DE102014116795A1

DE102014116795A1 - Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff

Info

Publication number: DE102014116795A1
Application number: DE102014116795.3A
Authority: DE
Inventors: Peter de DIEGO; John McConnell Delvaux; Glenn Curtis Taxacher
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-05-28
Also published as: US20150147184A1; CH708917A2; JP6514491B2; US9896945B2; JP2015102095A

Abstract

Es sind ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, ein Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff offenbart. Das Verfahren enthält ein Bereitstellen eines Schaufelvorformlings, der einen Schwalbenschwanzhohlraum aufweist, wobei der Schwalbenschwanzhohlraum von einem Schwalbenschwanzschaft des Schaufelvorformlings umschlossen ist, Positionieren eines Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums, dann Ausbilden der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff in einem Ofen. Der Einsatz weist eine Geometrie auf, die eingerichtet ist, um innerhalb eines Schwalbenschwanzhohlraums der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, eines Schaufelvorformlings oder von beiden eingesetzt zu werden. Der Einsatz ist ein Schaumstoffmaterial oder mehrere Keramikmatrixverbundwerkstofflagen. Die Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff weist einen Schwalbenschwanzschaft und einen Schwalbenschwanzhohlraum auf, der von dem Schwalbenschwanzschaft umschlossen ist. Der Schwalbenschwanzhohlraum ist zur Aufnahme eines Einsatzes eingerichtet und angeordnet.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Keramikmatrixverbundwerkstoffe, Verfahren zur Erzeugung von Gegenständen aus Keramikmatrixverbundwerkstoffen und Einsätze zur Erleichterung der Erzeugung von Gegenständen aus Keramikmatrixverbundwerkstoffen. Insbesondere [betrifft die Erfindung] ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, einen Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, die zur Aufnahme eines Einsatzes in einem Schwalbenschwanzhohlraum eingerichtet und angeordnet ist.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Große Laufschaufeln/Schaufelanordnungen aus Keramikmatrixverbundwerkstoffen sind schwierig herzustellen. Aufgrund der Verdichtung kann der hergestellte Fußschaft eine zu große Abweichung aufweisen, die auf die Komplexität der Geometrie zurückzuführen ist. Solche Einschränkungen verhindern die Verwendung bestimmter Techniken zur Herstellung großer Laufschaufeln/Schaufelanordnungen. Zusätzlich können solche Einschränkungen die Zeitdauer zum Schichten der Lagen verlängern und dadurch die Produktionskosten erhöhen. Die Verwendung großer Anzahl von Lagen kann auch zu höherem Gewicht, der Notwendigkeit eines komplexen Schneidens von Lagen und/oder von Mustern sowie auch zu anderen Nachteilen führen.
Die Erzeugung von Laufschaufeln/Schaufelanordnungen verhindert zusätzlich eine Inspektion und/oder Überwachung von Innenabschnitten des Fußschafts. Solche Einschränkungen verhindern eine einfache Bestätigung einer hinreichenden Schmelzinfiltration zu Abschnitten tief innerhalb des Fußschafts und/oder verhindern die Bestimmungen der Gleichmäßigkeit einer solchen Schmelzinfiltration.
Um Abhilfe für solche Probleme zu schaffen, sind Schmelzinfiltrationsprozesse modifiziert worden.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, ein Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, die zur Aufnahme eines Einsatzes in einem Schwalbenschwanzhohlraum eingerichtet und angeordnet ist, die nicht von einem oder mehreren der vorstehenden Nachteilen betroffen sind, wären in der Fachwelt erwünscht.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform enthält ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff ein Bereitstellen eines Schaufelvorformlings, der einen Schwalbenschwanzhohlraum aufweist, wobei der Schwalbenschwanzhohlraum innerhalb eines Schwalbenschwanzschafts des Schaufelvorformlings eingeschlossen ist, Positionieren eines Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums, dann Ausbilden der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff in einem Ofen.
Das zuvor erwähnte Verfahren kann ferner ein Herstellen des Einsatzes vor dem Positionieren des Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums aufweisen.
Alternativ kann das Positionieren des Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums ferner ein Zuführen eines Materials für den Einsatz zu dem Schwalbenschwanzhohlraum, dann Setzenlassen des Materials aufweisen, um den Einsatz innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums auszubilden.
Das Verfahren jedes vorstehend erwähnten Typs kann ferner ein Entfernen des Einsatzes nach dem Ausbilden aufweisen.
Zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Positionieren eines Materials in dem Schwalbenschwanzhohlraum nach dem Entfernen des Einsatzes aufweisen, wobei sich das Material von dem Einsatz unterscheidet.
Alternativ kann das Verfahren ferner aufweisen, dass nach dem Entfernen des Einsatzes gestattet wird, dass Luft in dem Schwalbenschwanzhohlraum verbleibt, Luft durch den Schwalbenschwanzhohlraum befördert wird, oder beides.
Das Verfahren gemäß jedem beliebigen vorstehenden Typ kann ferner ein Schichten von Keramikmatrixverbundwerkstofflagen aufweisen, um den Einsatz zu erzeugen.
In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehenden Typs kann der Einsatz ein wiederverwendeter Einsatz sein.
Alternativ kann das Erwärmen in dem Ofen den Einsatz zerstören.
Als eine weitere Alternative kann das Erwärmen in dem Ofen eine Schmelzinfiltration von dem Einsatz zu dem Schwalbenschwanzschaft auslösen, und das Positionieren kann eine Schmelzinfiltration zu Bereichen des Schwalbenschwanzschafts ermöglichen, die ohne Verwendung des Einsatzes die Schmelzinfiltration durch andere Techniken nicht aufnehmen würden.
In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehenden Typs kann der Einsatz eine Stelle aufweisen, die sich in den Schwalbenschwanzhohlraum hinein erstreckt.
Alternativ kann der Einsatz frei von einer Stelle sein, die sich in den Schwalbenschwanzhohlraum hinein erstreckt.
In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehenden Typs kann der Einsatz eine Geometrie aufweisen, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, zu der eine quaderförmige Geometrie und schräge Geometrie gehören, die wenigstens teilweise einem Schwalbenschwanzschaft der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff entsprechen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff ferner einen Schaufelhohlraum aufweisen, wobei der Schaufelhohlraum von dem Schwalbenschwanzhohlraum getrennt ist.
Das Verfahren jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann ferner ein Zusammenpressen der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff mit dem in dem Schwalbenschwanzhohlraum angeordneten Einsatz aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren ferner ein Ausgasen der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff mit dem in dem Schwalbenschwanzhohlraum angeordneten Einsatz aufweisen
In dem Verfahren jedes beliebigen vorstehend erwähnten Typs kann der Einsatz ein Schaumstoffmaterial aufweisen.
Das Schaumstoffmaterial kann eine Porosität aufweisen, die mehr als 0 Vol.-% beträgt.
In einer weiteren Ausführungsform enthält ein Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff eine Geometrie, die eingerichtet ist, um innerhalb eines Schwalbenschwanzhohlraums der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, eines Schaufelvorformlings oder von beiden eingesetzt zu werden. Der Einsatz ist Schaumstoffmaterial oder mehrere Keramikmatrixverbundwerkstofflagen.
In einer weiteren Ausführungsform enthält eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff einen Schwalbenschwanzschaft und einen Schwalbenschwanzhohlraum, der innerhalb des Schwalbenschwanzschaftes eingeschlossen ist. Der Schwalbenschwanzhohlraum ist zur Aufnahme eines Einsatzes eingerichtet und angeordnet.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit beigefügten Zeichnungen offensichtlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Erzeugung einer Ausführungsform einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff mit einer Ausführungsform eines Einsatzes gemäß der Offenbarung.
2 ist eine Ausführungsform eines Einsatzes für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff gemäß der Offenbarung.
3 ist eine Ausführungsform eines Einsatzes für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff gemäß der Offenbarung.
4 ist eine Ausführungsform eines Einsatzes für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff gemäß der Offenbarung.
5 ist eine weggeschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schaufelvorformlings für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff gemäß der Offenbarung.
6 ist eine weggeschnittene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Schaufelvorformlings für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff gemäß der Offenbarung.
Wo dies immer möglich ist, werden gleiche Bezugszeichen in allen Zeichnungen verwendet, um die gleichen Teile zu bezeichnen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es sind ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, ein Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff geschaffen, die zur Aufnahme eines Einsatzes in einem Schwalbenschwanzhohlraum eingerichtet und angeordnet ist. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen im Vergleich zu Konzepten, die eine oder mehrere der hierin offenbarten Merkmale vermissen lassen, eine gleichmäßige oder im Wesentlichen gleichmäßige Dicke der Schwalbenschwanzschäfte der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, ermöglichen es, dass eine Vorfertigung von Abschnitten innerhalb eines Schwalbenschwanzhohlraums (des Einsatzes), überwacht und/oder inspiziert werden kann, ermöglichen eine Fertigung größerer Komponenten, reduzieren Materialkosten und die Zeitdauer zum Schichten der Lagen, vereinfachen die Herstellung dicker Abschnitte, wie Fußschäfte oder deren Kombinationen.
1 zeigt ein Verfahren 100 zur Erzeugung einer Turbinenschaufel 115 aus Keramikmatrixverbundwerkstoff aus einem Schaufelvorformling 103. Der Begriff „Schaufel“ soll synonym zu dem Begriff „Laufschaufel“ sein. Das Verfahren 100 weist ein Bereitstellen des Schaufelvorformlings 103 mit einem Schwalbenschwanzhohlraum 101 auf, wobei der Schwalbenschwanzhohlraum 101 innerhalb eines Schwalbenschwanzschafts 105 des Schaufelvorformlings 103 enthalten ist. Das Verfahren 100 weist ein Positionieren eines Einsatzes 107 innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 (Schritt 102) und Positionieren des Schaufelvorformlings 103 in einem Ofen 109 (Schritt 104) auf.
Das Verfahren 100 weist beliebige geeignete zusätzliche Schritte vor oder nach dem Positionieren des Einsatzes 107 in dem Schaufelvorformling 103 (Schritt 102) und/oder dem Positionieren des Schaufelvorformlings 103 in dem Ofen 109 (Schritt 104) auf. Das Verfahren 100 weist ein Ausbilden (Schritt 110) der Turbinenschaufel 115 aus Keramikmatrixverbundwerkstoff aus dem Schaufelvorformling 103 in dem Ofen 109 auf. Das Ausbilden (Schritt 110) weist ein Erwärmung, Zusammenpressen, eine Schmelzinfiltration oder andere geeignete Formgebungstechniken oder deren Kombination auf.
In einer Ausführungsform weist das Ausbilden (Schritt 110) ein Zusammenpressen des Schaufelvorformlings 103 beispielsweise innerhalb des Ofens 109 auf, während der Einsatz 107 innerhalb des Ofens 109 angeordnet ist. Das Zusammenpressen und/oder das Erwärmen werden in einem einzigen Zyklus durchgeführt oder in mehreren Zyklen durchgeführt, wobei in jedem Zyklus andere Abschnitte aushärten gelassen werden oder bestimmte Abschnitte zum Teil in früheren Zyklen ausgehärtet worden sind. In einer Ausführungsform gast das Erwärmen und/oder das Zusammenpressen des Schaufelvorformlings 103 verflüchtigtes Material 111 aus dem Inneren des Schaufelvorformlings aus. Das verflüchtigte Material 111 wird von dem Einsatz 107 absorbiert und/oder durch den Schwalbenschwanzhohlraum 101 ausgegeben.
In einer Ausführungsform weist das Verfahren 100 ein Entfernen (Schritt 106) des Einsatzes 107 nach dem Ausbilden (Schritt 110) der Turbinenschaufel 115 aus Keramikmatrixverbundwerkstoff auf. In einer weiteren Ausführungsform weist das Verfahren 100 ein Positionieren eines sich von dem Einsatz 107 unterscheidenden Materials 113 innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 (Schritt 108) nach dem Entfernen (Schritt 106) des Einsatzes 107 auf. Alternativ weist das Verfahren 100 in einer Ausführungsform die Möglichkeit auf, dass Luft gestattet wird, nach dem Entfernen (Schritt 106) des Einsatzes 107 in dem Schwalbenschwanzhohlraum 101 zu verbleiben.
Der Einsatz 107 weist eine beliebige für die Ausbildung (Schritt 110) geeignete Geometrie auf. Unter Bezugnahme auf 2 weist der Einsatz 107 in einer Ausführungsform einen quaderförmigen Bereich 201 und einen gewinkelten Bereich 203 auf, die eine Stelle 205 ausbilden, die in der Lage ist, sich in den Schaufelhohlraum 101 hinein zu erstrecken, wie z.B. ein dreieckiges Prisma, das eine siebenseitige Geometrie ausbildet, wobei jede Seite eben ist. Unter Bezugnahme auf 3 enthält in einer weiteren Ausführungsform der Einsatz 107 einen ein Gefälle aufweisenden Bereich 301, der beispielsweise einen konkaven Bereich 303 und einen konvexen Bereich 305 aufweist. Unter Bezugnahme auf 4 ist der Einsatz 107 ein rechteckiges Prisma, dem beispielsweise die Stelle 205 fehlt. Andere geeignete Merkmale des Einsatzes 107 umfassen, ohne aber darauf beschränkt zu sein, dass sie ein Quader sind, ein Rhomboid sind, eben sind oder ebenen Abschnitte aufweisen, uneben sind oder unebene Abschnitte aufweisen, eine komplexe Geometrie (eine Geometrie, die nicht durch einen gemeinsamen geometrischen Begriff definiert ist) aufweisen, senkrechte Ecken aufweisen, nicht senkrechte Ecken aufweisen oder deren Kombination. In einer Ausführungsform entsprechen/ähneln eine oder mehrere Oberflächen des Einsatzes 107 mit einem oder mehreren Merkmalen des Schaufelvorformlings 103, wie z.B. die Geometrie des Schwalbenschwanzhohlraums 101 und/oder die Geometrie des Schwalbenschwanzschafts 105.
Der Einsatz 107 wird mithilfe jeder beliebigen geeigneten Technik erzeugt, die in der Lage ist, die gewünschte Geometrie zu erzielen. In einer Ausführungsform wird der Einsatz 107 durch Aufbringen mehrerer Schichten 307 (siehe 3) gefertigt. Zusätzlich oder alternativ wird der Einsatz 107 in einer Ausführungsform durch Gießen, Gießformen, Schäumen, maschinelle Herstellung, Laserdrucken, Stereolithographie oder deren Kombination gefertigt. In einer Ausführungsform wird der Einsatz 107 aus einem Material gefertigt, der es ihm ermöglicht, mit oder ohne Zwischenbehandlungen, wie z.B. Säubern und/oder Erneuern der Oberfläche, wiederverwendet zu werden. Alternativ wird der Einsatz 107 mit dem Schwalbenschwanzhohlraum 101 integral und/oder während des Verfahrens 100 zerstört.
Der Einsatz 107 weist jedes beliebige geeignete Material auf, das mit dem Schaufelvorformling 103 kompatibel ist. In einer Ausführungsform weist der Einsatz 107 eine poröse Substanz, wie z.B. einen Schaumstoff, einen keramischen Schaumstoff, einen Keramikmatrixverbundschaumwerkstoff, ein Schaumstoffmaterial, das Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Borkarbid, Siliziumkarbid, Titandioxid oder eine Kombination von diesen aufweist. Die Porosität ist jede geeignete Porosität, wie z.B. größer als 0%, größer als 5%, größer als 10%, größer als 20%, größer als 40%, zwischen 0% und 5%, zwischen 5% und 10%, zwischen 20% und 40% des Volumens oder jede geeignete Kombination, Unterkombination, ein Bereich oder ein Unterbereich darin.
In einer Ausführungsform wird der Einsatz 107 vor dem Positionieren des Einsatzes 107 innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 (Schritt 102) erzeugt. In einer alternativen Ausführungsform bildet der Schwalbenschwanzhohlraum 101 eine Gussform zur Aufnahme des Materials für den Einsatz 107. Das Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) weist ein Zuführen des Materials für den Einsatz 107 zu dem Schwalbenschwanzhohlraum 101 auf, um den Einsatz 107 innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 auszubilden. Das Zuführen des Materials für den Einsatz 107 weist Füllen, Gießen, Spritzen oder deren Kombination auf, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer Ausführungsform z.B., bei der das Material für den Einsatz 107 eine poröse Substanz aufweist, weist das Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) das Spritzen des Keramikmatrixverbundschaummaterials in den Schwalbenschwanzhohlraum 101 hinein, um den Schwalbenschwanzhohlraum mit dem Keramikmatrixverbundschaummaterial zu füllen. Nach dem Zuführen des Materials für den Einsatz 107 zu dem Schwalbenschwanzhohlraum 101 wird das Material fest werden lassen, um den Einsatz 107 innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 auszubilden.
Das Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) vor dem Ausbilden des Keramikmatrixverbundwerkstoffs 115 (Schritt 110) schafft Vorteile während des Verfahrens 100. In einer Ausführungsform z.B., bei der der Einsatz 107 nach dem Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) aushärten gelassen wird, ermöglicht das Erwärmen und/oder das Zusammenpressen die Ausbildung gleichmäßiger oder im Wesentlichen gleichmäßiger Dicke der Turbinenschaufel 115 aus Keramikmatrixverbundwerkstoff in dem Schwalbenschwanzschaft 105. In einer Ausführungsform, bei der der Einsatz 107 vor dem Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) aushärten gelassen wird, ermöglicht der Einsatz 107, dass eine Vorfertigung des Einsatzes 107 eng überwacht werden kann. In einer Ausführungsform, bei der der Einsatz 107 nach dem Erwärmen und/oder Zusammenpressen zerstört und/oder entfernt wird, kann das Material, das den Schwalbenschwanzhohlraum 101 definiert, inspiziert werden. In einer Ausführungsform ermöglicht das Positionieren des Einsatzes 107 (Schritt 102) eine Schmelzinfiltration zu Bereichen des Schwalbenschwanzschafts 105, die ohne Verwendung des Einsatzes durch andere Techniken die Schmelzinfiltration nicht aufnehmen würden, wodurch es möglich wird, solche Techniken zur Fertigung größerer Komponenten zu verwenden.
Unter Bezugnahme auf 5 befindet sich der Schwalbenschwanzhohlraum 101 des Schaufelvorformlings 103 in einer Ausführungsform im Wesentlichen oder vollständig innerhalb des Schwalbenschwanzschafts 105, und/oder er ist zwischen einer Saugseite 503 und einer Druckseite 505 des Schaufelvorformlings von einem Schaufelhohlraum 501 getrennt. Alternativ ist in einer Ausführungsform der Schaufelvorformling 103 zwischen der Saugseite 503 und der Druckseite 505 massiv.
Unter Bezugnahme auf 6 kann in einer Ausführungsform der Schwalbenschwanzhohlraum 101 des Schaufelvorformlings 103 von Abschnitten 601 des Schwalbenschwanzschafts 105 umschlossen sein, die, wie gezeigt, angepasst werden, um den Einsatz 107 oder jedes beliebige andere geeignete Material, das innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums 101 angeordnet wird, zu umschließen.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, wird von Fachleuten erkannt, dass vielfältige Änderungen vorgenommen und Äquivalente für die Elemente darin eingesetzt werden können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Umfang derselben abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt ist, das als die zur Ausführung dieser Erfindung als am besten angesehene Art offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen einschließt, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
Es sind ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, ein Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff und eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff offenbart. Das Verfahren enthält ein Bereitstellen eines Schaufelvorformlings, der einen Schwalbenschwanzhohlraum aufweist, wobei der Schwalbenschwanzhohlraum von einem Schwalbenschwanzschaft des Schaufelvorformlings umschlossen ist, Positionieren eines Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums, dann Ausbilden der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff in einem Ofen. Der Einsatz weist eine Geometrie auf, die eingerichtet ist, um innerhalb eines Schwalbenschwanzhohlraums der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, eines Schaufelvorformlings oder von beiden eingesetzt zu werden. Der Einsatz ist ein Schaumstoffmaterial oder mehrere Keramikmatrixverbundwerkstofflagen. Die Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff weist einen Schwalbenschwanzschaft und einen Schwalbenschwanzhohlraum auf, der von dem Schwalbenschwanzschaft umschlossen ist. Der Schwalbenschwanzhohlraum ist zur Aufnahme eines Einsatzes eingerichtet und angeordnet.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen eines Schaufelvorformlings, der einen Schwalbenschwanzhohlraum aufweist, wobei der Schwalbenschwanzhohlraum von einem Schwalbenschwanzschaft des Schaufelvorformlings umschlossen ist; Positionieren eines Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums; dann Ausbilden der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff in einem Ofen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner ein Herstellen des Einsatzes vor dem Positionieren des Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums aufweist; oder wobei das Positionieren des Einsatzes innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums ferner ein Zuführen eines Materials für den Einsatz zu dem Schwalbenschwanzhohlraum, dann Setzenlassen des Materials aufweist, um den Einsatz innerhalb des Schwalbenschwanzhohlraums auszubilden.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner ein Entfernen des Einsatzes nach dem Ausbilden aufweist; wobei das Verfahren ferner eines der folgenden aufweisen kann: Positionieren eines Materials in dem Schwalbenschwanzhohlraum nach dem Entfernen des Einsatzes, wobei sich das Material von dem Einsatz unterscheidet; oder nach dem Entfernen des Einsatzes, Gestatten, dass Luft in dem Schwalbenschwanzhohlraum verbleibt, Befördern von Luft durch den Schwalbenschwanzhohlraum oder beides.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner ein Schichten Keramikmatrixverbundwerkstofflagen aufweist, um den Einsatz auszubilden.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einsatz ein wiederverwendeter Einsatz ist; oder das Erwärmen in dem Ofen den Einsatz zerstört; oder das Erwärmen in dem Ofen eine Schmelzinfiltration aus dem Einsatz zu dem Schwalbenschwanzschaft auslöst und die Positionierung eine Schmelzinfiltration zu Bereichen des Schwalbenschwanzschafts ermöglicht, die ohne die Verwendung des Einsatzes durch andere Techniken die Schmelzinfiltration nicht empfangen würden.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einsatz eine Stelle aufweist, die sich in den Schwalbenschwanzhohlraum hinein erstreckt; oder wobei der Einsatz frei von einer Stelle ist, die sich in den Schwalbenschwanzhohlraum hinein erstreckt.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, das ferner wenigstens eines aufweist von: Zusammenpressen der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff mit dem in dem Schwalbenschwanzhohlraum angeordneten Einsatz; und/oder Ausgasen der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff mit dem in dem Schwalbenschwanzhohlraum angeordneten Einsatz.
Verfahren gemäß einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einsatz ein Schaumstoffmaterial aufweist; wobei das Schaumstoffmaterial vorzugsweise eine Porosität aufweist, die größer als 0% des Volumens ist.
Einsatz für eine Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, der aufweist: eine Geometrie, die eingerichtet ist, um innerhalb eines Schwalbenschwanzhohlraums der Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, eines Schaufelvorformlings oder beider eingesetzt zu werden; wobei der Einsatz Schaumstoffmaterial oder mehrere Keramikmatrixverbundwerkstofflagen ist.
Turbinenschaufel aus Keramikmatrixverbundwerkstoff, die aufweist: einen Schwalbenschwanzschaft; und einen Schwalbenschwanzhohlraum, der von dem Schwalbenschwanzschaft umschlossen ist; wobei der Schwalbenschwanzhohlraum zur Aufnahme eines Einsatzes eingerichtet und angeordnet ist.