DE102009036342A1 - Method for reinforcing edge area of highly loaded component e.g. gas turbine blade, in airplane, involves reinforcing component area by arranging stabilization element, and removing stabilization element - Google Patents

Method for reinforcing edge area of highly loaded component e.g. gas turbine blade, in airplane, involves reinforcing component area by arranging stabilization element, and removing stabilization element Download PDF

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Abstract

The method involves reinforcing a component area i.e. edge area, of a highly loaded component i.e. gas turbine blade, by arranging a stabilization element, where the element is designed as an air passage that is formed as a coating during production of component area by mechanical or electro-chemical treatment. The component area is reinforced by the stabilization element using blasting process, and the stabilization element is removed, where the base material of the component area chemically differs from coating. An independent claim is also included for a component comprising a reinforced component area.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen eines Bauteilbereichs, insbesondere eines Kantenbereichs einer Gasturbinenschaufel, und ein nach einem derartigen Verfahren hergestelltes Bauteil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.The The invention relates to a method for solidifying a component region, in particular, an edge region of a gas turbine blade, and a manufactured by such a method component after the Preamble of claim 13.

Hochbelastete Bauteile wie zum Beispiel Schaufeln eines Hochdruckverdichters einer Strömungsmaschine bzw. Gasturbine, werden zur Erhöhung ihrer dynamischen Belastbarkeit üblicherweise verfestigt. Hierzu werden die Schaufeln häufig einem Strahlverfahren unterzogen, mittels dem im Oberflächenbereich der Schaufeln Druckeigenspannungen eingebracht werden. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in dem Patent US 7,032,279 B2 gezeigt. Problematisch bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch, dass bei der Verfestigung dünnwandige Bereiche wie Schaufelkanten aufgrund zu starker Umformung beschädigt werden können. Die Beschädigungen zeigen sich unter anderem in einem drastischen Abfall der Schwingfestigkeit und führen somit zu einer erheblichen Reduzierung der Lebensdauer der Schaufeln. Daher werden beispielsweise Laufschaufeln von integral beschaufelten Rotorringen oder Rotorscheiben in Flugzeugtriebwerken in der Regel ohne eine entsprechende Verfestigungsbehandlung eingesetzt.Highly loaded components such as blades of a high-pressure compressor of a turbomachine or gas turbine are usually solidified to increase their dynamic load capacity. For this purpose, the blades are often subjected to a blasting process by means of which compressive stresses are introduced in the surface region of the blades. Such a method is for example in the patent US 7,032,279 B2 shown. The problem with this known method, however, is that when solidifying thin-walled areas such as blade edges can be damaged due to excessive deformation. Among other things, the damage manifests itself in a drastic drop in the fatigue strength and thus leads to a considerable reduction in the service life of the blades. Therefore, for example, blades of integrally bladed rotor rings or rotor disks are typically used in aircraft engines without a corresponding hardening treatment.

Zum Schutz vor Beschädigungen dünnwandiger Bauteilbereiche wie Kantenbereiche von Gasturbinenschaufeln beim Verfestigen schlägt das Patent US 4,426,867 vor, die Schaufelblätter von Gasturbinen in flachen Anstellwinkeln zu strahlen. Die Schaufel wird in eine Schwenkeinrichtung eingespannt und führt während des Strahlens Schwenkbewegungen um ihre Längsachse aus. Ein derartiges Strahlen mindert jedoch die Verfestigungsqualität in sämtlichen Bauteilbereichen. Ferner hat sich gezeigt, dass durch dieses Verfahren Druckeigenspannungen nicht gezielt in die Kanten induziert werden können.To protect against damage thin-walled component areas such as edges of gas turbine blades during solidification proposes the patent US 4,426,867 to radiate the blades of gas turbines at shallow angles of attack. The blade is clamped in a pivoting device and performs during the movements of pivoting movements about its longitudinal axis. However, such blasting reduces the solidification quality in all component areas. Furthermore, it has been shown that compressive stresses can not be specifically induced in the edges by this method.

Das Patent EP 1 127 945 B1 schlägt vor, die Kanten bei der Verfestigung mit einer Maske bzw. einem Schutzelement abzudecken. Somit sind die Kanten zwar vor Beschädigungen verhältnismäßig gut geschützt, jedoch verhindert die Maske ein Verfestigen der Kanten.The patent EP 1 127 945 B1 suggests covering the edges with solidification with a mask or a protective element. Thus, while the edges are relatively well protected from damage, the mask prevents the edges from solidifying.

Die EP 1 801 243 A1 zeigt ein Verfahren zur Verfestigung eines dickwandigen Schaufelfußes einer Strömungsmaschine. Der Schaufelfuß ist ein Schmiederohling und wird mit einem Aufmaß hergestellt, das erst nach einer Verfestigung entfernt wird. Die Verfestigung erfolgt mittels eines Strahlverfahrens. Bei der Bestrahlung werden in das Aufmaß Druckeigenspannungen eingeleitet, die sich durch das Aufmaß hindurch in den Schaufelfuß erstrecken, so dass nach dem Entfernen des Aufmaßes der Schaufelfuß verfestigt ist.The EP 1 801 243 A1 shows a method for solidifying a thick-walled blade root of a turbomachine. The blade root is a forging blank and is made with an allowance that is removed only after solidification. The solidification takes place by means of a blasting process. During the irradiation, residual compressive stresses are introduced into the oversize, which extend through the oversize into the blade root, so that the blade root is solidified after removal of the oversize.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verfestigen eines Bauteilbereichs eines Bauteils, das die vorgenannten Nachteile beseitigt und eine gezielte Einbringung von Druckeigenspannungen in den Bauteilbereich ermöglicht, sowie ein Bauteil mit einem verfestigten Bauteilbereich zu schaffen.task The present invention is a method for solidifying a component region of a component, which has the aforementioned disadvantages eliminated and a targeted introduction of residual compressive stresses in the component area allows, as well as a component with to create a consolidated component area.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 oder durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.These Task is solved by a procedure with the steps of claim 1 or by a component having the features of Claim 13.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verfestigung eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere ein Kantenbereich einer Gasturbinenschaufel, wird zuerst zumindest der Bauteilbereich durch Anordnung eines Stabilisierungselements stabilisiert. Anschließend erfolgt eine Verfestigung des Bauteilbereichs durch das Stabilisierungselement hindurch. Abschließend wird das Stabilisierungselement entfernt.at a solidification process according to the invention a component region of a component, in particular an edge region a gas turbine blade, at least the component area is first through Stabilized arrangement of a stabilizing element. Subsequently the component area is solidified by the stabilizing element. Finally, the stabilizing element is removed.

Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass während der Verfestigung die Wandstärke des Bauteilbereichs durch das Stabilisierungselement vergrößert wird und somit Druckeigenspannungen gezielt in den Bauteilbereich eingeleitet werden können, ohne dass eine Beschädigung des Bauteilbereichs zu befürchten ist. Insofern ist das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere für dünnwandige Bauteilbereiche wie zum Beispiel Schaufelblätter von Flugzeugtriebwerken oder deren Kantenbereichen geeignet. Beschädigungen wie Umformungen oder Materialzerstörungen des eigentlich dünnwandigen Bauteilbereichs werden vermieden. Das Stabilisierungselement dient somit neben der Stabilisierung des Bauteilbereichs auch als Schutzelement. Die Verfestigung des gesamten Bauteils kann in einem Behandlungsschritt mit unveränderten Verfahrensparametern erfolgen. Nach der Entfernung des Stabilisierungselements weist das Bauteil die geforderte Endkontur auf, wobei es durch die gezielte Verfestigung seines an sich dünnwandigen Bauteilbereichs eine verbesserte Schwingfestigkeit bzw. eine erhöhte dynamische Belastbarkeit und somit eine verlängerte Lebensdauer aufweist.Advantageous at the solution according to the invention, that during solidification the wall thickness of the Component area increased by the stabilizing element is and thus compressive stresses targeted in the component area can be initiated without causing damage of the component area is to be feared. So that's it inventive method in particular for thin-walled component areas such as blades suitable for aircraft engines or their edge regions. damage like transformations or material destruction of the actually thin-walled component area can be avoided. The stabilizing element thus serves as well as stabilizing the component area as well Protective element. The solidification of the entire component can in one Treatment step with unchanged process parameters respectively. After removal of the stabilizing element has the component on the required final contour, whereby it by the targeted Solidification of its thin-walled component area an improved vibration resistance or an increased dynamic Resilience and thus has a longer life.

Verfestigte Oberflächen sind in der Regel nicht glatt sondern weisen Kugeleindrücke durch Strahlen oder Rillen durch Rollen auf. Mit dem beschriebenen Verfahren werden glatte bis spiegelnde Oberflächen erzeugt, die zu einer wesentlichen Verbesserung der Aerodynamik beitragen.solidified Surfaces are usually not smooth but exhibit Ball impressions by blasting or creasing by rolling on. The described method turns smooth to mirrored surfaces generated, resulting in a significant improvement in aerodynamics contribute.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Stabilisierungselement als ein Aufmaß ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass das Stabilisierungselement eine Einheit mit dem Bauteilbereich bildet und somit integral mit dem Bauteilbereich ausgebildet ist, so dass sich die Druckeigenspannungen störungs- bzw. trennebenenfrei durch das Stabilisierungselement in den Bauteilbereich erstrecken können. Im Gegensatz zur bekannten Lösung nach der EP 1 127 945 B1 wird der Bauteilbereich nicht von einer separaten Schutzmaske abgedeckt und somit von der Verfestigung ausgenommen, sondern die Druckeigenspannungen wachsen bei der erfindungsgemäßen Lösung durch das Stabilisierungselement hindurch in den Bauteilbereich. Zwar ist es bereits aus der EP 1 801 243 A1 bekannt, dass sich Druckeigenspannungen durch ein Aufmaß in das eigentliche Bauteil erstrecken können, jedoch dient das Aufmaß nicht als Stabilisierung eines Bauteilbereichs, sondern verbleibt vielmehr aus fertigungstechnischer Bequemlichkeit während der Verfestigung an dem dickwandigen Schaufelfuß.In a preferred embodiment, the stabilizing element is formed as an oversize. This has the advantage that the stabilization Forming element forms a unit with the component area and thus is formed integrally with the component area, so that the compressive residual stresses can extend disturbance or separation level free through the stabilizing element in the component area. In contrast to the known solution according to the EP 1 127 945 B1 the component area is not covered by a separate protective mask and thus excluded from the solidification, but the compressive residual stresses grow in the inventive solution through the stabilizing element into the component area. Although it is already out of the EP 1 801 243 A1 It is known that residual compressive stresses can extend through an allowance in the actual component, but the allowance does not serve as a stabilization of a component region, but rather remains for manufacturing-technical convenience during solidification on the thick-walled blade root.

Bei einer Variante wird das Aufmaß integral bei der Herstellung des Bauteilbereichs ausgebildet. Dies kann beispielsweise durch mechanische oder elektrochemische Bearbeitung erfolgen. Diese integrale Ausbildung hat den Vorteil, dass die eigentliche Oberfläche des Bauteilbereichs erst bei der Entfernung des Aufmaßes ausgebildet wird.at In one variant, the allowance becomes integral during manufacture formed of the component area. This can be done, for example mechanical or electrochemical machining done. This integral Training has the advantage of having the actual surface of the component area only when removing the allowance is trained.

Bei einer anderen Variante wird das Aufmaß als eine Beschichtung aufgebracht. Hierdurch ist es möglich, das Material bzw. die Materialzusammensetzung des Aufmaßes nahezu flexibel zu wählen, so dass die Einleitung und Tiefe der Druckeigenspannungen in den Bauteilbereich nicht nur durch die Aufmaßdicke, sondern auch durch die Materialwahl beeinflusst werden kann. So kann sich die Beschichtung chemisch vom Grundwerkstoff des Bauteilbereichs unterscheiden und/oder als eine elektrisch leitfähige Auflageschicht aufgebracht werden. Die Beschichtung kann jedoch auch eine nichtmetallische Auflageschicht sein. Das Aufbringen der Beschichtung richtet sich vornehmlich nach der jeweiligen Materialwahl und kann durch Spritzen, Lackieren, Galvanisieren oder als Folie erfolgen.at In another variant, the oversize is used as a coating applied. This makes it possible, the material or the material composition of the oversize almost flexible to choose, so that the initiation and depth of residual compressive stresses in the component area not only by the stock thickness, but also influenced by the choice of materials. So The coating can chemically from the base material of the component area differ and / or as an electrically conductive pad layer be applied. However, the coating may also be a non-metallic coating layer be. The application of the coating depends primarily on the particular choice of material and can by spraying, painting, Electroplating or as a foil.

Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Aufmaß mit einer Dicke von weniger als 1 mm, bevorzugterweise im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 250 μm, aufgebracht. Eine derart dünne Materialstärke erlaubt eine bauteilschonende Einbringung der Druckeigenspannungen. Gleichzeitig ist der Bauteilbereich beim Verfestigen ausreichend stabilisiert.at In one embodiment, the allowance with a thickness of less than 1 mm, preferably in the range of about 50 microns to about 250 microns, applied. A Such thin material thickness allows a component-sparing Introduction of residual compressive stresses. At the same time is the component area sufficiently stabilized during solidification.

Das Entfernen des Aufmaßes erfolgt bevorzugterweise mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens (ECM bzw. PECM). Diese Abtragungsverfahren erlauben eine sehr genaue Abtragung des Aufmaßes unabhängig von der Bauteilgeometrie, so dass selbst komplexe Bauteilgeometrien gezielt ausgebildet werden können. Darüber hinaus sind mit diesen Abtragungsverfahren hohe Oberflächenguten einstellbar.The Removal of the oversize is preferably done by means of an electrochemical removal process (ECM or PECM). These Abtragungsverfahren allow a very accurate removal of the allowance regardless of the part geometry, so even complex Component geometries can be designed specifically. About that In addition, with these removal methods are high surface quality adjustable.

Das Verfestigen erfolgt vorzugsweise mittels eines Strahlverfahrens wie zum Beispiel einem Kugelstrahlverfahren oder einem Ultraschallkugelstrahlverfahren. Die Strahlverfahren haben den Vorteil, dass ebenfalls komplexe Bauteilgeometrien verfestigt werden können und der Verfestigungsgrad individuell lokal eingestellt werden kann.The Solidification preferably takes place by means of a blasting process such as a shot peening method or an ultrasonic shot peening method. The blasting processes have the advantage that likewise complex component geometries can be solidified and the degree of solidification individually can be set locally.

Ein erfindungsgemäßes Bauteil hat einen Bauteilbereich, insbesondere ein Kantenbereich einer Gasturbinenschaufel, der verfestigt ist und Druckeigenspannungen aufweist. Erfindungsgemäß ist der Bauteilbereich mit einem Stabilisierungselement versehen, durch das sich die Druckeigenspannungen in den Bauteilbereich erstrecken. Das Stabilisierungselement erlaubt die gezielte Verfestigung von Bauteilbereichen quasi unabhängig von ihrer jeweiligen Wandstärke bzw. ihrem Kantenradius. So weist bei einem Ausführungsbeispiel der Bauteilbereich nach einem Entfernen des Stabilisierungselements einen Kantenradius von etwa 0,2 mm auf.One component according to the invention has a component region, in particular, an edge region of a gas turbine blade which solidifies is and has residual compressive stresses. According to the invention the component area provided with a stabilizing element, through that the compressive residual stresses extend into the component area. The stabilizing element allows the targeted solidification of Component areas virtually independent of their respective Wall thickness or its edge radius. So points at a Embodiment of the component area after removal of the stabilizing element has an edge radius of about 0.2 mm.

Bevorzugterweise ist das Bauteil ein integral beschaufeltes Verdichterlaufrad, wobei die Bauteilbereiche die Schaufeln bzw. Schaufelblätter darstellen.preferably, the component is an integrally bladed compressor impeller, wherein the component areas the blades or blades represent.

Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.other advantageous embodiments are the subject of further Dependent claims.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.in the Following are preferred embodiments of the invention explained in more detail.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine dünnwandige Laufschaufel eines integral beschaufelten Laufrades (Blisk) eines Hochdruckverdichters von Kleintriebwerken verfestigt. Zur Stabilisierung der Laufschaufel bei der Verfestigung wird diese bei ihrer Herstellung mit einem integral ausgebildeten Aufmaß von etwa 50 μm bis 200 μm versehen. Anschließend wird die Laufschaufel einer Strahlbehandlung unterzogen, wobei die Verfestigung bis in eine Tiefe unterhalb des Aufmaßes erfolgt, so dass gezielt Druckeigenspannungen in die Laufschaufel eingeleitet werden. Nach dem Verfestigen wird das Aufmaß mittels eines elektrochemischen Abtragungsverfahrens (Electro Chemical Machining (ECM) bzw. Precise Electro Chemical Machining (PECM)) entfernt und die Laufschaufel auf ihre Endkontur abgesenkt. Bei dem Absenken bleiben die Druckeigenspannungen in der Laufschaufel bestehen und ihre Schwingfestigkeit wird verbessert. Als Oberflächengüte wird bei der Absenkung auf die Endkontur eine Oberflächenrauheit von Ra ≤ 2 μm eingestellt.at a first embodiment of the invention Process becomes a thin-walled blade of an integral bladed impeller (blisk) of a high pressure compressor of small engines solidified. To stabilize the blade during solidification this is in their manufacture with an integrally formed Made allowance of about 50 microns to 200 microns. Subsequently, the blade of a blasting treatment subjected to solidification to a depth below the Measurement takes place, so that targeted residual compressive stresses be introduced into the blade. After solidifying becomes the measurement by means of an electrochemical removal method (Electro Chemical Machining (ECM) or Precise Electro Chemical Machining (PECM)) and lowered the blade to its final contour. When lowering the residual compressive stresses remain in the blade exist and their vibration resistance is improved. As surface quality becomes a surface roughness when lowered to the final contour of Ra ≤ 2 μm.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ebenfalls eine dünnwandige Laufschaufel eines integral beschaufelten Laufrades eines Hochdruckverdichters von Kleintriebwerken verfestigt. Die Laufschaufel wird auf Ihre Endkontur gefertigt und anschließend durch das Auftragen einer Beschichtung stabilisiert. Somit tritt die Beschichtung an die Stelle des Aufmaßes nach dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Beschichtung wird mit einer Dicke von etwa 50 μm bis 250 μm aufgetragen. Nach dem Auftragen der Beschichtung wird die Laufschaufel einer Strahlbehandlung unterzogen, in der in die Beschichtung Druckeigenspannungen induziert werden, die sich durch die Beschichtung bis in die Laufschaufel erstrecken. Abschließend wird die Beschichtung durch ein elektrochemisches Abtragungsverfahren entfernt, wobei die Druckeigenspannungen in der Laufschaufel bestehen bleiben und ihre Schwingfestigkeit verbessert wird. Als Oberflächengüte wird bei der Absenkung auf die Endkontur eine Oberflächenrauhigkeit von Ra ≤ 2 μm eingestellt.In a second embodiment of the The method according to the invention also solidifies a thin-walled blade of an integrally bladed impeller of a high-pressure compressor of small engines. The blade is made to your final contour and then stabilized by applying a coating. Thus, the coating takes the place of the oversize according to the first embodiment. The coating is applied at a thickness of about 50 μm to 250 μm. After the coating has been applied, the blade is blasted to induce compressive stresses in the coating that extend through the coating into the blade. Finally, the coating is removed by an electrochemical removal process, whereby the residual compressive stresses remain in the blade and their vibration resistance is improved. As surface quality, a surface roughness of Ra ≦ 2 μm is set during the lowering to the final contour.

Zur Verdeutlichung der Dünnwandigkeit der Laufschaufeln sei erwähnt, dass die in dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel verfestigte Laufschaufel einen Kantenbereich, beispielsweise eine Strömungsabrisskante, mit einem Kantenradius von etwa 0,2 mm aufweist. Aufgrund der erfindungsgemäßen Stabilisierung während der Verfestigungsbehandlung wird insbesondere eine Beschädigung des Kantenbereichs verhindert, so dass auch in den Kantenbereich Druckeigenspannungen gezielt eingebracht werden, die die Lebensdauer der Laufschaufel und deren dynamische Schwingfestigkeit erhöhen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dünnwandige Bauteile mit einem Kantenradius von 0,2 mm beschränkt. So ist es ebenfalls vorstellbar, dickwandige Bauteilbereiche mit dem erfindungsgemäßen Stabilisierungselement zu versehen, wenn bei einer Verfestigung ohne ein derartiges Stabilisierungselement eine Beschädigung des Bauteilbereichs die Folge wäre bzw. wenn ohne dem Stabilisierungselement von einer Verfestigung Abstand genommen werden würde.to Clarification of the thinness of the blades is mentioned that in the first and second embodiment solidified blade an edge region, such as a stall edge, having an edge radius of about 0.2 mm. Due to the invention Stabilization during the solidification treatment is especially prevents damage to the edge area, so that even in the edge area compressive stresses introduced targeted be the life of the blade and its dynamic Increase fatigue strength. However, the invention is not on thin-walled components with an edge radius of 0.2 mm limited. So it is also conceivable, thick-walled Component areas with the stabilizing element according to the invention provided when solidified without such a stabilizing element damage to the component area would be the consequence or if there is no solidification without the stabilizing element would be taken.

Ebenso ist das Aufmaß bzw. die Beschichtung nicht auf 50 μm bis 200 μm bzw. 50 μm bis 250 μm beschränkt, sondern grundsätzlich bei sämtlichen Bauteilen anwendbar, die zur Vermeidung von Bauteilbeschädigungen bei einer Verfestigungsbehandlung eine Stabilisierung benötigen, durch das dann die Druckeigenspannungen hindurch in das Bauteil eingeleitet werden.As well the oversize or coating is not 50 μm limited to 200 μm or 50 μm to 250 μm, but basically with all components applicable to avoid component damage require stabilization in a solidification treatment, through which then the compressive stresses introduced into the component become.

Die Verfestigungsbehandlung erfolgt bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel mittels eines Strahlverfahrens. Beispiele sind das Kugelstrahlen und das Ultraschallkugelstrahlen. Es sind jedoch auch andere Verfestigungsbehandiungen wie zum Beispiel Rollen, Walzen und Hämmern vorstellbar. Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens zur Verfestigungsbehandlung richtet sich unter anderem nach der Geometrie und den Ausmaßen bzw. der Größe des zu verfestigten Bauteils.The Solidification treatment is performed in the first and second embodiments by means of a blasting process. Examples are shot peening and the ultrasonic shot peening. However, it is also other consolidation treatments such as rolling, rolling and hammering imaginable. The selection of a suitable method for solidification treatment depends among other things on the geometry and the dimensions or the size of the component to be consolidated.

Der Begriff „Gasturbine” ist nicht auf Turbinenkomponenten beschränkt, sondern umfasst ebenfalls Verdichterkomponenten. Insofern steht der Begriff „Gasturbine” stellvertretend für Strömungsmaschinen allgemein und umfasst sowohl deren Verdichterseite als auch deren Turbinenseite.Of the Term "gas turbine" is not on turbine components limited, but also includes compressor components. In this respect, the term "gas turbine" is representative for turbomachinery in general and includes both the compressor side and the turbine side.

Offenbart ist ein Verfahren zur Erhöhung der dynamischen Belastbarkeit eines Bauteilbereichs, insbesondere ein Kantenbereich einer Gasturbinenschaufel, wobei der Bauteilbereich durch ein Stabilisierungselement bei einer Verfestigungsbehandlung stabilisiert wird und durch das Stabilisierungselement hindurch Druckeigenspannungen in den Bauteilbereich induziert werden, sowie ein Bauteil mit einem derartigen Stabilisierungselement.Disclosed is a method to increase the dynamic load capacity a component region, in particular an edge region of a gas turbine blade, wherein the component region by a stabilizing element in a Solidification treatment is stabilized and through the stabilizing element Residual compressive stresses are induced in the component area, as well a component with such a stabilizing element.

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  • - EP 1127945 B1 [0004, 0011] - EP 1127945 B1 [0004, 0011]
  • - EP 1801243 A1 [0005, 0011] - EP 1801243 A1 [0005, 0011]

Claims (15)

Verfahren zum Verfestigen eines Bauteilbereichs eines Bauteils, insbesondere ein Kantenbereich einer Gasturbinenschaufel, mit den Schritten: – Stabilisieren zumindest des Bauteilbereichs durch Anordnung eines Stabilisierungselements, – Verfestigen des Bauteilbereichs durch das Stabilisierungselement hindurch, und – Entfernen des Stabilisierungselements.Method for consolidating a component area a component, in particular an edge region of a gas turbine blade, with the steps: - Stabilizing at least the component area by arranging a stabilizing element, - solidify of the component area through the stabilizing element, and - Remove of the stabilizing element. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Stabilisierungselement als ein Aufmaß ausgebildet wird.The method of claim 1, wherein the stabilizing element is formed as an oversize. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aufmaß integral bei der Herstellung des Bauteilbereichs ausgebildet wird.The method of claim 2, wherein the allowance is integral is formed in the manufacture of the component area. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Aufmaß durch mechanische oder elektrochemische Bearbeitung erzeugt wird.The method of claim 3, wherein the oversize mechanical or electrochemical machining is generated. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aufmaß als eine Beschichtung aufgebracht wird.A method according to claim 2, wherein the allowance is as a coating is applied. Verfahren nach Anspruch 5, wobei sich die Beschichtung chemisch vom Grundwerkstoff des Bauteilbereichs unterscheidet.The method of claim 5, wherein the coating chemically different from the base material of the component area. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Beschichtung als eine elektrisch leitfähige Auflageschicht aufgebracht wird.The method of claim 5 or 6, wherein the coating applied as an electrically conductive overlay layer becomes. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, wobei die Beschichtung als eine nichtmetallische Auflageschicht aufgebracht wird.The method of claim 5, 6 or 7, wherein the coating is applied as a non-metallic overlay layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Beschichtung durch Spritzen, Lackieren, galvanisch oder als Folie aufgebracht wird.Method according to one of claims 5 to 8, wherein the coating by spraying, painting, galvanic or applied as a film. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei das Aufmaß mit einer Dicke von weniger als 1 mm, bevorzugterweise im Bereich von etwa 50 μm bis etwa 250 μm, aufgebracht wird.Method according to one of claims 2 to 9, the allowance having a thickness of less than 1 mm, preferably in the range of about 50 μm to about 250 μm, is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Aufmaß elektrochemisch abgetragen wird.Method according to one of claims 2 to 10, wherein the oversize is removed electrochemically. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfestigen mittels eines Strahlverfahrens erfolgt.Method according to one of the preceding claims, the solidification being carried out by means of a blasting process. Bauteil mit einem verfestigten Bauteilbereich, insbesondere ein Kantenbereich einer Gasturbinenschaufel, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilbereich mit einem Stabilisierungselement versehen ist, durch das sich die Druckeigenspannungen hindurch in den Bauteilbereich erstrecken.Component with a solidified component area, in particular an edge region of a gas turbine blade, characterized that the component area is provided with a stabilizing element, through which the internal compressive stresses pass through into the component area extend. Bauteil nach Anspruch 13, wobei der Bauteilbereich nach einem Entfernen des Stabilisierungselements einen Kantenradius von etwa 0,2 mm aufweist.Component according to claim 13, wherein the component region after removing the stabilizing element an edge radius of about 0.2 mm. Bauteil nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Bauteil ein integral beschaufeltes Verdichterlaufrad ist.Component according to claim 13 or 14, wherein the component is an integrally bladed compressor impeller.
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