DE102005040184B4 - Shroud segment of a gas turbine and method for producing the same - Google Patents

Shroud segment of a gas turbine and method for producing the same Download PDF

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Abstract

Mantelringsegment einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, mit einem radial innenliegenden Abschnitt (15), der rotierenden Laufschaufeln der Gasturbine zugewandt ist und insbesondere als Einlaufbelagträger dient, und mit einem radial außenliegenden Abschnitt (16), der einem feststehenden Gehäuse der Gasturbine zugewandt ist, wobei das Mantelringsegment durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen derart angepasst ist, dass in Umfangrichtung gesehen seitliche Abschnitte eine hohe Frettingbeständigkeit aufweisen.Shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, with a radially inner portion (15), which faces rotating blades of the gas turbine and serves in particular as Einlaufbelagträger, and with a radially outer portion (16) facing a fixed housing of the gas turbine, wherein the shroud segment is produced by powder metallurgical injection molding, characterized in that a material composition of the same during powder metallurgical injection molding is adapted such that in the circumferential direction seen lateral portions have a high fretting resistance.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Mantelringsegment einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Mantelringsegments einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, wie beispielsweise aus der Druckschrift DE 102 59 963 A1 bekannt ist.The invention relates to a shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for producing a shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, according to the preamble of claim 5, such as from the document DE 102 59 963 A1 is known.

Moderne Gasturbinen, insbesondere Flugtriebwerke, müssen höchsten Ansprüchen im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Gewicht, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer gerecht werden. Bei der Entwicklung von Gasturbinen spielt die Werkstoffauswahl, die Suche nach neuen, geeigneten Werkstoffen sowie die Suche nach neuen Fertigungsverfahren eine entscheidende Rolle. Die wichtigsten, heutzutage für Flugtriebwerke oder sonstige Gasturbinen verwendeten Werkstoffe sind Titanlegierungen, Nickellegierungen und hochfeste Stähle. Die hochfesten Stähle werden für Wellenteile, Getriebeteile, Verdichtergehäuse und Turbinengehäuse verwendet. Titanlegierungen sind typische Werkstoffe für Verdichterteile. Nickellegierungen sind für die heißen Turbinenteile des Flugtriebwerks geeignet. Als Fertigungsverfahren für Gasturbinenbauteile aus Titanlegierungen, Nickellegierung oder sonstigen Legierungen sind aus dem Stand der Technik in erster Linie das Feingießen sowie Schmieden bekannt. Alle hochbeanspruchten Gasturbinenbauteile sind Schmiedeteile. Bauteile für eine Turbine werden hingegen in der Regel als Feingussteile ausgeführt. Für die Fertigung bzw. Herstellung von komplexen Bauteilen stellt das pulvermetallurgische Spritzgießen eine Alternative dar. Das pulvermetallurgische Spritzgießen ist mit dem Kunststoffspritzguss verwandt und wird auch als Metallform-Spritzen oder Metal Injection Moulding-Verfahren (MIM-Verfahren) bezeichnet.Modern gas turbines, in particular aircraft engines, must meet the highest demands in terms of reliability, weight, performance, economy and service life. In the development of gas turbines, the selection of materials, the search for new, suitable materials and the search for new production processes play a decisive role. The most important materials used today for aircraft engines or other gas turbines are titanium alloys, nickel alloys and high-strength steels. The high strength steels are used for shaft parts, gear parts, compressor casings and turbine casings. Titanium alloys are typical materials for compressor parts. Nickel alloys are suitable for the hot turbine parts of the aircraft engine. As a manufacturing method for gas turbine components made of titanium alloys, nickel alloy or other alloys are known from the prior art primarily investment casting and forging. All highly stressed gas turbine components are forgings. Components for a turbine, however, are usually designed as precision castings. Powder metallurgical injection molding represents an alternative for the production or production of complex components. Powder metallurgical injection molding is related to plastic injection molding and is also referred to as metal mold injection or metal injection molding (MIM).

Zur Leistungssteigerung ist es von Bedeutung alle Komponenten und Subsysteme zu optimieren. Hierzu zählen auch die sogenannten Dichtsysteme. Besonders problematisch ist bei Flugtriebwerken die Einhaltung eines minimalen Spalts zwischen den rotierenden Laufschaufeln und dem feststehenden Gehäuse eines Hochdruckverdichters. Bei Hochdruckverdichtern treten nämlich die größten Temperaturen sowie Temperaturgradienten auf, was die Spalthaltung erschwert. Dies liegt unter anderem auch darin begründet, dass bei Verdichterlaufschaufeln auf Deckbänder, wie sie bei Turbinen verwendet werden, verzichtet wird.To increase performance, it is important to optimize all components and subsystems. These include the so-called sealing systems. Particularly problematic in aircraft engines, the maintenance of a minimum gap between the rotating blades and the stationary housing of a high pressure compressor. In high-pressure compressors namely, the largest temperatures and temperature gradients occur, which makes the gap difficult. This is partly due to the fact that in compressor blades on shrouds, such as those used in turbines, is dispensed with.

Wie bereits erwähnt, verfügen die Laufschaufeln im Verdichter über kein Deckband. Daher sind Enden bzw. Spitzen der rotierenden Laufschaufeln beim sogenannten Anstreifen in das feststehende Gehäuse einem direkten Reibkontakt mit dem Gehäuse ausgesetzt. Ein solches Anstreifen der Schaufelspitzen wird bei Einstellung eines minimalen Radialspalts durch Fertigungstoleranzen hervorgerufen. Da durch den Reibkontakt der Schaufelspitzen an den Schaufelspitzen Material abgetragen wird, kann sich über den gesamten Umfang von Gehäuse und Rotor eine unerwünschte Spaltvergrößerung einstellen.As already mentioned, the blades in the compressor have no shroud. Thus, tips of the rotating blades are exposed to direct frictional contact with the housing during so-called rubbing into the stationary housing. Such a scratching of the blade tips is caused by setting a minimum radial gap by manufacturing tolerances. Since material is removed by the frictional contact of the blade tips on the blade tips, an undesirable gap enlargement can occur over the entire circumference of the housing and the rotor.

Zur Minimierung des Verschleißes an den Schaufelspitzen beim Anstreifen derselben in dem feststehenden Gehäuse ist es aus dem Stand der Technik bereits bekannt, dem Gehäuse sogenannte Einlaufbeläge zuzuordnen, in welche die Schaufelspitzen der Laufschaufeln einlaufen können. Derartige Einlaufbeläge sind üblicherweise sogenannten Mantelringsegmenten des Gehäuses zugeordnet, nämlich radial innenliegenden, den Schaufelspitzen zugewandten Abschnitten der Mantelringsegmente. Gehäuseseitige Mantelringsegmente, die als Träger für Einlaufbeläge dienen, werden auch als Shrouds bezeichnet. Solche Shrouds sind aus US 2004/0023056 A1 und aus GB 1 361 814 A bekannt.In order to minimize the wear on the blade tips when they are rubbing against the same in the stationary housing, it is already known from the prior art to assign so-called inlet linings to the housing into which the blade tips of the rotor blades can run. Such inlet linings are usually associated with so-called shroud segments of the housing, namely radially inner sections of the shroud segments facing the blade tips. Housing-side shroud segments, which serve as carriers for inlet linings, are also referred to as shrouds. Such shrouds are out US 2004/0023056 A1 and from GB 1 361 814 A known.

Aus der EP 1 013 788 B1 ist ein weiterer solcher Shroud bekannt. Aus dem Stand der Technik bekannte Mantelringsegmente sind entweder aus Titanlegierungen oder Nickellegierungen gebildet und entweder als Schmiedeteile oder Feingussteile ausgeführt.From the EP 1 013 788 B1 Another such Shroud is known. Shroud segments known in the art are formed of either titanium alloys or nickel alloys and are designed either as forgings or precision castings.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Mantelringsegment einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zu schaffen.On this basis, the present invention is based on the problem to provide a novel shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, and a method for producing the same.

Dieses Problem wird durch ein Mantelringsegment gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist das Mantelringsegment durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt und eine Werkstoffzusammensetzung beim Spritzen derart angepasst, dass in Umfangrichtung gesehen seitliche Abschnitte des Mantelringsegments eine hohe Frettingbeständigkeit aufweisen.This problem is solved by a shroud segment according to claim 1. According to the invention, the shroud segment is produced by powder metallurgical injection molding and a material composition during spraying adapted such that in the circumferential direction seen lateral portions of the shroud segment have a high fretting resistance.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, ein Mantelringsegment einer Gasturbine bzw. einen Shroud durch pulvermetallurgisches Spritzgießen herzustellen und demnach als MIM-Bauteil auszuführen. Hierdurch ergeben sich völlig neue Gestaltungsvarianten für solche Mantelringsegmente einer Gasturbine.For the purposes of the present invention, it is proposed for the first time to produce a shroud segment of a gas turbine or a Shroud by powder metallurgical injection molding and accordingly to design it as an MIM component. This results in completely new design variants for such shroud segments of a gas turbine.

Vorzugsweise wird eine Werkstoffzusammensetzung beim pulvermetallurgischen Spritzgießen derart angepasst, dass ein radial innenliegender Abschnitt des Mantelringsegments eine geringe Reibfestigkeit aufweist, dass ein radial außenliegender Abschnitt des Mantelringsegments eine hohe Oxidationsbeständigkeit und Sulfidationsbeständigkeit aufweist. Hierdurch ist es möglich, dass der radial innenliegende Abschnitt durch die Schaufelspitzen ausgerieben werden kann, was ein Einlaufen möglich macht.Preferably, a material composition in powder metallurgy injection molding is adapted such that a radially inner portion of the shroud segment a has low friction, that a radially outer portion of the shroud segment has a high oxidation resistance and sulfidation resistance. This makes it possible that the radially inner portion can be reamed by the blade tips, which makes a shrinkage possible.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen durch Zugabe keramischer Additive, insbesondere keramischer Partikel und/oder keramischer Kurzfasern, derart angepasst, dass das Mantelringsegment eine erhöhte Festigkeit und/oder einen optimierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.According to an advantageous development of the invention, a material composition thereof in powder metallurgical injection molding is adapted by adding ceramic additives, in particular ceramic particles and / or ceramic short fibers, such that the shroud segment has increased strength and / or an optimized thermal expansion coefficient.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Mantelringssegments ist in Anspruch 5 definiert.The inventive method for producing a shroud segment is defined in claim 5.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 einen schematisierten Ausschnitt aus einer Gasturbine im Bereich einer rotierenden Laufschaufel und eines feststehenden Mantelringsegments. 1 a schematic section of a gas turbine in the region of a rotating blade and a fixed shroud segment.

Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 in größerem Detail beschrieben.Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG 1 described in more detail.

1 zeigt einen schematisierten Ausschnitt aus einem Flugtriebwerk im Bereich einer rotierenden Laufschaufel 10 und eines statorseitigen Gehäuses 11, wobei dem Gehäuse 11 Mantelringsegmente 12 zugeordnet sind. Die Mantelringsegmente 12 werden auch als Shrouds bezeichnet und dienen als Träger von Einlaufbelägen, in welche radial außenliegende Schaufelspitzen 13 der Laufschaufeln 10 im Betrieb einlaufen können. Wie 1 zeigt, ist zwischen der Schaufelspitze 13 der dargestellten Laufschaufel 10 und dem dargestellten Mantelringsegment 12 ein Spalt 14 ausgebildet, der zur Optimierung des Wirkungsgrads der Gasturbine so gering wie möglich gehalten werden muss. 1 shows a schematic section of an aircraft engine in the region of a rotating blade 10 and a stator-side housing 11 , where the housing 11 Shroud segments 12 assigned. The shroud segments 12 are also referred to as shrouds and serve as a carrier of inlet linings, in which radially outer blade tips 13 the blades 10 can run into the operation. As 1 shows is between the blade tip 13 the illustrated blade 10 and the illustrated shroud segment 12 A gap 14 formed, which must be kept as low as possible to optimize the efficiency of the gas turbine.

Im Betrieb der Gasturbine kann es in Folge von auf die Laufschaufeln 10 wirkenden Fliehkräften sowie in Folge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen der rotorseitigen Baugruppen sowie statorseitigen Baugruppen zu einem Anstreifen der Schaufelspitzen 13 in das Mantelringsegment 12 kommen.In the operation of the gas turbine, it can in a row on the blades 10 acting centrifugal forces and as a result of different thermal expansions of the rotor-side assemblies and stator-side assemblies to a rubbing of the blade tips 13 in the shroud segment 12 come.

Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, ein solches Mantelringsegment 12 durch pulvermetallurgisches Spritzgießen herzustellen und demnach als MIM-Bauteil auszuführen. Beim pulvermetallurgischen Spritzgießen ist die Werkstoffzusammensetzung des Mantelringsegments 12 derart einstellbar, dass das Mantelringsegment 12 an einem radial innenliegenden Abschnitt 15, welcher den Schaufelspitzen 13 der rotierenden Laufschaufeln 10 zugewandt ist, eine geringe Reibfestigkeit aufweist und demnach unmittelbar als Einlaufbelag dienen kann.For the purposes of the present invention, it is now proposed such a shroud segment 12 Produce by powder metallurgical injection molding and therefore perform as MIM component. In powder metallurgical injection molding, the material composition of the shroud segment is 12 adjustable so that the shroud segment 12 at a radially inner portion 15 , which the blade tips 13 the rotating blades 10 facing, has a low friction and therefore can serve directly as inlet lining.

Weiterhin ist die Werkstoffzusammensetzung beim pulvermetallurgischen Spritzgießen des Mantelringsegments 12 derart einstellbar, dass das Mantelringsegment 12 an einem radial außenliegenden Abschnitt 16, welcher dem feststehenden Gehäuse 11 der Gasturbine zugewandt ist, eine hohe Oxidationsbeständigkeit sowie Sulfidationsbeständigkeit aufweist.Furthermore, the material composition during powder metallurgical injection molding of the shroud ring segment 12 adjustable so that the shroud segment 12 at a radially outer portion 16 which is the fixed housing 11 the gas turbine facing, has a high oxidation resistance and sulfidation resistance.

Ferner ist beim pulvermetallurgischen Spritzgießen die Werkstoffzusammensetzung des Mantelringsegments 12 derart anpassbar, dass in Umfangsrichtung gesehen seitliche Abschnitte des Mantelringsegments 12, an welchen benachbarte Mantelringsegmente aneinandergrenzen, eine hohe Frettingbeständigkeit aufweisen.Furthermore, in powder metallurgical injection molding, the material composition of the shroud segment 12 adaptable such that in the circumferential direction seen lateral portions of the shroud segment 12 at which adjacent shroud segments adjoin one another, have a high fretting resistance.

Beim pulvermetallurgischen Spritzgießen ist demnach die Werkstoffzusammensetzung des Mantelringsegments 12 in Richtung auf den jeweiligen Abschnitt desselben derart einstellbar, dass das Mantelringsegment 12 an diesem Abschnitt vorbestimmte, gewünschte Eigenschaften aufweist.When powder metallurgical injection molding is therefore the material composition of the shroud segment 12 in the direction of the respective section thereof adjustable so that the shroud segment 12 has predetermined, desired properties at this section.

Vorzugsweise sind in das Mantelringsegment 12 keramische Additive eingelagert, die beim pulvermetallurgischen Spritzgießen des Mantelringsegments 12 beigemischt werden. Bei den keramischen Additiven handelt es sich vorzugsweise um keramische Partikel oder auch um keramische Kurzfasern, die auch als Keramikwisker bezeichnet werden. Durch die Zugabe solcher keramischer Additive zum Grundwerkstoff des Mantelringsegments kann die Festigkeit des Mantelringsegments 12 erhöht werden.Preferably, in the shroud segment 12 ceramic additives incorporated in the powder metallurgical injection molding of the shroud segment 12 be mixed. The ceramic additives are preferably ceramic particles or ceramic short fibers, which are also referred to as Keramikwisker. By adding such ceramic additives to the base material of the shroud segment, the strength of the shroud segment can 12 increase.

Weiterhin ist es durch die Zugabe der keramischen Additive möglich, ein Mantelringsegment 12 im Hinblick auf seinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten derart einzustellen, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient des Mantelringsegments 12 an die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der übrigen Baugruppen, z. B. der rotorseitigen Laufschaufeln und des feststehenden Gehäuses 11, angepasst ist. Hierdurch können durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten bedingte Größenunterschiede des Spalts 14 minimiert werden.Furthermore, it is possible by adding the ceramic additives, a shroud segment 12 to be adjusted in terms of its thermal expansion coefficient such that the thermal expansion coefficient of the shroud segment 12 to the thermal expansion coefficients of the remaining modules, eg. B. the rotor-side blades and the fixed housing 11 , is adjusted. This can be caused by different thermal expansion coefficients size differences of the gap 14 be minimized.

Wie bereits erwähnt, wird das erfindungsgemäße Mantelringsegment 12 durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt. Beim pulvermetallurgischen Spritzgießen wird in einem ersten Schritt mindestens ein Metallpulver bzw. Hartmetallpulver mit mindestens einem Bindemittel und gegebenenfalls einem Plastifizierungsmittel gemischt, so dass sich eine homogene Masse ausbildet. In dem Fall, in welchem keramische Additive, wie z. B. keramische Partikel und/oder keramische Kurzfasern, in das Mantelringsegment 12 eingelagert werden sollen, werden beim Ausbilden der homogenen Masse die keramischen Additive dem Metallpulver, Bindemittel und ggf. Plastifizierungsmittel beigemischt.As already mentioned, the shroud segment according to the invention 12 produced by powder metallurgy injection molding. In powder metallurgical injection molding, in a first step, at least one metal powder or cemented carbide powder is mixed with at least one binder and optionally a plasticizer, so that a homogeneous mass is formed. In the case in which ceramic additives, such. As ceramic particles and / or ceramic short fibers, in the shroud segment 12 are to be stored, the ceramic additives are added to the metal powder, binder and optionally plasticizer when forming the homogeneous mass.

Aus der so bereitgestellten homogenen Masse wird durch Spritzgießen ein Formkörper, ein sogenannter Grünling, für das herzustellende Mantelringsegment gefertigt, wobei dieser Formkörper bereits alle typischen Merkmale des herzustellenden Mantelringsegments aufweist. Insbesondere verfügt der Formkörper über die geometrische Form des herzustellenden Mantelringsegments, jedoch über ein um den Bindemittelgehalt sowie Plastifizierungsmittelgehalt vergrößertes Volumen, wobei der Anteil an Bindemittel und Plastifizierungsmittel im Formkörper zwischen 20% und 50% beträgt.From the homogeneous mass thus provided, a molded body, a so-called green body, is manufactured by injection molding for the shroud segment to be produced, this shaped body already having all the typical features of the shroud segment to be produced. In particular, the shaped body has the geometric shape of the shroud segment to be produced, but has a volume which is increased by the binder content and plasticizer content, the proportion of binder and plasticizer in the shaped body being between 20% and 50%.

Aus dem Formkörper bzw. Grünling wird nachfolgend das Bindemittel und gegebenenfalls das Plastifizierungsmittel ausgetrieben, wobei das Austreiben von Bindemittel und Plastifizierungsmittel auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen kann. Üblicherweise erfolgt dies durch Behandlung mit Lösungsmittel oder durch fraktionierte, thermische Zersetzung bzw. Verdampfung. Das Austreiben des Bindemittels und gegebenenfalls des Plastifizierungsmittels wird auch als Entbinderprozess bezeichnet. Im Anschluss an den Entbinderprozess wird der Formkörper gesintert, wobei während des Sinterns der Formkörper zum Mantelringsegment mit den endgültigen, geometrischen Eigenschaften verdichtet bzw. geschrumpft ist.The binder and optionally the plasticizer are subsequently expelled from the molded body or green body, wherein the expulsion of binder and plasticizer can take place in different ways. This is usually done by treatment with solvent or by fractional, thermal decomposition or evaporation. The expulsion of the binder and optionally the plasticizer is also referred to as debinding process. Subsequent to the debinding process, the shaped body is sintered, during which sintering of the molded body is compressed or shrunk to the shroud segment with the final, geometric properties.

Während des Sinterns wird der Formkörper verkleinert, wobei die Dimensionen in allen drei Raumrichtungen idealerweise gleichmäßig bzw. kontrolliert schwinden. Der lineare Schwund beträgt abhängig vom Bindemittelgehalt und Plastifizierungsmittelgehalt zwischen 10% und 20%. Das Sintern kann unter einer Schutzgasatmosphäre oder unter Vakuum durchgeführt werden. Nach dem Sintern liegt das fertige Mantelringsegment vor.During sintering, the shaped body is reduced in size, with the dimensions in all three spatial directions ideally becoming uniform or controlled. The linear shrinkage is dependent on the binder content and plasticizer content between 10% and 20%. The sintering can be carried out under a protective gas atmosphere or under vacuum. After sintering, the finished shroud segment is present.

Wie bereits erwähnt, werden gegebenenfalls zur Erhöhung der Festigkeit sowie zur Optimierung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten beim pulvermetallurgischen Spritzgießen keramische Additive, insbesondere keramische Partikel und/oder keramische Kurzfasern, in die homogene Masse zur Herstellung der Formkörper eingelagert. Nach dem Sintern verbleiben diese keramischen Additive im Mantelringsegment.As already mentioned, ceramic additives, in particular ceramic particles and / or ceramic short fibers, are optionally incorporated into the homogeneous mass for the production of the shaped bodies in order to increase the strength and to optimize the thermal expansion coefficient in powder metallurgical injection molding. After sintering, these ceramic additives remain in the shroud segment.

Zur Bereitstellung eines Mantelringsegments, welches an den unterschiedlichen Abschnitten über angepasste Eigenschaften verfügt, ist es möglich, die Zusammensetzung der zum Spritzgießen verwendeten, homogenen Masse zu variieren bzw. anzupassen, so dass demnach das herzustellende Mantelringsegment an seiner jeweiligen Oberfläche die gewünschten Eigenschaften aufweist. An dem radial innenliegenden Abschnitt kann so eine hohe Reibfestigkeit und am radial außenliegenden Abschnitt eine hohe Oxidationsbeständigkeit sowie Sulfidationsbeständigkeit bereitgestellt werden. An in Umfangsrichtung gesehen seitlichen Abschnitten des Mantelringsegments kann durch entsprechende Anpassung der Zusammensetzung der zum Spritzgießen verwendeten, homogenen Masse eine hohe Frettingbeständigkeit bereitgestellt werden.In order to provide a shroud segment which has adapted properties at the different sections, it is possible to vary or adapt the composition of the homogeneous mass used for the injection molding, so that accordingly the shroud segment to be produced has the desired properties on its respective surface. On the radially inner portion, a high resistance to friction and at the radially outer portion of a high oxidation resistance and sulfidation resistance can be provided. At circumferentially lateral portions of the shroud segment, a high fretting resistance can be provided by appropriately adjusting the composition of the homogeneous mass used for injection molding.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Laufschaufelblade
1111
Gehäusecasing
1212
MantelringsegmentShroud segment
1313
Schaufelspitzeblade tip
1414
Spaltgap
1515
Abschnittsection
1616
Abschnittsection

Claims (8)

Mantelringsegment einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, mit einem radial innenliegenden Abschnitt (15), der rotierenden Laufschaufeln der Gasturbine zugewandt ist und insbesondere als Einlaufbelagträger dient, und mit einem radial außenliegenden Abschnitt (16), der einem feststehenden Gehäuse der Gasturbine zugewandt ist, wobei das Mantelringsegment durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen derart angepasst ist, dass in Umfangrichtung gesehen seitliche Abschnitte eine hohe Frettingbeständigkeit aufweisen.Shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, with a radially inner portion ( 15 ), which faces the rotating rotor blades of the gas turbine and serves in particular as inlet lining carrier, and with a radially outer portion ( 16 ), which faces a fixed housing of the gas turbine, wherein the shroud segment is produced by powder metallurgy injection molding, characterized in that a material composition of the same during powder metallurgy injection molding is adapted such that in the circumferential direction seen lateral portions have a high fretting resistance. Mantelringsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen derart angepasst ist, dass der radial innenliegende Abschnitt (15) eine geringe Reibfestigkeit aufweist.Shroud ring segment according to claim 1, characterized in that a material composition of the same during powder metallurgical injection molding is adapted such that the radially inner portion ( 15 ) has a low friction resistance. Mantelringsegment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen derart angepasst ist, dass der radial außenliegende Abschnitt (16) eine hohe Oxidationsbeständigkeit und Sulfidationsbeständigkeit aufweist.Shroud ring segment according to claim 1 or 2, characterized in that a material composition of the same during the powder metallurgical injection molding is adapted such that the radial outboard section ( 16 ) has high oxidation resistance and sulfidation resistance. Mantelringsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Werkstoffzusammensetzung desselben beim pulvermetallurgischen Spritzgießen durch Zugabe keramischer Additive, insbesondere keramischer Partikel und/oder keramischer Kurzfasern, derart angepasst ist, dass das Mantelringsegment eine erhöhte Festigkeit und/oder einen optimierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist.Shroud segment according to one of claims 1 to 3, characterized in that a material composition of the same during powder metallurgical injection molding by adding ceramic additives, in particular ceramic particles and / or ceramic short fibers, adapted such that the shroud segment increased strength and / or an optimized thermal expansion coefficient having. Verfahren zur Herstellung eines Mantelringsegments einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, wobei das Mantelringsegment durch pulvermetallurgisches Spritzgießen hergestellt wird, wobei hierzu mindestens ein Metallpulver mit zumindest einem Bindemittel zu einer homogenen Masse vermischt wird, wobei anschließend aus der homogenen Masse durch Spritzgießen ein Formkörper für das Mantelringsegment gefertigt wird, wobei der Formkörper darauffolgend einem Entbinderprozess unterzogen wird, und wobei im Anschluss durch Sintern der Formkörper zu dem Mantelringsegment mit den gewünschten geometrischen Eigenschaften verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffzusammensetzung des Formkörpers beim Spritzgießen desselben derart angepasst wird, dass in Umfangrichtung gesehen seitliche Abschnitte des herzustellenden Mantelringsegments eine hohe Frettingbeständigkeit aufweisen.A method for producing a shroud segment of a gas turbine, in particular an aircraft engine, wherein the shroud segment is produced by powder metallurgy injection molding, wherein at least one metal powder is mixed with at least one binder to form a homogeneous mass, then from the homogeneous mass by injection molding a shaped body for the shroud segment is subsequently produced, wherein the shaped body is subsequently subjected to a binder removal process, and is subsequently compacted by sintering the molded body to the shroud segment with the desired geometric properties, characterized in that the material composition of the molded body during injection molding of the same is adjusted so that in the circumferential direction lateral sections of the shroud segment to be produced have a high fretting resistance. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffzusammensetzung des Formkörpers beim Spritzgießen desselben derart angepasst wird, dass ein radial innenliegender Abschnitt des herzustellenden Mantelringsegments eine geringe Reibfestigkeit aufweist.A method according to claim 5, characterized in that the material composition of the molded body during injection molding thereof is adapted such that a radially inner portion of the produced shroud segment has a low friction strength. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstoffzusammensetzung des Formkörpers beim Spritzgießen desselben derart angepasst wird, dass ein radial außenliegender Abschnitt des herzustellenden Mantelringsegments eine hohe Oxidationsbeständigkeit und Sulfidationsbeständigkeit aufweist.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the material composition of the molded body during injection molding thereof is adapted so that a radially outer portion of the produced shroud segment has a high oxidation resistance and sulfidation resistance. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nischen der zum Spritzgießen des Formkörpers verwendeten, homogenen Masse zu dem oder jedem Metallpulver und dem oder jedem Bindemittel keramische Additive, insbesondere keramische Partikel und/oder keramische Kurzfasern, beigemischt werden.Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that in the niche of the homogeneous mass used for injection molding of the molded body to the or each metal powder and the or each binder ceramic additives, in particular ceramic particles and / or ceramic short fibers, are admixed.
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