DE102015219360A1

DE102015219360A1 - Auftragen einer Lotschicht mittels eines additiven Fertigungsverfahrens

Info

Publication number: DE102015219360A1
Application number: DE102015219360.8A
Authority: DE
Inventors: Britta Laux; David Rule
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft das Auftragen einer Lotschicht mittels eines additiven Fertigungsverfahrens wie Selektiven Laserschmelzen oder Selektiven Sintern, um zumindest zwei Komponenten miteinander zu fügen.

Description

Die Erfindung betrifft das Auftragen einer Lotschicht mittels eines additiven Fertigungsverfahrens wie Selektiven Laserschmelzen oder Selektiven Sintern, um zumindest zwei Komponenten miteinander zu fügen.
Zwei Komponenten können zu einem Bauteil gefügt werden, indem eine Lotschicht zwischen ihnen aufgebracht wird, wobei bei entsprechenden Temperaturbehandlungen die zwei Komponenten miteinander gefügt werden.
Ebenso ist bekannt die Verwendung von PSP-Elementen (PreSintered Preform), also vorgesinterten Vorformen, die eine Mischung aus einem Lotmaterial und einem Basismaterial aufweisen, also zwei Materialien die unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen, wobei das PSP-Element wiederrum mit einer Lotschicht auf ein Substrat aufgebracht wird.
Diese manuelle Vorgehensweise ist relativ zeitaufwändig und damit teuer.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem oben genanntes Problem gelöst wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.
In den Unteransprüchen sind weiter vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen
1 ein zu reparierendes Bauteil,
2 ein PSP-Element gemäß der Erfindung,
3 ein PSP-Element gemäß 2 in Kombination mit einem Bauteil gemäß 1,
4 das erfindungsgemäße Fügen von zwei Komponenten,
5 das erfindungsgemäße Aufbringen eines PSP-Elements auf ein Bauteil.
Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Die 1 zeigt ein Bauteil 1‘, das ein Substrat 4 aufweist. Das Substrat 4 (3, 4, 5) ist vorzugsweise metallisch und weist bei Hochtemperaturbauteilen, insbesondere Turbinenbauteilen, eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung auf. Das Bauteil 1‘ weist eine Stelle 7 auf, auf der Material aufgetragen werden soll. Die Stelle 7 stellt einen ausgearbeiteten Defekt dar oder ist Teil eines hybriden Neubauteils (4, 5). Dies kann mittels eines PSP-Elements 10 (2, 5) erfolgen.
In 2 ist ein PSP-Element 10 dargestellt, das mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wurde. Ein PSP-Element wird auch oft als PSP-Blech bezeichnet. Das PSP-Element 10 weist ebenfalls ein PSP-Substrat 13 aus einer Mischung von einem Basismaterial und einem Lotmaterial auf. Das PSP-Substrat 13 ist insbesondere auch mittels eines Additiven Fertigungsverfahren hergestellt. Das Lotmaterial hat eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur als das Basismaterial. Das Basismaterial ist ähnlich oder angepasst dem Substrat 4 (3, 4, 5) des Bauteils 1‘, 1‘‘, 1‘‘‘, 1 ^IV, auf das es aufgebracht werden soll.
Auf dem PSP-Substrat 13 des PSP-Elements 10 ist eine Lotschicht 16 aufgebracht. Die Lotschicht 16 bzw. das Material der Lotschicht 16 hat eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur als das Material des Substrats 13 des PSP-Elements 10. Das Material der Lotschicht 16 kann dem Lotmaterial des PSP-Substrats 13 entsprechen.
Die Lotschicht 16 ist mittels eines Additiven Fertigungsverfahrens aufgebracht bzw. hergestellt.
In 3 wird gezeigt, wie ein PSP-Element 10 gemäß 2 mit einem zu reparierenden Bauteil 1‘ gemäß 1 zusammengefügt wird. Auf die Stelle 7 (1) wird nun das PSP-Element 10 mit der Lotschicht 16 auf die Oberfläche des Substrats 4‘‘‘ aufgebracht und bekannterweise miteinander verlötet, so dass ein repariertes Bauteil 1‘‘ entsteht.
In 4 ist ein weiteres Anwendungsbeispiel gezeigt, bei dem auf zumindest einer von zwei miteinander zu fügenden Komponenten 19, 25 eine Lotschicht 22 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens aufgebracht wird, bevor die zwei Komponenten 19, 25 über ein Lötverfahren zu einem Bauteil 1‘‘‘ zusammengefügt werden. Die Lotschicht 16 bzw. das Material der Lotschicht 16 hat eine um mindestens 10K niedrigere Schmelztemperatur als das Material des Substrats 13 des PSP-Elements 10.
In 5 wird ebenfalls ein Bauteil 1 ^IV repariert, bei dem eine Lotschicht 28 mittels eines additiven Fertigungsverfahrens direkt auf das zu reparierende Substrat 4 ^IV an der Stelle 7 aufgebracht wird.
Dann wird ein PSP-Element 31 wie aus dem Stand der Technik bekannt, zur Auflage auf die Lotschicht 28 gebracht und mit dem Substrat 4 gefügt. Das PSP-Element 31 ist aufgebaut wie das PSP-Substrat 13 des PSP-Elements 10 gemäß 2.
Als additive Fertigungsverfahren stehen das selektive Laserschmelzen, selektives Laserauftragen oder selektives Sintern zur Verfügung.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines zweikomponentigen Bauteils (10, 1‘‘, 1‘‘‘, 1 ^IV), bei dem eine Lotschicht (16, 22, 28) zum Löten auf zumindest eine Komponente (4 ^IV, 13, 19) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens aufgetragen wird, wobei das Material der Lotschicht (16, 22, 28) einen um mindestens 10K niedrigeren Schmelzpunkt aufweist als ein Substrat (4, 13, 4‘‘‘, 19, 25, 4 ^IV) des Bauteils (10, 1‘‘, 1‘‘‘, 1 ^IV).
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Lotschicht (16) direkt auf ein PSP-Substrat (13) eines PSP-Elements (10) aufgetragen wird, insbesondere bei dem auch das PSP-Substrat (13) des PSP-Elements (10) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt wird, wobei das PSP-Substrat (13) des PSP-Elements (10) eine gesinterte Form aus zwei verschiedenen Pulvermaterialien darstellt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein PSP-Element (10) ausweisend eine Lotschicht (16) auf eine Stelle (7) eines Substrats (4‘‘‘) aufgebracht wird und PSP-Element (10) und Substrat (4‘‘‘) miteinander gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Lotschicht (28) auf eine zu reparierende Stelle (7 ^IV) eines Substrats (4 ^IV) eines Bauteils (1 ^IV) aufgebracht wird und bei dem eine zu fügende Komponente, insbesondere ein PSP-Element (31), insbesondere ohne Lotschicht, auf die Lotschicht (28) des Substrats (4 ^IV) aufgebracht wird und miteinander gefügt werden.