DE102013224788A1 - Erzeugung von Druckeigenspannungen bei der Schweißbearbeitung und Bauteil - Google Patents

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Abstract

Durch die vorherige Erzeugung von Druckeigenspannungen mit einem zu bearbeitenden Bereich (8) mittels einer Schweißung werden Heißgasrisse beim Schweißen des Bereichs (8) vermieden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Druckeigenspannungen bei der Schweißbearbeitung eines Bauteils und ein entsprechendes Bauteil.
  • Beim Schweißen von Bauteilen, das sowohl das Auftragsschweißen als auch das Umschmelzen beinhaltet, können zwischen dem geschweißten Bereich und dem umgebenden Substrat Heißrisse entstehen. Diese Risse sind nicht erwünscht.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und ein Bauteil aufzuzeigen, bei dem dieses Problem gelöst wird.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem Bauteil gemäß Anspruch 12.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Bauteil entstehen bei der Schweißbearbeitung keine Heißrisse mehr, so dass das Bauteil defektfrei repariert oder bearbeitet werden kann.
  • Es zeigen
  • 1, 2 schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 eine Liste von Superlegierungen.
  • Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
  • In 1 ist ein Bauteil 1 aus zumindest einem Substrat mit einer Oberfläche 4 und Rissen 7 dargestellt.
  • Das Bauteil 1 kann eine Turbinenkomponente wie eine Turbinenschaufel sein.
  • Vorzugsweise werden für Turbinenkomponenten nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet, insbesondere Legierungen gemäß 3.
  • In 1 sollen ein oder mehrere Risse 7 umgeschmolzen werden. Ebenso kann vorzugsweise Material lokal aufgetragen werden.
  • Als Schweißverfahren kommen jegliche Schweißverfahren in Betracht, wie z.B. Wolfram-Inertgas-Schweißen oder allgemein Plasmaschweißen, Elektronenstrahlschweißen oder Laserstrahlschweißen.
  • Erfindungsgemäß wird zuerst entlang einer geschlossenen Linie 10 ein Linienbereich 11 umgeschmolzen, der Risse 7 oder den aufzutragenden Bereich umschließt, so dass Druckeigenspannungen um einen zu bearbeitenden Bereich 8 herum erzeugt werden. Der Linienbereich 11 weist vor dem Umschmelzen keine Risse auf. Die Umschmelzung entlang der geschlossenen Linie 10 erfolgt vorzugsweise vollständig, so dass eine geschlossen verlaufende Umschmelzspur als Linienbereich 11 entsteht.
  • In einem zweiten Schritt wird der zu bearbeitende Bereich 8 durch eine Verfahrweise 13, vorzugsweise mäanderförmig, abgefahren und die Risse 7 werden umgeschmolzen oder Material in den zu bearbeitenden Bereich 8 aufgetragen.
  • Der zu bearbeitende Bereich 8 kann den Linienbereich 11 berühren oder höchstens teilweise überlappen.
  • Die Schweiß- oder Laserleistung für den zu bearbeitenden Bereich 8 und dem Linienbereich 11 hängt von der gewünschten Umschmelztiefe und Materialdicke in den Bereichen 8, 11 ab. Die Laserleistungen können also gleich sein.
  • Durch die Erzeugung von Druckeigenspannungen, die den Spannungen beim Umschmelzen im zu bearbeitenden Bereich 8 entgegenwirken, entstehen keine Risse zwischen dem umgeschmolzenen Bereich 16 und dem Linienbereich 11.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Erzeugung von Druckeigenspannungen bei einer Schweißbehandlung eines Substrats mit einer Oberfläche (4), bei dem entlang einer geschlossenen Linie (10) ein Linienbereich (11) der Oberfläche (4) eines Bauteils (1), der (11) keine Risse aufweist, zumindest stellenweise, insbesondere vollständig entlang der geschlossenen Linie (10) umgeschmolzen wird, und in einem zweiten, separaten Schritt der von der geschlossenen Linie (10) umschlossene zu bearbeitende Bereich (8) zumindest teilweise, insbesondere vollständig umgeschmolzen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Umschmelzverfahren durch Schweißen im zu bearbeitenden Bereich (8) stattfindet.
  3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, bei dem ein nickel- oder kobaltbasiertes Substrat umgeschmolzen wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem der zu bearbeitende Bereich (8) nur einmal von einem Schweißstrahl entlang der geschlossenen Linie (10) umfahren wird.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, bei dem der zu bearbeitende Bereich (8) mäanderförmig (13) abgefahren und erfasst wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, bei dem zumindest ein Riss (7) im zu bearbeitenden Bereich (8) umgeschmolzen wird.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in dem zu bearbeitenden Bereich (8) eine Auftragsschweißung stattfindet.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schweißen des zu bearbeitenden Bereichs (8) vollständig innerhalb des umgeschmolzenen Linienbereichs (11) liegt, insbesondere diesen gerade berührt.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Schweißen entlang des zu bearbeitenden Bereichs (8) sich mit den umgeschmolzenen Linienbereich (11) der Linie (10) höchstens teilweise überlappt.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Laser zum Schweißen verwendet wird.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Laserleistung pro Dicke des Substrats in dem umgeschmolzenen Linienbereich (11) und dem zu bearbeitenden Bereich (8) gleich ist.
  12. Bauteil, insbesondere hergestellt nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder 11, bei dem ein Substrat (4) des Bauteils (1) einen umgeschmolzenen Bereich (16) aufweist, der von einem umgeschmolzenen Linienbereich (11) vollständig umfasst wird, der (11) Druckspannungen auf den inneren Bereich (16) ausübt.
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