DE102014220362A1

DE102014220362A1 - Verschließen von Löchern mittels eines thermischen Spritzverfahrens durch ein Pulvergemisch

Info

Publication number: DE102014220362A1
Application number: DE102014220362.7A
Authority: DE
Inventors: Britta Laux
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-04-14

Abstract

Durch die Verwendung eines Pulvergemisches aus dem Material des Grundwerkstoffs und eines Lots und mittels thermischen Spritzens können großflächig einfach und schnell Löcher verschlossen werden, so dass das Bauteil wieder verwendet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft das Verschließen von Löchern, bei dem ein thermisches Spritzverfahren und ein Pulvergemisch beim Spritzen verwendet wird.
Als Reparaturverfahren zum Verschließen von Rissen und zum Rekonturieren von Turbinenleitschaufeln wird unter anderem das Hochtemperaturlöten eingesetzt, beim dem ein grundwerkstoffähnliches Pulver mit einem Schmelzpunkterniedriger aufgebracht wird. Anschließend werden die Bauteile in einem Hochtemperaturvakuumofen gelötet. Nach dem erneuten Beschichten werden die Löcher mittels eines Lasers wieder geöffnet. Sofern jedoch aufgrund einer höheren thermo-mechanischen Belastung vermehrt Risse im Bereich der Kühlluftlöcher auftreten würden, müssten diese manuell belotet werden, so dass sich im Nachgang unterschiedliche Bedingungen für das erneute Öffnen der Bohrungen ergeben würden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem die Löcher vollständig verschlossen werden können und anschließend neue Bohrungen eingebracht werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen:
1 eine Liste von Superlegierungen
2 schematisch eine Beschichtung.
Die Beschreibung und die Figuren stellen nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.
Es wird vorgeschlagen bei Substraten, die über Risse im Bereich der Kühlluftlöcher verfügen, ein Pulvergemisch aus Lot und Grundwerkstoff, insbesondere mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF) aufzubringen.
Substrate von Turbinenschaufeln oder andere Komponenten von Turbinen weisen Löcher, insbesondere Durchgangslöcher auf, die verschlossen werden sollen, damit sie mit der restlichen Oberfläche neu beschichtet werden können oder um sie zu verschließen, um sie an leicht veränderter Stelle neu zu öffnen bzw. um sie verschlossen zu halten.
Da die mechanischen Eigenschaften der Lot/Grundwerkstoffmischung vergleichbar mit dem Grundwerkstoff sind, besteht nicht mehr die Notwendigkeit, die ursprünglichen Kühlluftlöcher wieder exakt zu treffen. Sofern sich der Verzug der Schaufel im Rahmen hält, kann das Bohrbild analog zu einer neuen Schaufel in das verlötete Substrat eingebracht werden.
Dabei wird zuerst ein Pulvergemisch aus einem Lot und einem Grundwerkstoff der Komponente hergestellt.
Lot bedeutet, dass das Material eine um mindestens 10 Kelvin niedrigere Schmelztemperatur gegenüber dem Grundwerkstoff des Substrats aufweist.
Das Lot weist vorzugsweise Silizium (Si), Bor (B), Mangan (Mn) und/oder Germanium (Ge) auf, deren Anteil vorzugsweise mindestens zweimal so hoch ist wie ein Grundwerkstoff, falls diese aufweisend.
Bei Turbinenkomponenten stellt der Grundwerkstoff eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung dar (1).
Der Anteil des Lots beträgt zwischen 10 Gew.-% und 90 Gew.-% und hängt von der Größe der Löcher und dem Substratmaterial ab.
Durch ein thermisches Spritzverfahren, insbesondere Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), wird das Pulvergemisch 16 aufgeschmolzen und in die Löcher 13 hineingespritzt. Dabei werden vorzugsweise nur die Löcher 13 von einer Düse 10 des thermischen Spritzverfahrens angefahren. Es findet also keine großflächige Verlotung statt (2). Gegebenenfalls ist ein Überarbeiten der Oberfläche 7 notwendig.
Auch ist eine großflächige Bearbeitung der Oberfläche 7 des Substrats 4 möglich.

Claims

Verfahren zum Verschließen von Löchern (13), insbesondere von Durchgangslöchern (13) eines Substrats (4), wobei das Substrat (4) einen Grundwerkstoff aufweist, bei dem zuerst ein Pulvergemisch aus dem Grundwerkstoff und einem Lot bereitgestellt wird, wobei das Lot einen um mindestens 10 Kelvin niedrigeren Schmelzpunkt gegenüber dem Grundwerkstoff aufweist, Verspritzen des Pulvergemisches mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere mittels Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (HVOF), zumindest in die Löcher (13).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Anteil des Lots im Pulvergemisch zwischen 10 Gew.-% und 90 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, bei dem der Grundwerkstoff und das Lot nickel- und/oder kobaltbasiert ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Lot Silizium (Si), Bor (B), Mangan (Mn) und/oder Germanium (Ge) aufweist, deren Anteil vorzugsweise mindestens zweimal so hoch ist wie im Grundwerkstoff, falls der Grundwerkstoff dieses oder diese Elemente aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Düse (10) des thermischen Spritzverfahrens an die Löcher (13) gezielt angefahren wird.