäuseflanschs von mehr als 2 mm.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Durchführung des Verfahrens ist es, die Rotationsreibung so einzusetzen, dass sowohl das Füllstück als auch die Konusbohrung über die gesamte zu verbindende Fläche gleichmäßig plastifiziert werden. Eine gute Kraftübertragung für die Rotationsreibung zwischen dem Füllstück und der Bohrung wird dadurch erreicht, dass sowohl das Füllstück als auch die Bohrung eine Konusform haben. Vorzugsweise ist die Wand der Konusbohrung um einen Neigungswinkel zwischen 15° und 30° gegenüber der Axialrichtung der Bohrung geneigt. Der Neigungswinkel des Füllstücks kann identisch sein mit dem Neigungswinkel der Konusbohrung, so dass die Mantelfläche des Füllstücks flächig an der Konusbohrung anliegen kann. Es ist dann ein sehr großes Drehmoment erforderlich, um das Füllstück gegenüber der Konusbohrung in Rotation zu versetzen. Eine geringere Antriebskraft für das Füllstück reicht aus, wenn der Neigungswinkel des Füllstücks leicht von dem Neigungswinkel der Konusbohrung ab- weicht. Die Abweichung liegt vorzugsweise zwischen 0,5° und 8°, weiter vorzugsweise zwischen 1° und 4°.
Ist der Neigungswinkel des Füllstücks größer als der Neigungswinkel der Konusbohrung, so wirkt die Rotationsreibung anfangs im weiten Teil der Konusbohrung. Erst wenn das Material in diesem Bereich plastifiziert ist, setzt sich die Rotationsreibung in Richtung des engeren Teils der Konusbohrung fort. Ist der Neigungswinkel des Füllstücks kleiner als der Neigungswinkel der Konusbohrung, so wirkt die Rotationsreibung zunächst im engen Teil der Konusbohrung und setzt sich dann in den weiten Teil fort. In ersten Versuchen hat Letzteres zu besseren Ergebnissen geführt .
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muss vermieden werden, dass in den oberflächennahen Bereichen des Gehäuseflanschs zu viel Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben wird und dadurch die innige Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch beeinträchtigt wird. Eine übermäßige Abgabe von Wärmeenergie kann verhindert werden, indem der Gehäuseflansch im Bereich der Konusbohrung mit einer Platte hinterlegt wird, bevor die Rotationsreibung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch erzeugt wird. Um zu vermeiden, dass sich das Füllstück außer mit dem Gehäuseflansch auch mit der dahinterliegenden Platte verschweißt, kann die Platte eine Öffnung aufweisen. Die Platte wird so angeordnet, dass die Öffnung und die Konusbohrung sich überdecken.
Ist die Überdeckung derart, dass die Öffnung der Platte größer ist als der Austritt der Konusbohrung, so besteht allerdings die Gefahr eines inhomogenen Materialflusses am Austritt der Konusbohrung. Die Qualität der Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch kann leiden und es kann zu Rissen im Material kommen. Um dies zu vermeiden, kann die Öffnung kleiner sein als der Austritt der Konusbohrung. In dem Bereich, in dem das Mate- rial des Füllstücks und das Material des Gehäuseflanschs durch Rotationsreibung plastifiziert sind, liegt dann die Platte auf dem Gehäuseflansch auf und verhindert inhomogenen Materialfluss .
Häufig wird die Öffnung in der Platte eine zylindrische Form haben. Es hat sich aber gezeigt, dass eine bessere Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch erzielt wird, wenn die Öffnung in der Platte konisch zuläuft. Der Neigungswinkel der konisch zulaufenden Öffnung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform gleich dem Neigungswinkel der Wand der Konusbohrung, so dass die Öffnung die Konusbohrung ohne Knick verlängert. Der Neigungswinkel der Öffnung kann auch kleiner oder größer sein als der Neigungswinkel der Konusbohrung. Die konische Form der Öffnung in der Platte ist besonders in direkter Nähe zum Austritt der Konusbohrung von Bedeutung, weil die Platte dort unmittelbaren Einfluss auf die Eigenschaften des plastifi- zierten Materials hat. Im von der Konusbohrung abgewandten Bereich kann die Öffnung der Platte auch eine andere Form haben und beispielsweise in eine zylinderförmige Bohrung übergehen.
Das Material der Platte ist vorzugsweise Stahl. Ein gutes Ergebnis des Verfahrens wird erzielt, wenn die Platte aus einem Stahl mit kubisch-flächenzentrierter Gitterstruktur besteht, der eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Ist das Reibschweißen abgeschlossen, wird die Platte wieder entfernt. Hat sich die Platte beim Reibschweißen mit dem Flansch verbunden, so muss sie durch ein spanabhebendes Verfahren entfernt werden. Um dies zu erleichtern, kann die Platte aus mehreren übereinander liegenden Teilen zusammengesetzt sein. Ein erster vorzugsweise dünnerer Teil liegt auf dem Flansch auf. Wenn dieser Teil sich mit dem Flansch verbindet, kann er mit geringem Aufwand durch ein spanabhebendes Verfahren entfernt werden. Ein zweiter Teil liegt auf dem ersten Teil auf. Der zweite Teil kann nach dem Reibschweißen einfach abgehoben werden, da er sich nicht mit dem ersten Teil verbunden hat .
Um sicherzustellen, dass sich über die gesamte Höhe der Konusbohrung eine homogene Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch bildet, ist eine Reibschweißmaschine mit hoher Leistung erforderlich. Ist die Leistung zu gering, leidet die Qualität der Materialverbindung im Bereich des Eintritts der Konusbohrung, also dort wo die Konusbohrung ihren größten Durchmesser hat. Um dieses Problem zu vermindern, kann eine Opferplatte vorgesehen sein, die vor Beginn des Reibschweißens von dieser Seite auf den Gehäuseflansch aufgelegt wird. Die Opferplatte weist eine Öffnung auf, die einen Zugang zum Eingang der Konusbohrung ermöglicht. Die Öffnung in der Opferplatte ist vorzugsweise konusförmig, wobei der Neigungswinkel weiter vorzugsweise gleich dem Neigungswinkel der Konusbohrung ist. Bei geeigneter Wahl der Verfahrensparameter wird auch die Opferplatte im Übergangsbereich zu der Konusbohrung plastifiziert und fördert dadurch die gleichmäßige Verbindung zwischen dem Füllstück und dem Gehäuseflansch. In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Opferplatte aus einem Material, das artgleich zu dem Material des Gehäuseflanschs und des Füllstücks ist. Das Material der Opferplatte kann sich dann mit dem plastifizierten Material des Füllstücks und des Gehäuseflanschs vermengen und zu einer homogenen Verbindung beitragen.
Zwar verändern sich die Eigenschaften des Materials beim Reibschweißen in wesentlich geringerem Umfang, als wenn das Material geschmolzen wird, Spannungen im Material als Folge des Reibschweißens bleiben jedoch nicht aus. Zur Verminderung der Spannungen kann das Material vor der mechanischen Bearbeitung geglüht werden. Die Glühzeit ist vorzugsweise mindestens um den Faktor zwei länger als bei normalem Anlassen. Typisch für mar- tensitischen Stahl ist ein zweistufiger Anlassvorgang, bei dem das Material im ersten Schritt für drei Stunden mit einer Temperatur von 564° C und im zweiten Schritt für drei Stunden bei einer Temperatur von 511° C behandelt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise der erste Schritt auf neun Stunden verlängert werden, während der zweite Schritt unverändert bleibt.
Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Gehäuseteil- nicht im Bereich einer Bohrung, sondern unmittelbar in seiner Oberfläche beschädigt. Um solche Schäden zu reparieren, wird zunächst eine Konusbohrung in dem Gehäuseteil erzeugt. Die Konusbohrung wird so angeordnet und bemessen, dass die beschädigten Teile des Materials vollständig entfernt werden und dass die Konusbohrung ausschließlich durch unbeschädigtes Material begrenzt ist. Es wird ein Füllstück mit einer konusför- migen Mantelfläche bereitgestellt, wobei das Füllstück aus einem artgleichen Material besteht wie das Gehäuseteil und wobei die konusförmige Mantelfläche in die Konusbohrung passt. Das Füllstück wird in Rotation versetzt, so dass Material des Füllstücks und des Gehäuseteils sich durch Rotationsreibung erwärmt und plastifiziert wird. Das Füllstück und das Gehäuseteil werden in Axialrichtung gestaucht und das Füllstück wird so bearbeitet, dass es bündig mit dem Gehäuseteil abschließt. Bündig abschließen heißt hier, dass am Übergang zwischen dem Gehäuseteil und dem Füllstück keine Kanten oder Absätze mehr bestehen. Insbesondere kann die Kontur des Gehäuseteils so wiederhergestellt werden, dass sie der ursprünglichen Kontur des Gehäuseteils vor dem Auftreten der Beschädigung entspricht.
Alle Merkmale und Schritte, mit denen die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wahlweise ergänzt werden kann, lassen sich auch mit der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kombinieren. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: eine ausgeschnittene Darstellung zweier Gehäuseteile in zusammengefügtem Zustand;
Fig. 2: einen Ausschnitt eines Gehäuseteils im zerlegten Zustand;
Fig. 3-4: schematische Darstellungen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig.5 eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 6 einen Ausschnitt aus einem Gehäuseteil;
Fig. 7 die Ansicht aus Fig. 6 nach dem Erzeugen einer Konusbohrung; und
Fig. 8 die Ansicht aus Fig. 6 nach Abschluss des Reparaturverfahrens .
Ein Gehäuse eines Flugzeugtriebwerks ist aus einer Mehrzahl von Gehäuseteilen 10, 11 zusammengefügt. An den Gehäuseteilen 10, 11 sind Flansche 12, 13 ausgebildet, über die die Gehäuseteile 10, 11 aneinander liegen. Die Flansche 12, 13 sind 5 mm dick. In den Flanschen 12, 13 sind zylindrische Bohrungen 14, 15 mit einem Durchmesser von 8 , 5 mm ausgebildet. Die Bohrungen 14, 15 fluchten miteinander, wenn das Triebwerk zusammengesetzt ist, so dass die Gehäuseteile 10, 11 über eine Schraubverbindung 16 miteinander verbunden werden können.
Ist das Gehäuse wie in Fig. 2 zerlegt, zeigt sich in vielen Fällen Korrosion in der Wand der Bohrung 14, wie es bei 17 angedeutet ist. Zur Reparatur solcher durch Korrosion oder mechanische Beanspruchung beschädigter Bohrungen im Gehäuseflansch von Flugzeugtriebwerken dient das erfindungsgemäße Verfahren. Im ersten Schritt des Reparaturverfahrens wird die Bohrung 14 auf eine Konusbohrung 18 erweitert, wobei so tief in den Gehäuseflansch 12 eingegriffen wird, dass das durch Korrosion angegriffene Material vollständig entfernt ist. Die Wand der Konusbohrung 18 ist um einen Winkel α gegenüber der Axialrichtung geneigt.
Es werden ein in Fig. 3 gezeigtes Füllstück 19 und eine Platte
20 bereitgestellt. Das Füllstück 19 besteht aus dem gleichen Material wie der Gehäuseflansch 12, nämlich dem martensitischen Stahl M152 mit Anteilen von 12% Cr, 2,5% Ni, 1,8% Mo und 0,33% V. Das Material der Platte 20 ist ein kubisch-flächenzentrierter Stahl mit geringer Wärmeleitfähigkeit. An dem Füllstück 19 ist eine zu der Konusbohrung 18 passende konusförmige Mantelfläche
21 ausgebildet. Die Mantelfläche ist um einen Winkel ß gegenüber der Axialrichtung geneigt und erstreckt sich über eine Höhe h, die größer ist als die Materialstärke des Gehäuseflanschs . Die Höhe h kann beispielsweise 8 mm betragen. Die Platte 20 umfasst eine konusförmige Öffnung 22 mit einem Neigungswinkel Y gegenüber der Axialrichtung.
Die Platte 20 wird so auf den Gehäuseflansch 12 aufgelegt, dass die Öffnung 22 konzentrisch zu der Konusbohrung 18 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Öffnung 22 genauso groß wie der Austritt der Konusbohrung 18. Bei anderen Ausführungsformen ist der Durchmesser der Öffnung 22 kleiner. Das Füllstück 19 wird in die Konusbohrung 18 eingesetzt, so dass über den vollständigen Umfang des Füllstücks 19 ein Kontakt zwischen der konusförmigen Mantelfläche 21 und der Konusbohrung 18 besteht. Im Ausführungsbeispiel stimmt der kleinste Durchmesser der konusförmigen Mantelfläche 21 mit dem kleinsten Durchmesser der Konusbohrung 18 überein. Der Kontakt zwischen der konusförmigen Mantelfläche 21 und der Konusbohrung 18 entsteht also in diesem Bereich. Wird nun das Füllstück 19 in Rotation versetzt, so erwärmt sich das Material des Füllstücks 19 und das Material des Gehäuse- flanschs 12 in diesem Bereich und wird schließlich plastifi- ziert. Durch das plastifizierte Material hindurch kann das Füllstück 19 tiefer in die Konusbohrung 18 eindringen, wodurch weiteres Material plastifiziert wird. Ist das Füllstück 19 so weit in die Konusbohrung eingedrungen, dass das Material über die gesamte Höhe der Konusbohrung 18 plastifiziert ist, wird die Rotation des- Füllstücks 19 gestoppt. Das Füllstück 19 wird gegen den Gehäuseflansch 12 gestaucht, so dass sich eine innige Verbindung zwischen dem Material des Füllstücks 19 und dem Material des Ge- häuseflanschs 12 bildet. Durch das Stauchen werden mit dem plastifizierten Material auch Verunreinigungen wie Oxide aus der Fügezone herausgequetscht. Damit ist der Vorgang des Reibschweißens abgeschlossen.
Nach Entfernen der Platte 20 von dem Gehäuseflansch 12 wird das Material geglüht, um Spannungen zu vermindern. Anschließend kann das nun einstückig mit dem Gehäuseflansch 12 verbundene Füllstück 19 mechanisch bearbeitet werden, so dass es bündig mit der Oberfläche des Gehäuseflanschs 12 abschließt. Schließlich wird eine neue zylindrische Bohrung durch das Füllstück 19 hindurch erzeugt, deren Lage und Abmessungen der ursprünglichen zylindrischen Bohrung 14 entsprechen. Der reparierte Gehäuseflansch entspricht in seinen Materialeigenschaften und in seiner Festigkeit dem ursprünglichen Gehäuseflansch.
In der Ausführungsform der Fig. 5 ist zusätzlich eine Opferplatte 23 von oben auf den Gehäuseflansch 12 aufgelegt. Die Opferplatte 23 weist eine Öffnung 24 auf, die einen Zugang zum Eintritt der Konusbohrung 18 ermöglicht. Die Öffnung 24 der Opferplatte 23 läuft konusförmig zu, wobei der Neigungswinkel mit dem Neigungswinkel der Konusbohrung 18 übereinstimmt. Wird das Füll- stück 19 in die Konusbohrung 18 eingesetzt und in Rotation versetzt, so wird nicht nur Material des Gehäuseflanschs 12, sondern auch ein Teil des Materials der Opferplatte 23 plastifi- ziert. Das plastifizierte Material des Gehäuseflanschs 12, das artgleich zum Material der Opferplatte 23 ist, fließt in die Fügezone; es wird also geopfert, um die homogene Verbindung zwischen dem Füllstück 19 und dem Gehäuseflansch 12 zu fördern. Das verbleibende Material der Opferplatte 22 wird maschinell entfernt. Durch die Opferplatte 23 wird es möglich, auch mit einer Reibschweißmaschine mit etwas verminderter Leistung eine homogene Verbindung über die gesamte Höhe der Konusbohrung 18 zu erzielen.
Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt eines Gehäuseteils 25, dessen O- berflache Beschädigungen 26 durch Korrosion aufweist. In dem Gehäuseteil 25 wird gemäß Fig. 7 eine Konusbohrung 27 erzeugt, mit der die beschädigten Teile des Materials vollständig entfernt werden. Die Konusbohrung 27 ist vollständig mit unbeschädigtem Material umgeben. Nach dem Durchführen des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens, wie es mit Bezug auf die Fig. 2 bis 5 detailliert beschrieben ist, entsteht eine einheitliche Verbindung zwischen dem Füllstück 19 und dem Gehäuseteil 25. Die Oberfläche des Gehäuseteils 25 wird dann mechanisch so bearbeitet, dass die ursprüngliche Kontur wiederhergestellt wird und sich der in Fig. 8 gezeigte Zustand einstellt.
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