Elektronenstrahlschweissen

Pro-Beam: Elektronenstrahl als ideale Fügetechnologie für die Luftfahrt

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Ein Projekt, das bereits abgeschlossen werden konnte und nun in Serie gefertigt wird, ist der Ersatz der Flansche des inneren Brennkammersegments («Inner Liner») der «CFM 56 SAC»-Brennkammer durch neue, modifizierte Flansche. CFMI ist ein Joint-Venture mit Sitz in Paris, das 1974 von den beiden Triebwerkherstellern Snecma und General Electric zu je 50 Prozent gegründet wurde. Gemeinsam wurde die «Turbofan»-Triebwerkfamilie «CFM 56» entwickelt, die unter anderem in der Boeing-737- und Airbus-A320-Familie zum Einsatz kommt. Dieses Triebwerk ist mit 28 000 Stunden «On Wing Time», das heisst, ohne zu Wartungszwecken demontiert zu werden, weltweit eines der zuverlässigsten. Die Niederdruckkomponenten werden von Snecma, die Hochdruckkomponenten, unter anderem die Brennkammer, von General Electric entwickelt und gefertigt.

Geringer Verzug und grosse Schweisstiefen

Die Brennkammer befindet sich zwischen Hochdruckverdichter und Hochdruckturbine. Hier wird die Luft aus dem Hochdruckverdichter mit Treibstoff, der aus den 20 Brennstoffdüsen («Fuel Nozzles») zugeführt wird, gemischt und verbrannt. Die Brennkammer selbst besteht aus den Fuel Nozzles, Deflektoren, den äusseren und inneren Brennkammerdomen («Outer und Inner Cowls») sowie den inneren und äusseren Brennkammersegmenten. An diesem inneren Brennkammersegment wird ein neuer, modifizierter Flansch mittels Elektronenstrahlschweissen angebracht. Da der Inner Liner («Hastelloy X») und der Flansch («L-605») aus unterschiedlichen Materialien und die Anforderungen an die Güte der Schweissnaht so hoch sind, ist der Elektronenstrahl das prädestinierte Werkzeug zum Fügen dieser Bauteile. Auch an die Geometrie der Schweissnaht wurden wegen der extremen thermischen und mechanischen Belastungen höchste Ansprüche gestellt. Die Pro-Beam AG konnte nach intensiven Parameterermittlungen sicherstellen, dass die mit dem Elektronenstrahl geschweisste Naht diesen sicherheitsrelevanten Qualitätsanforderungen gerecht wird. Im Rahmen der Reparaturzulassung für SR Technics wurde der Prozess des Elektronenstrahlschweissens bei Pro-Beam durch den OEM, General Electric, auditiert und freigegeben. Mittlerweile werden wöchentlich ein bis zwei dieser Inner Liner in Winterthur geschweisst. Insbesondere wegen des geringen Verzugs und der grossen Schweisstiefen ist das Elektronenstrahlschweissen das probate Mittel für Reparaturlösungen aller Art. Auf die Beschaffung kostenintensiver Spezial-Zusatzwerkstoffe kann verzichtet werden. Neue Reparaturanwendungen sowohl in der Luftfahrt als auch im Bereich der Energieerzeugung sind zurzeit in der Projektphase. <<

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