DE10117128A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen MaterialienInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten (1) zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien, wobei auf einer Oberfläche (10) eines metallischen Grundkörpers (2) eine Haftschicht (3) aufgebracht wird, auf die anschließend ein nichtmetallisches Material (5) aufgetragen wird, und wobei die Haftschicht (3) aus einzelnen, eine pilzähnliche Form mit Steg (8) und Kopf (9) aufweisenden, aufgeschweißten Rivets (4) hergestellt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die pilzförmigen Rivets (4) vorgefertigt werden, in einem zweiten Verfahrensschritt diese Rivets (4) für eine maschinelle Weiterverarbeitung sortiert, ausgerichtet und derart in ein Schweißgerät (15) eingebracht werden, dass in einem dritten Verfahrensschritt die Rivets (4) nacheinander jeweils mit einem freien Ende ihres Steges (8) auf die Oberfläche (10) des Grundkörpers (2) aufgeschweißt werden und somit die Ankerpunkte für das nichtmetallische Material (5) bilden. Die Erfindung betrifft auch die nach dem Verfahren hergestellten Verbundaufbauten (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten
zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien, insbesondere für den
Gas- und Dampfturbinenbau sowie einen nach dem Verfahren hergestellten
Verbundaufbau zwischen einem metallischen und einem nichtmetallischen
Material.
Der Aufbau von Verbundaufbauten aus metallischen und nichtmetallischen
Materialien, wie beispielsweise das Beschichten von metallischen Bauteilen im
Gas- und Dampfturbinenbau mit keramischen Wärmedämmschichten, ist
allgemein bekannter Stand der Technik.
Dabei wird auf eine metallische Oberfläche eines Grundkörpers beispielsweise
mittels Plasma- oder Flammspritzen eine Haftschicht mit möglichst rauher
Oberfläche aufgespritzt. Die Rauhigkeit der Oberfläche dient dem formschlüssigen
Verankern der ebenfalls auf diese Oberfläche plasma- oder flammgespritzten
Wärmedämmschicht aus einem nichtmetallischen Material. Wegen der sehr
unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Metallen und
nichtmetallischen Materialien, wie Keramiken, gelingen diese Verbindungen
üblicherweise nur bis zu einer Schichtdicke von < 500 µm.
Die plasma- oder flammgespritzten keramischen Wärmedämmschichten werden
auch Thermal Barrier Coating (TBC) genannt. Mit derartigen
Wärmedämmschichten versehene Bauteile werden beispielsweise in
Brennkammern eingesetzt oder als Gasturbinenschaufeln verwendet.
Bekannte Verfahren zur Erzeugung von Haltestrukturen für keramische
Wärmedämmschichten sind neben dem beschriebenen Plasma- oder
Flammspritzen von Haftschichten beispielsweise auch das Senkerodieren, das
Laser-Wasserstrahl-Elekronenstrahl Modeling, das Löten und Sintern von
Partikeln (DE 195 45 025 A1) oder die Anfertigung einer mitgegossenen, im
wesentlichen netzartigen Skelettstruktur auf der Oberfläche des Grundkörpers (EP 0 935 009 A1).
Wird der Verbundaufbau mit hochporöser Keramik gespritzt, so können
Schichtdicken bis zu 1,5 mm erreicht werden. Diese Keramiken sind jedoch gegen
Fremdkörpereinschlag ausserordentlich empfindlich, so dass nur eine sehr kurze
Lebenszeit derartiger Verbundaufbauten gegeben ist und diese daher oft
ausgetauscht bzw. repariert werden müssen.
Um beispielsweise den Kühlluftverbrauch in einer Gasturbine deutlich zu senken
und somit den Wirkungsgrad zu heben, braucht man eine deutlich wirksamere
Wärmedämmung, als dies aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise aus
dem Dokument DE 195 45 025 A1, bekannt ist.
Diese wirksamere Wärmedämmung lässt sich durch die Applikation dickerer TBC-
Schichten erreichen. Um eine ausreichende Haftung dieser dicken Schichten auf
einem Grundkörper zu gewährleisten müssen aber sehr grobe Haltestrukturen auf
der Oberfläche des Grundkörpers erzeugt werden.
Der Anmelderin ist ein Verfahren (DE 100 57 187.5) bekannt, bei dem kugel- oder
pilzförmige grobe Haltestrukuren (Ankerpunkte, auch Rivets genannt) auf eine
Oberfläche durch einen Schweissprozess, insbesondere Lichtbogen-
Schweissprozess hergestellt werden. Dabei wird zur Erzeugung dieser
Haltestrukturen ein bevorzugt endloser Schweissdraht abgeschmolzen, wobei der
abgeschmolzene Schweissdraht selbst die speziell geformten Ankerpunkte bildet.
Derartige aufgeschweisste grobe Ankerpunkte unterscheiden sich deutlich von
angegossenen Skelettstrukturen, wie sie aus EP 0 935 009 A1 bekannt sind.
Die Zusammensetzung des aufgeschweissten Materials ist vorteilhafterweise
grundsätzlich frei wählbar. Damit kann weitgehend auf die örtliche Situation, z. B.
bezüglich Oxidation und Korrosion eingegangen werden. Die aus der Druckschrift
EP 0 935 009 A1 bekannte angegossenen Struktur besteht dagegen aus dem
gleichen Material wie das Substrat. Ein weiterer grundsätzlicher Unterschied
besteht darin, dass die angegossene Struktur ein durchgängiges Netz darstellt,
innerhalb dem sich dann nach dem Beschichten einzelne Keramikinseln befinden.
Die geschweissten Strukturen weisen dagegen ein durchgehendes Keramiknetz
auf mit einzelnen Metallinseln, was sich positiv auf die Eigenschaften der Schicht
auswirkt. So sind insbesondere die niedrigere Wärmeleitung, die geringere der
Oxidation ausgesetzte Metalloberfläche und die bessere Verankerung der
Keramikschicht bei den geschweissten Strukturen im Vergleich zu den
gegossenen netzartigen Strukturen zu nennen.
Nachteilig an diesem bekannten Verfahren zur Herstellung der geschweissten
Haltestrukturen, bei dem kugel- oder pilzähnliche Ankerpunkte mittels Lichtbogen-
Schweissens durch Abschmelzen des Schweissdrahtes gebildet und auf den
Grundkörper aufgeschweisst werden, ist, dass die Bildung der Ankerpunkte in
mehrere Schweissphasen unterteilt werden muss, welche eine komplizierte
Steuerung des Schweissvorganges erfordern.
Die Erfindung versucht, diesen Nachteil zu vermeiden. Ihr liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren für die Herstellung von geschweissten Verbundaufbauten
zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien, insbesondere für den
Gas- und Dampfturbinenbau sowie einen Verbundaufbau zwischen metallischen
und nichtmetallischen Materialien zu schaffen, bei dem einerseits eine grosse
Schichtdicke eines nichtmetallischen Materials stabil haftend und unempfindlich
gegen Schlageinwirkung auf ein metallisches Material aufgebracht wird und
andererseits das Verfahren gleichzeitig einfach zu realisieren ist.
Erfindungsgemäss wird dies bei einem Verfahren gemäss dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass in einem ersten Verfahrensschritt
pilzförmige, aus Steg und Kopf bestehende Rivets vorgefertigt werden, dass in
einem zweiten Verfahrensschritt diese Rivets für eine maschinelle
Weiterverarbeitung sortiert, ausgerichtet und derart in ein Schweissgerät
eingebracht werden, dass in einem dritten Verfahrensschritt die Rivets jeweils mit
dem freien Ende des Steges auf die Oberfläche des Grundkörpers
aufgeschweisst werden und somit die Ankerpunkte für das nichtmetallische
Material bilden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass der Schweissprozess sehr einfach und schnell zu
realisieren ist und durch die Verwendung von unterschiedlich geformten Rivets
eine Anpassung der Ankerpunkte in ihrer Form und Größe an die
unterschiedlichen Schichtdicken für den Verbundaufbau vorgenommen werden
kann. Ein weiterer Vorteil liegt bei diesen Verfahren vor allem darin, dass bei
beschädigten Verbundaufbauten eine einfache Reparatur durchgeführt werden
kann, da der Verbundaufbau, insbesondere die Gas- oder Dampfturbine, nicht
mehr abgebaut und zur Reparatur versendet werden muss, sondern eine direkte
Reparatur vor Ort vorgenommen werden kann. Für eine derartige Reparatur ist es
lediglich notwendig, dass die vorgefertigten Rivets vorrätig sein müssen und ein
entsprechendes Schweissgerät vorhanden ist.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Haftschicht aus
einzelnen vorgefertigten, einen Steg und einem Kopf aufweisenden Rivets
(Ankerpunkten) besteht, welche mit dem Steg auf die Oberfläche des
Grundkörpers aufgeschweisst sind.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine gezielte Positionierung der Ankerpunkte
durchgeführt werden kann, wodurch eine erhebliche Steigerung der Festigkeit
eines derartigen Verbundaufbaues erzielt werden kann. Da ausserdem das
Material, die Höhe und der Durchmesser der Rivets in weiten Grenzen variierbar
und kombinierbar sind (siehe Unteransprüche 3 bis 6), lassen sich die
Eigenschaften der Haftschicht vorteilhaft genau an die jeweiligen
Beanspruchungsbedingungen anpassen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den einzelnen
Verfahrensschritten dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht von vorfabrizierten Rivets mit unterschiedlicher
Form;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der sortierten, ausgerichteten und
aufgefädelten Rivets für die maschinelle Weiterverarbeitung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufschweissens der vorgefertigten
Rivets auf die Oberfläche des Grundkörpers und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines fertigen Verbundaufbaus
zwischen einem metallischen und nichtmetallischen Material.
Es sind nur die für die Erfindung wesentlichen Merkmale dargestellt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Fig. 1
bis 4 näher erläutert.
In den Fig. 1 bis 3 sind die einzelnen Schritte des erfindungsgemässen
Verfahrens schematisch dargestellt, während in Fig. 4 der erfindungsgemässe
Verbundaufbau beispielhaft abgebildet ist.
Bei derartigen Verbundaufbauten 1, wie speziell aus der Fig. 4 ersichtlich, wird auf
die Oberfläche eines metallischen Grundkörpers 2 eine Haftschicht 3 aufgebracht,
die aus einzelnen Ankerpunkten, hier Rivets 4 genannt, gebildet wird, auf die
dann anschliessend ein nichtmetallisches Material 5 aufgetragen wird. Der
Grundkörper 2 kann beispielsweise aus den Materialien IN 738, IN 939, MA 6000,
PM 2000, CMSX-4, MARM 247 oder dgl. und die Rivets 4 aus den Materialien
MCrAlY, SV 20, SV 34, Haynes 214, IN 625, 316 L oder dgl. bestehen. Es sind
beliebige Materialkombinationen möglich.
Die Haftschicht 3 wird erfindungsgemäss durch einen Schweissprozess, und zwar
einen Widerstandsschweissprozess hergestellt.
Der erste Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass
zunächst die Rivets 4 vorfabriziert werden. Dies kann z. B. durch Giessen oder
Schmieden erfolgen.
Die vorgefertigten Rivets 4 haben eine pilzförmige Struktur und weisen einen Steg
8 und einen Kopf 9 auf. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann die Form der Rivets 4
variieren, d. h. sie können unterschiedliche Steghöhen und unterschiedliche Steg-
bzw. Kopfdurchmesser haben. Von Vorteil ist, wenn die Rivets 4 einen
Kopfdurchmesser 12 von ca. 0,8 mm bis 3 mm und einen Stegdurchmesser 13
von ca. 0,5 mm bis 2 mm, sowie eine Höhe 11 von ca. 1 mm bis 10 mm
aufweisen. Dann sind sehr gute Verankerungsmöglichkeiten für die später
aufzubringende nichtmetallische Schicht gegeben.
In einem zweiten Verfahrensschritt (Fig. 2) werden die Rivets 4 für die maschinelle
Weiterverarbeitung sortiert, ausgerichtet und aufgefädelt. Je nach dem
vorgesehenen Einsatzfall lassen sich Rivets 4 aus unterschiedlichen Materialien
sowie mit unterschiedlicher Form miteinander kombinieren. Die aufgefädelten
Rivets 4 werden anschliessend in ein Bolzenschweissgerät 15 eingebracht und
dann wird Rivet 4 für Rivet 4 jeweils mit dem freien Ende des Steges 8 auf die
Oberfläche 10 des metallischen Grundkörpers 2 widerstandsgeschweisst (Fig. 3).
Durch die spezielle Form der Rivets 4 wird erreicht, dass eine entsprechende
Oberflächenrauhigkeit geschaffen wird, wodurch das im flüssigem Zustand
aufzutragende nichtmetallische Material 5 eine formschlüssige Verbindung mit
dem metallischen Grundkörper 2 herstellt, d. h., dass von den Rivets 4
entsprechende Hintergreifungen 6 in Form von Freiräumen zwischen den Rivets 4
und den Grundkörper 2 gebildet werden, in die das nichtmetallische Material 5
einfliesst bzw. sich verkrallt und somit eine feste Verbindung des
nichtmetallischen Materials 5 mit dem metallischen Material, insbesondere dem
Grundkörper 2, hergestellt wird. Das Auftragen des nichtmetallischen Materials 5,
z. B. Keramik, kann über bekannte Vorgänge, wie das Plasma- oder
Flammspritzen, erfolgen.
Wesentlich für die Herstellung eines derartigen Verbundaufbaus 1 ist, dass eine
definierte Oberflächenrauhigkeit mit ausreichenden Hintergreifungen 6 hergestellt
wird, damit eine hohe Festigkeit und eine ausreichende Schichtdicke 7 für das
nichtmetallische Material 5 erzielt werden kann. Eine grosse Schichtdicke 7
bewirkt beispielsweise, dass bei einer Gasturbine eine deutliche Reduzierung des
Kühlluftverbrauches erzielt wird, wodurch der Wirkungsgrad der Gasturbine
wesentlich erhöht wird. Damit jedoch eine grosse Schichtdicke 7 geschaffen
werden kann, muss eine wesentlich grössere Haltestruktur bzw. gröbere
Haftschicht 3 gebildet werden, als dies aus dem Stand der Technik durch
Auftragen von Lötpasten mit Zusatzelementen oder dgl. bekannt ist. Es kann also
gesagt werden, dass in Abhängigkeit von der Form und der Größe der Rivets 4
eine entsprechend Schichtdicke 7 für das nichtmetallische Material 5 auf den
Grundkörper 2 aufgetragen werden kann.
Bei derartigen Verbundaufbauten 1, wie sie beispielsweise bei Gas- oder
Dampfturbinen eingesetzt werden, sollte das aufgetragenen, nichtmetallische
Material 5 einen ausreichenden Fremdkörpereinschlag widerstehen können, ohne
dabei das nichtmetallische Material 5 vom metallischen Material, also vom
Grundkörper 2, zu trennen bzw. von diesem abzuspringen. Sollte jedoch aufgrund
einer zu grossen Krafteinwirkung das nichtmetallische Material 5 durch einen
Fremdkörpereinschlag dennoch abgesprengt werden, so ist zu gewährleisten,
dass nur eine geringe Zerstörung der Oberfläche des Verbundaufbaues 1
stattfindet. Aufgrund der speziellen Herstellung der Haftschicht 3, insbesondere
der speziellen Ausbildung der pilzförmigen Rivets 4, wird erreicht, dass bei einem
Fremdkörpereinschlag nur jenes Material abgesprengt wird, welches über die
Rivets 4 hinausragt, wobei jedoch das nichtmetallische Material 5 zwischen den
Rivets 4 nicht vom Verbundaufbau 1 abgetrennt wird. Dadurch werden nur
geringe Angriffspunkte über die Rivets 4 auf den Grundkörper 2 gebildet.
Dies wird insofern erreicht, als dass durch die speziell definierte Ausbildung der
Rivets 4 mit Steg 8 und Kopf 9 grossflächige Hintergreifungen 6 und eine
definierte Anzahl von Rivets 4 auf einer vorgegebenen Fläche gebildet werden
können, so dass das nichtmetallische Material 5, welches die Rivets 4 einbettet,
mit diesen eine sehr feste Verbindung herstellt und dieses somit nicht mehr
zwischen den einzelnen Rivets 4 vom Grundkörper 2 getrennt werden kann. Eine
derartige Darstellung mit einem Fremdkörpereinschlag, bei dem ein Teil des
nichtmetallischen Materials 5 abgesprengt ist, ist schematisch im rechten Teil von
Fig. 4 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass das nichtmetallische Material 5 bei
einem Fremdkörpereinschlag zwar oberhalb der Rivets 4 abgesprengt ist, jedoch
zwischen den Rivets 4 haften bleibt und somit nur ein geringer Wärmeübergang
auf den Grundkörper 2 über die Rivets 4 entstehen kann, wodurch eine
unerwünschte Zerstörung des Verbundaufbaus 1 im Bereich des
Fremdkörpereinschlages verhindert werden kann.
Es ist vorteilhaft, wenn die Schichtdicke 7 für das nichtmetallische Material 5
zwischen 1 mm und 20 mm beträgt, weil dadurch das Bauteil auch sehr hohen
Temperaturunterschieden problemlos widersteht.
Selbstverständlich ist es möglich, dass die Erzeugung grossflächiger
Haftschichten 3 aus lauter einzelnen Rivets 4 mit einem Schweissroboter
durchgeführt werden kann, wodurch eine schnelle und gezielte Positionierung der
einzelnen Rivets 4 ermöglicht wird.
Ein wesentlicher Vorteil liegt bei diesen Verfahren vor allem darin, dass bei
beschädigten Verbundaufbauten 1 eine einfache Reparatur durchgeführt werden
kann, da der Verbundaufbau 1, insbesondere die Gas- oder Dampfturbine, nicht
mehr abgebaut und zur Reparatur versendet werden muss, sondern eine direkte
Reparatur vor Ort vorgenommen werden kann. Für eine derartige Reparatur ist es
lediglich notwendig, dass vorgefertigte Rivets 4 und ein entsprechendes
Schweissgerät vorhanden sind. Somit können erhebliche Kosten, wie z. B.
Transport- und Stillstandskosten, eingespart werden.
Weiterhin ist es möglich, dass mit einer entsprechenden Vorrichtung gleichzeitig
mehrere Rivets 4 auf der Oberfläche 10 des Grundkörpers 2 aufgeschweisst
werden, so dass eine erhebliche Zeiteinsparung bei grossflächigen Anordnungen
der Rivets 4 erzielt werden kann.
Als konkretes Ausführungsbeispiel wird eine Wärmedämmplatte für eine
Gasturbine beschrieben. Die metallische Platte besteht aus dem Material IN 939
mit folgender chemischen Zusammensetzung: 22.5% Cr, 19% Co, 2% W, 1%
Nb, 1.4% Ta, 3.7% Ti, 1.9% Al, 0.1% Zr, 0.01% B, 0.15% C, Rest Ni. Sie bildet
den mit einer keramischen Schicht 5 zu beschichtenden metallischen Grundkörper
2. Auf die Oberfläche 10 des metallischen Grundkörpers 2 wird eine Haftschicht 3
aufgebracht. Diese Haftschicht 3 wird gebildet aus Rivets 4, welche aus dem
hochoxidationsfesten Material Haynes 214 (Zusammensetzung: 16% Cr, 2.5%
Fe, 4.5% Al, Y, Rest Ni) bestehen und in einer speziellen pilzförmigen Form mit
Steg 8 und Kopf 9 vorgefertigt werden. Die Rivets 4 können mit bekannten
Verfahren der Nagel-Nietherstellung, meist durch Schmieden, Drehen, Zerspanen
wie Schraubentaumelformen hergestellt werden.
Die vorgefertigten Rivets 4 weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen
Durchmesser 12 des Kopfes 9 von 1 mm, einen Durchmesser 13 des Steges 8
von 0,6 mm und eine Steghöhe von 1,2 mm auf, was einer gesamten Höhe 11 der
Rivets 4 von 2,2 mm entspricht.
Diese vorgefertigten Rivets 4 werden dann zwecks maschineller
Weiterverarbeitung ausgerichtet, aufgefädelt und in ein Bolzenschweissgerät 15
eingebracht. Die Rivets 4 werden nacheinander jeweils mit dem freien Ende des
Steges 8 auf die Oberfläche des metallischen Grundkörpers 2, also der
Wärmedämmplatte, aufgeschweisst, wobei der Abstand 14 zweier benachbarter
Köpfe 9 der Rivets 4 etwa 1,5 mm beträgt.
Allgemein gilt, dass der Abstand 14 zweier benachbarter Köpfe 9 der Rivets 4
vorteilhafterweise im Bereich zwischen dem 1- bis 5-fachen des Durchmessers 12
der Rivets 4 liegen sollte. Grössere Abstände 14 sind ebenfalls möglich.
Nachdem die Rivets 4 aufgeschweisst worden sind und somit die Haftschicht 3
aufgebracht worden ist, wird anschliessend die Platte mit TBC mittels Air Plasma
Spraying beschichtet. Die TBC-Schicht besteht aus Yttrium-stabilisiertem
Zirkonoxid mit folgender chemischen Zusammensetzung: 2.5% HfO2, 7-9% Y2O3,
< 3% andere, Rest ZrO. Die Schichthöhe 6 beträgt ca. 4,5 bis 5 mm.
Eine derartig beschichtete Wärmedämmplatte wurde einem Thermoschocktest
von 1200°C auf Raumtemperatur unterzogen. Auf der TBC-Seite wurde mittels
Flamme geheizt (1200°C), auf der Grundkörperseite mittels Pressluft gekühlt
(900°C). Es wurden 850 Thermozyklen absolviert ohne dass es zu einem
Abplatzen der TBC-Schicht kam. Dies zeigt die ausgezeichneten
Verankerungsmöglichkeiten des keramischen Materials 5 in der aus den
aufgeschweissten Rivets 4 bestehenden Haftschicht 3.
1
Verbundaufbau
2
Metallischer Grundkörper
3
Haftschicht
4
Rivet (Ankerpunkt)
5
Nichtmetallisches Material
6
Hinterschneidung
7
Schichtdicke von Position
5
8
Steg von Position
4
9
Kopf von Position
4
10
Oberfläche von Position
2
11
Höhe von Position
4
12
Durchmesser von Position
9
13
Durchmesser von Position
8
14
Abstand zwischen zwei benachbarten Köpfen von Position
4
15
Schweissgerät
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von Verbundaufbauten (1) zwischen metallischen
und nichtmetallischen Materialien, wobei auf einer Oberfläche (10) eines
metallischen Grundkörpers (2) eine Haftschicht (3) aufgebracht wird, auf
die anschliessend ein nichtmetallische Material (5) aufgetragen wird, und
wobei die Haftschicht (3) aus einzelnen, eine pilzähnliche Form mit Steg (8)
und Kopf (9) aufweisenden, aufgeschweissten Rivets (4) hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rivets (4) in einem ersten Verfahrensschritt vorgefertigt werden,
dass in einem zweiten Verfahrensschritt diese Rivets (4) für eine maschinelle Weiterverarbeitung sortiert, ausgerichtet und derart in ein Schweissgerät (15) eingebracht werden, dass
in einem dritten Verfahrensschritt die Rivets (4) nacheinander jeweils mit dem freien Ende des Steges (8) auf die Oberfläche (10) des metallischen Grundkörpers (2) aufgeschweisst werden und somit Ankerpunkte für das nichtmetallische Material (5) bilden.
dass die Rivets (4) in einem ersten Verfahrensschritt vorgefertigt werden,
dass in einem zweiten Verfahrensschritt diese Rivets (4) für eine maschinelle Weiterverarbeitung sortiert, ausgerichtet und derart in ein Schweissgerät (15) eingebracht werden, dass
in einem dritten Verfahrensschritt die Rivets (4) nacheinander jeweils mit dem freien Ende des Steges (8) auf die Oberfläche (10) des metallischen Grundkörpers (2) aufgeschweisst werden und somit Ankerpunkte für das nichtmetallische Material (5) bilden.
2. Verbundaufbau (1) zwischen metallischen und nichtmetallischen
Materialien, bei dem auf einer Oberfläche (10) des einen Grundkörper (2)
bildenden metallischen Materials eine Haftschicht (3) angeordnet ist, auf
welche das nichtmetallische Material (5) aufgebracht ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Haftschicht (3) aus einzelnen vorgefertigten
pilzförmigen, einen Steg (8) und einen Kopf (9) aufweisenden Rivets (4)
besteht, welche mit dem Steg auf die Oberfläche (10) des Grundkörpers (2)
aufgeschweisst sind.
3. Verbundaufbau (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rivets (4) einen Durchmesser (12) des Kopfes (9) von ca. 0,8 mm bis 3 mm
und einen Durchmesser (13) des Steges (9) von ca. 0,5 mm bis 2 mm
aufweisen.
4. Verbundaufbau (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rivets (4) eine Höhe (11) von ca. 1 mm bis 10 mm aufweisen.
5. Verbundaufbau (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Abstand (14) zwischen zwei benachbarten Köpfen (9) der Rivets (4) ca. das
1- bis 5-fache des Durchmessers (12) des Kopfes (9) beträgt.
6. Verbundaufbau (1) nach den Ansprüchen 2 bis 5 dadurch gekennzeichnet,
dass der metallische Grundkörper (2) vorzugsweise aus IN 738, IN 939, MA
6000, PM 2000, CMSX-4 und MARM 247, die Rivets (4) vorzugsweise aus
MCrAlY, Haynes 214, IN 626, 316 L, SV 20 und SV 34 bestehen und das
nichtmetallische Material (5) keramisches Material, vorzugsweise Yttrium-
stabilisiertes Zirkonoxid, ist.
7. Verbundaufbau (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schichtdicke (7) für das nichtmetallische Material (5) zwischen 1 mm und
20 mm beträgt.
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