Auswahl eines geeigneten Schweißverfahrens zur Integration in einen automatisierten Fertigungsprozess : Eruierung der anwendbaren Schweißverfahren zur automatisierten Fügung von Francis-Turbinenschaufeln an ein Laufrad

Abstract

Ziel dieser kompilatorischen Diplomarbeit ist es, eine Basis für das am IFT vollzogene Forschungsprojekt zu erarbeiten. Dabei ist die wesentliche Aufgabenstellung, die Ermittlung eines geeigneten Verfahrens für das automatisierte Verschweißen von Francis-Turbinenschaufel. Die Auswahl der möglichen Schweißverfahren wird auf Grund der Schweißbarkeit (Näheres zu diesem Begriff im Kapitel 2.3.) und der Automatisierungsmöglichkeit getroffen. Dabei wird auf die fertigungstechnischen Limitationen, die sich aus der expliziten Betrachtung der Forschungsprojekt relevanten Fertigung der Laufräder des Forschungspartners ergeben, eingegangen. Angesprochene Beschränkungen sind, das räumlich begrenzte Arbeitsumfeld und die Tatsache, dass dessen Konturen von außen nicht einsehbar sind. Der aktuelle Fertigungsprozess wird von Hand mit dem Wolfram-Inert-Gasschweißverfahren bzw., wenn es in späterer Folge der Raum zwischen den Schaufeln erlaubt, mit dem Metall-Aktivgas-Schweißverfahren durchgeführt. Es bedarf dabei nach Erstellung jeder Schweißnahtlage einer eingängigen Kontrolle. Bei der Schweißnaht handelt es sich um eine X-Naht mit mehreren Schweißlagen. Der so durchgeführte Fertigungsprozess bedarf drei Monate zur Fertigstellung eines Turbinenlaufrades mit beispielsweise 13 Schaufeln. Diese Dauer soll durch die Wahl eines geeigneten automatisierten Schweißverfahrens verkürzt werden. Nach der Auswahl durch Einsatz einer qualitativen und quantitativen Fertigungsanalyse, wird mit der zweiten Kernkompetenz dieser Arbeit, der Umlegung der ausgewählten Verfahren auf automatisierbare Varianten (falls dies möglich ist) begonnen. Dabei wird der aktuelle "state of art", die internationalen Publikationen und Produktlösungen von marktführenden Unternehmen herangezogen.

The aim of this thesis is to present a basis for a research project with the company. The crucial task is to determine an appropriate method for the automated welding of Francis turbine blades. The choice of possible welding methods is based on the weldability (for more on this concept, see Capt. 2.3) and the possibility of automation. Furthermore, manufacturing limitations will also be taken into account: They result from the specific observation of the manufacturing of impellers by the company relevant to this research project. The limitation mentioned proves to be the space-constricted environment, and the fact that its contours are not visible from the outside. The current manufacturing process is performed by hand using the TIG welding method and requires a precise check after each creation of welding passes. The used weld seam is a X-multilayer type. The so-executed production process takes a month for the completion of a turbine impeller with 13 blades. This time shall be reduced by choosing an appropriate automated welding process. After the selection, by applying qualitative and quantitative manufacturing analysis, the second core competency of this paper, which is the allocation of the selected process on automated varieties, will be commenced.