DE102016211397A1

DE102016211397A1 - Masking device and method for producing a masking device for partially covering a component

Info

Publication number: DE102016211397A1
Application number: DE102016211397.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Hertter; Nicole JAKIMOV; Ralf Stolle; Stefan Herbst; Stefan Schneiderbanger; Philipp Utz; Robert Winsy; Josef Lachner; Andreas Kähny; Thomas Kaltenecker; Johann Eschenlohr; Achim Meier; Alexander SCHARF; Josef Güll
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2016-06-24
Filing date: 2016-06-24
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Maskierungseinrichtung (12) zum partiellen Abdecken eines mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens zu bearbeitenden Bauteils (11) einer Strömungsmaschine, wobei die Maskierungseinrichtung (12) einen Körper aufweist, der in einer Montagestellung der Maskierungseinrichtung (12) unter plastischer Verformung an einem abzudeckenden Oberflächenbereich des Bauteils (11) anordenbar und kraftschlüssig am Bauteil (11) festlegbar ist, wobei wenigstens ein Querschnittsprofil des Körpers derart ausgebildet ist, dass der Körper zumindest in der Montagestellung wenigstens eine Abrisskante (14) bildet, mittels welcher ein vorbestimmter Oberflächenbereich des Bauteils (11) gegenüber einem in einem vorbestimmten Beaufschlagungswinkel (β) auf das Bauteil (11) gerichteten Strahl- und/oder Beschichtungsmedium (22) abgeschattet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Maskierungseinrichtung (12) sowie ein Bearbeitungssystem (10) mit einer Maskierungseinrichtung (12).The invention relates to a masking device (12) for partially covering a component (11) of a turbomachine to be machined by means of a surface treatment method, wherein the masking device (12) has a body which in a mounting position of the masking device (12) is plastically deformed on a surface region to be covered at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body forms at least one tear-off edge (14), at least in the assembly position, by means of which a predetermined surface area of the component (11 ) is shaded against a beam and / or coating medium (22) directed onto the component (11) at a predetermined loading angle (β). The invention further relates to a method for producing a masking device (12) and a processing system (10) with a masking device (12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Maskierungseinrichtung zum partiellen Abdecken eines mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens zu bearbeitenden Bauteils einer Strömungsmaschine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen einer Maskierungseinrichtung sowie ein Bearbeitungssystem zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Oberflächenbereich eines Bauteils.The invention relates to a masking device for partially covering a component of a turbomachine to be machined by means of a surface treatment method. The invention further relates to a method for producing a masking device and to a machining system for the surface treatment of at least one surface region of a component.

Bei der Bearbeitung verschiedener Bauteile von Strömungsmaschinen, beispielsweise von Dichtfins an Turbinenschaufeln mit komplizierter Deckband-Geometrie, ist es häufig erforderlich, bestimmte Bauteilbereiche abzudecken bzw. zu maskieren. Beispielsweise sollen durch ein thermisches Spritzverfahren nur zu bearbeitende Bauteilbereiche beschichtet werden, während nicht zu bearbeitende Bauteilbereiche nicht mitbeschichtet werden sollen. Analog sollen beim Strahlen mit Strahlmittel in der Regel nur bestimmte Bauteilbereiche oberflächenbehandelt werden, während andere Bauteilbereiche unverändert bleiben sollen. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Maskierungselemente zum spezifischen Abdecken von entsprechenden Bauteilbereichen eines Bauteils oder einer Bauteilgruppe bekannt. Üblicherweise werden zum Maskieren Klebebänder (Tapes) verwendet. Obwohl diese Klebebänder kostengünstig sind, haben sie zahlreiche Nachteile. Da die Klebebänder mit der Hand aufgebracht werden müssen, variiert der Abdeckbereich von Bauteil zu Bauteil, so dass größere Toleranzbereiche bei der Bearbeitung vorgesehen werden müssen. Auch das Abdecken großer Flächen ist sehr zeitaufwendig und kann bei großen oder komplex geformten Bauteilen bis zu einem Tag dauern. Weiterhin ist das anschließende Versäubern der Bauteile, die mit Tapes abgedeckt wurden, sehr zeitaufwendig und kann bei großen und komplex geformten Bauteilen einen weiteren Tag in Anspruch nehmen. Werden bestimmte Bauteilbereiche mit einem Tape abgedeckt, entsteht im Rahmen von Beschichtungsverfahren am Übergangsbereich zwischen Tape und Beschichtungsbereich häufig Materialanhäufungen. Die Materialanhäufungen können beim Entfernen des Tapes abplatzen, wodurch der Beschichtungsbereich unter Umständen eine Fehlstelle aufweist. Die Fehlstelle muss dann aufwendig über eine Konzession abgenommen bzw. nachbearbeitet werden. Außerdem ist bei der Verwendung von Tapes eine geforderte Schichtdickenverteilung nur schwer einzuhalten. Alternativ offenbart die EP 1 048 389 A2 eine Abdeckung für eine Bauteiloberfläche als Schutz gegen heiße Metallspritzer bei der Bearbeitung des Bauteils, die vor der Bearbeitung unter Klebung stoffschlüssig am Bauteil festgelegt wird.When machining various components of turbomachines, for example, sealing fins on turbine blades with complicated shroud geometry, it is often necessary to cover or mask certain component areas. For example, to be coated by a thermal spraying process only to be machined component areas, while not to be processed component areas should not be coated. Similarly, when blasting with blasting material, only certain component areas are usually to be surface-treated, while other component areas are to remain unchanged. The prior art discloses various methods and masking elements for specifically covering corresponding component regions of a component or a component group. Usually tapes are used for masking. Although these tapes are inexpensive, they have numerous disadvantages. Since the tapes must be applied by hand, the coverage varies from component to component, so that larger tolerance ranges must be provided during processing. Even covering large areas is very time consuming and can take up to a day for large or complex shaped components. Furthermore, the subsequent overcasting of the components covered with tapes is very time consuming and can take another day for large and complex shaped components. If certain component areas are covered with a tape, accumulations of material frequently occur in the context of coating processes at the transition area between the tape and the coating area. The accumulations of material may flake off when the tape is removed, as a result of which the coating area may have a defect. The defect then has to be taken over consuming or reworked through a concession. In addition, when using tapes, a required layer thickness distribution is difficult to maintain. Alternatively, the EP 1 048 389 A2 a cover for a component surface as protection against hot metal spatter during the machining of the component, which is determined before machining under adhesion materially on the component.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maskierungseinrichtung zu schaffen, welche eine schnelle und zuverlässige Abdeckung von nicht zu bearbeitenden Bereichen eines zu bearbeitenden Bauteils sowie eine präzise Oberflächenbearbeitung des Bauteils ermöglicht und sich schnell und rückstandsfrei entfernen lässt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Maskierungseinrichtung sowie ein Bearbeitungssystem zur entsprechend verbesserten Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Oberflächenbereich eines Bauteils anzugeben.Object of the present invention is to provide a masking device, which allows a fast and reliable coverage of non-machinable areas of a component to be machined and a precise surface processing of the component and can be removed quickly and without residue. Another object of the invention is to provide a method for producing such a masking device and a processing system for the correspondingly improved surface processing of at least one surface region of a component.

Die Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Maskierungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 7 zum Herstellen einer Maskierungseinrichtung sowie durch ein Bearbeitungssystem gemäß Patentanspruch 11 zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Oberflächenbereichs eines Bauteils gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte und umgekehrt anzusehen sind.The objects are achieved according to the invention by a masking device having the features of patent claim 1, a method according to claim 7 for producing a masking device and by a machining system according to patent claim 11 for the surface treatment of at least one surface region of a component. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of each invention aspect are to be regarded as advantageous embodiments of the other aspects of the invention and vice versa.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Maskierungseinrichtung zum partiellen Abdecken eines mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens zu bearbeitenden Bauteils einer Strömungsmaschine, wobei die Maskierungseinrichtung erfindungsgemäß einen Körper aufweist, der in einer Montagestellung der Maskierungseinrichtung unter plastischer Verformung an einem abzudeckenden Oberflächenbereich des Bauteils anordenbar und kraftschlüssig am Bauteil festlegbar ist, wobei wenigstens ein Querschnittsprofil des Körpers derart ausgebildet ist, dass der Körper zumindest in der Montagestellung wenigstens eine Abrisskante bildet, mittels welcher ein vorbestimmter Oberflächenbereich des Bauteils gegenüber einem in einem vorbestimmten Beaufschlagungswinkel auf das Bauteil gerichteten Strahl- und/oder Beschichtungsmedium abgeschattet wird. Die erfindungsgemäße Maskierungseinrichtung eignet sich damit zur schnellen und zuverlässigen Abdeckung von nicht zu bearbeitenden Bereichen eines zu bearbeitenden Bauteils und lässt sich nach der Bearbeitung ebenso schnell und rückstandsfrei wieder vom Bauteil entfernen, da mit Hilfe der plastischen Verformung des Körpers lediglich ein Kraftschluss herzustellen bzw. zu lösen ist. Eine stoffschlüssige Verbindung ist demgegenüber nicht erforderlich. Damit ist eine Maskierung von nicht zu bearbeitenden Bauteilbereichen innerhalb von sehr kurzer Zeit möglich, da die Maskierungseinrichtung zur Montage lediglich mit einem definierten Spannungszustand „aufgespannt” werden muss. Zusätzlich kann die Maskierungseinrichtung entsprechend einfach demontiert, mehrfach wiederverwendet und reproduzierbar am jeweils zu bearbeitenden Bauteil angeordnet werden, wodurch die Bearbeitungstoleranzen vorteilhaft gesenkt werden können. Weiterhin ermöglicht die Maskierungseinrichtung eine präzise Oberflächenbearbeitung des Bauteils, da nicht zu bearbeitende Oberflächenbereiche zuverlässig maskiert und zu bearbeitende Oberflächenbereiche freigelassen werden, während insbesondere Übergangsbereiche zwischen den zu bearbeitenden und den nicht zu bearbeitenden Oberflächenbereichen mit Hilfe der Abrisskante gezielt abgeschattet werden, so dass ein definierter Übergang zwischen dem bearbeiteten und dem abgedeckten Oberflächenbereich realisiert werden kann. Weiterhin kann mit Hilfe der Abrisskante im Fall einer Beschichtung die Schichtdickenverteilung und die Schichtqualität im Beschichtungsbereich gezielt beeinflusst werden. Dabei können grundsätzlich natürlich auch mehrere Abrisskanten pro Körper bzw. pro Maskierungseinrichtung vorgesehen sein. Durch die kraftschlüssige Verbindung wird insbesondere auch das sogenannte Flattern durch Beaufschlagung mit einem großen Gasmassenfluss, beispielsweise während eines Beschichtungsvorgangs, zuverlässig vermieden. Dies vermeidet Nacharbeit bzw. Ausschuss, da nicht zu bearbeitende Bauteilbereiche auch unter solchen Bedingungen zuverlässig abgedeckt werden.A first aspect of the invention relates to a masking device for partially covering a component of a turbomachine to be machined by means of a surface treatment method, wherein the masking device has a body that can be fixed to the component in a mounting position of the masking device with plastic deformation on a surface region of the component to be covered is, wherein at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body forms at least in the mounting position at least one tear-off edge, by means of which a predetermined surface area of the component is shadowed against a directed at a predetermined loading angle on the component beam and / or coating medium. The masking device according to the invention is thus suitable for fast and reliable coverage of non-machinable areas of a component to be machined and can be removed just as quickly and without residue back from the component after processing, since with the help of the plastic deformation of the body only produce a positive connection or to solve is. A cohesive connection is not required in contrast. This masking of non-machinable component areas within a very short time is possible because the masking device must be "spanned" for mounting only with a defined state of stress. In addition, the masking device can be correspondingly easily dismantled, multiple times reused and reproducibly arranged on each component to be machined, whereby the machining tolerances can be advantageously reduced. Furthermore, the masking device enables a precise surface treatment of the component, since surface areas not to be processed are reliably masked and surface areas to be processed are released, while in particular transition areas between the surface areas to be processed and the surface areas not to be processed are deliberately shaded with the help of the tear-off edge, so that a defined transition between the machined and covered surface area can be realized. Furthermore, with the help of the tear-off edge in the case of a coating, the layer thickness distribution and the layer quality in the coating area can be influenced in a targeted manner. In principle, of course, several demolition edges per body or per masking device can be provided. Due to the frictional connection, the so-called fluttering, in particular, is also reliably prevented by exposure to a large gas mass flow, for example during a coating process. This avoids rework or rejects, since non-machinable component areas are reliably covered even under such conditions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Körper aus einem silikonhaltigen Material. Da silikonhaltige Materialien einen vergleichsweise hohen Reibungskoeffizienten und einen vergleichsweise geringen thermischen Ausdehnungskoeffizient besitzen, liegen sie auch unter relativ hohen Temperaturen prozesssicher am Bauteil an. Zudem werden Rückstände von Klebemitteln und dergleichen am Bauteil vermieden, die ansonsten aufwändig entfernt werden müssen und gegebenenfalls sogar die Bauteiloberfläche schädigen können. Damit ist nach dem Bearbeiten kein Versäubern mehr notwendig. Weiterhin halten silikonhaltige Werkstoffe gängigen Bearbeitungsverfahren, beispielsweise Abrasiv-Strahlen mit Korund, stand und beeinflussen die Schichtqualität von bereits beschichteten Oberflächen nicht. Als silikonhaltiges Material kann beispielsweise ein Silikonkautschuk, insbesondere ein kalt- und/oder heißvernetzter Silikonkautschuk verwendet werden. Hierdurch werden einerseits das beschädigungsfreie Anordnen und beschädigungs- und rückstandslose Entfernen der Maskierungseinrichtung erleichtert, da dieses Material elastisch verformbar ist und sich automatisch an die Außenkontur des Bauteils anpassen kann. Zusätzlich hält die Maskierungseinrichtung hierdurch auch abrasiv wirkenden Strahlmedien wie beispielsweise Al₂O₃ zuverlässig und dauerhaft stand, da sich diese silikonhaltigen Materialien elastisch bzw. plastisch verformen lassen. Insbesondere heißvernetzte Silikonkautschuke (HTV-Silikon) weisen zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit auf.In an advantageous embodiment of the invention, the body consists of a silicone-containing material. Since silicone-containing materials have a comparatively high coefficient of friction and a comparatively low coefficient of thermal expansion, they are reliably applied to the component even at relatively high temperatures. In addition, residues of adhesives and the like are avoided on the component, which otherwise have to be removed consuming and possibly even damage the component surface. This eliminates the need for serging after editing. Furthermore, silicone-containing materials hold common machining methods, such as abrasive corundum, and did not affect the coating quality of already coated surfaces. As a silicone-containing material, for example, a silicone rubber, in particular a cold and / or hot crosslinked silicone rubber can be used. As a result, on the one hand the damage-free placement and damage and residue-free removal of the masking device are facilitated because this material is elastically deformable and can automatically adapt to the outer contour of the component. In addition, the masking device thereby reliably and permanently withstands abrasive media such as Al ₂ O ₃ , since these silicone-containing materials can be elastically or plastically deformed. In particular, hot crosslinked silicone rubbers (HTV silicone) also have a high temperature resistance.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das silikonhaltige Material eine Zugfestigkeit gemäß DIN 53504 von mindestens 7,5 N/mm², also beispielsweise von 7,5 N/mm², 8,0 N/mm², 8,5 N/mm², 9,0 N/mm², 9,5 N/mm², 10,0 N/mm², 10,5 N/mm², 11,0 N/mm², 11,5 N/mm², 12,0 N/mm², 12,5 N/mm², 13,0 N/mm², 13,5 N/mm², 14,0 N/mm², 14,5 N/mm², 15,0 N/mm² oder mehr, und/oder eine Reißdehnung gemäß DIN 53504 von mindestens 500%, also beispielsweise von 500%, 510%, 520%, 530%, 540%, 550%, 560%, 570%, 580%, 590%, 600%, 610%, 620%, 630%, 640%, 650%, 660%, 670%, 680%, 690%, 700%, 710%, 720%, 730%, 740%, 750%, 760%, 770%, 780%, 790%, 800% oder mehr, und/oder eine Weiterreißfestigkeit gemäß ASTM 6243 von mindestens 17 N/mm², also beispielsweise von 17,0 N/mm², 17,1 N/mm², 17,2 N/mm², 17,3 N/mm², 17,4 N/mm², 17,5 N/mm², 17,6 N/mm², 17,7 N/mm², 17,8 N/mm², 17,9 N/mm², 18,0 N/mm², 18,1 N/mm², 18,2 N/mm², 18,3 N/mm², 18,4 N/mm², 18,5 N/mm², 18,6 N/mm², 18,7 N/mm², 18,8 N/mm², 18,9 N/mm², 19,0 N/mm², 19,1 N/mm², 19,2 N/mm², 19,3 N/mm², 19,4 N/mm², 19,5 N/mm², 19,6 N/mm², 19,7 N/mm², 19,8 N/mm², 19,9 N/mm² oder mehr, und/oder eine Hitzebeständigkeit in Heißluft von mindestens 230°C, also beispielsweise von 230°C, 235°C, 240°C, 245°C, 250°C, 255°C, 260°C, 265°C, 270°C, 275°C, 280°C oder mehr, und/oder eine Shore-Härte gemäß DIN 53505 von mindestens 60 ± 5, also beispielsweise von 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 oder 65, aufweist. Hierdurch wird eine zuverlässige und prozesssichere Anordnung der Maskierungseinrichtung am Bauteil sichergestellt.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the silicone-containing material according to a tensile strength DIN 53504 of at least 7.5 N / mm ² , for example of 7.5 N / mm ² , 8.0 N / mm ² , 8.5 N / mm ² , 9.0 N / mm ² , 9.5 N / mm ² , 10.0 N / mm ² , 10.5 N / mm ² , 11.0 N / mm ² , 11.5 N / mm ² , 12.0 N / mm ² , 12.5 N / mm ² , 13.0 N / mm ² , 13.5 N / mm ² , 14.0 N / mm ² , 14.5 N / mm ² , 15.0 N / mm ² or more, and / or an elongation at break according to DIN 53504 of at least 500%, for example of 500%, 510%, 520%, 530%, 540%, 550%, 560%, 570%, 580%, 590%, 600%, 610%, 620%, 630%, 640%, 650%, 660%, 670%, 680%, 690%, 700%, 710%, 720%, 730%, 740%, 750%, 760%, 770%, 780%, 790%, 800% or more, and / or a tear strength according to ASTM 6243 of at least 17 N / mm ² , for example, 17.0 N / mm ² , 17.1 N / mm ² , 17.2 N / mm ² , 17.3 N / mm ² , 17.4 N / mm ² , 17.5 N / mm ² , 17.6 N / mm ² , 17.7 N / mm ² , 17.8 N / mm ² , 17.9 N / mm ² , 18.0 N / mm ² , 18 , 1 N / mm ² , 18.2 N / mm ² , 18.3 N / mm ² , 18.4 N / mm ² , 18.5 N / mm ² , 18.6 N / mm ² , 18.7 N / mm ² , 18.8 N / mm ² , 18.9 N / mm ² , 19.0 N / mm ² , 19.1 N / mm ² , 19.2 N / mm ² , 19.3 N / mm ² , 19.4 N / mm ² , 19.5 N / mm ² , 19.6 N / mm ² , 19.7 N / mm ² , 19.8 N / mm ² , 19.9 N / mm ² or more, and / or heat resistance in hot air of at least 230 ° C, eg 230 ° C, 235 ° C, 240 ° C, 245 ° C, 250 ° C, 255 ° C, 260 ° C, 265 ° C , 270 ° C, 275 ° C, 280 ° C or more, and / or a Shore hardness according to DIN 53505 of at least 60 ± 5, for example 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64 or 65. This ensures a reliable and process-safe arrangement of the masking device on the component.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das silikonhaltige Material vollständig vernetzt ist und/oder weniger als 1 Gew.-% migrierende Bestandteile enthält. Vorzugsweise ist das silikonhaltige Material frei von migrierenden Bestandteilen. Dies stellt sicher, dass keine Verbindungen wie beispielsweise unvernetzte Monomere, Öle, Hilfsmittel oder dergleichen aus dem Körper austreten und die Oberfläche des Bauteils kontaminieren. Dementsprechend kann die Maskierungseinrichtung ohne nachträgliches Versäubern des Bauteils entfernt werden.Further advantages result if the silicone-containing material is completely crosslinked and / or contains less than 1% by weight of migrating constituents. Preferably, the silicone-containing material is free of migrating constituents. This ensures that no compounds such as uncrosslinked monomers, oils, adjuvants or the like escape from the body and contaminate the surface of the component. Accordingly, the masking device can be removed without subsequent overcasting of the component.

Eine einfache Anordnung der Maskierungseinrichtung wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Körper ringförmig ist. Dies erlaubt eine einfache Anordnung um den gesamten Umfang des zu maskierenden Bauteils. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass der Körper zumindest bereichsweise mit einem gleitreibungsverändernden Material, insbesondere mit einem feinkörnigen Material aus der Gruppe Talk, Korund, Mehl und/oder Sand beschichtet ist. Eine solche Beschichtung oder Benetzung des Körpers ist beispielsweise von Vorteil, wenn die Reibung zwischen dem Körper und dem zu bearbeitenden Bauteil zu groß ist, um die Maskierungseinrichtung bequem zu positionieren. Dies kann der Fall sein, wenn die Maskierungseinrichtung mit einem hohen Spannungszustand montiert werden soll, um Flattern zu verhindern. Ebenso wird durch eine derartige Beschichtung bzw. Benetzung ein Verkleben der Maskierungseinrichtung beim Transport oder der Lagerung verhindert. Vorzugsweise ist das gleitreibungsverändernde Material derart auszuwählen, dass es in der Montagestellung die Oberfläche des Bauteils nicht beschädigt bzw. nicht mit der Oberfläche reagiert und die Oberfläche nicht verunreinigt, um eine reduzierte Anbindung einer auf die Oberfläche aufzubringenden Beschichtung zu vermeiden.A simple arrangement of the masking device is achieved in a further embodiment of the invention in that the body is annular. This allows a simple arrangement around the entire circumference of the component to be masked. Alternatively or additionally, it is provided that the body is at least partially coated with a friction friction-changing material, in particular with a fine-grained material from the group talc, corundum, flour and / or sand. Such a coating or wetting of the body is for example advantageous if the friction between the body and the component to be machined is large to conveniently position the masking device. This may be the case if the masking device is to be mounted with a high voltage state in order to prevent fluttering. Likewise, adhesion of the masking device during transport or storage is prevented by such a coating or wetting. Preferably, the friction-friction-changing material is to be selected such that it does not damage the surface of the component in the assembly position or does not react with the surface and does not contaminate the surface in order to avoid a reduced binding of a coating to be applied to the surface.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn das wenigstens eine Querschnittsprofil des Körpers derart ausgebildet ist, dass der Körper zumindest in der Montagestellung wenigstens eine Abschirmkontur bildet, mittels welcher ein Abprallen von auftreffendem Strahl- und/oder Beschichtungsmedium verringerbar ist. Abpraller sind Spritzpartikel, die im Rahmen von Oberflächenbehandlungsverfahren vom Bauteil, von der Maskierungseinrichtung oder einer Bearbeitungsvorrichtung abprallen und von dort aus in den Beschichtungsbereich reflektiert und gegebenenfalls in eine Beschichtung des Bauteils eingebaut werden. Da die Spritzpartikel bereits abgekühlt und/oder oxidiert sind, weisen Abpraller keine gute Bindung zum umliegenden Material der Beschichtung auf, wodurch die Schichtkohäsion geringer wird. Ebenso können unerwünschte Schichtdickenverteilungen und unzureichende Schichtqualitäten auftreten. Dies wird durch die entsprechende Gestaltung des Querschnittsprofil des Körpers vorteilhaft vermieden.Further advantages result if the at least one cross-sectional profile of the body is designed such that the body forms at least one shielding contour, at least in the assembly position, by means of which a rebounding of impinging jet and / or coating medium can be reduced. Rebounds are spray particles which bounce off the component, the masking device or a processing device in the context of surface treatment processes and are reflected from there into the coating region and optionally incorporated into a coating of the component. Since the spray particles are already cooled and / or oxidized, rebounds do not have a good bond to the surrounding material of the coating, whereby the layer cohesion is lower. Likewise, undesirable layer thickness distributions and insufficient layer qualities can occur. This is advantageously avoided by the corresponding design of the cross-sectional profile of the body.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Maskierungseinrichtung zum partiellen Abdecken eines mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens zu bearbeitenden Bauteils einer Strömungsmaschine. Das Verfahren umfasst zumindest die Schritte a) Ermitteln wenigstens eines abzudeckenden Oberflächenbereichs des Bauteils, b) Bestimmen eines Beaufschlagungswinkels, in welchem ein Strahl- und/oder Beschichtungsmedium im Rahmen des Oberflächenbearbeitungsverfahrens auf das Bauteil zu lenken ist, c) Bestimmen wenigstens eines Querschnittsprofils eines Körpers der Maskierungseinrichtung, so dass der Körper zumindest in einer Montagestellung am abzudeckenden Oberflächenbereich des Bauteils wenigstens eine Abrisskante bildet, mittels welcher ein vorbestimmter Oberflächenbereich des Bauteils gegenüber dem im ermittelten Beaufschlagungswinkel auf das Bauteil gerichteten Strahl- und/oder Beschichtungsmedium abzuschatten ist, d) Bestimmen einer gestreckten Länge des Körpers, so dass der aus einem vorbestimmten plastisch verformbaren Material herzustellende Körper in der Montagestellung unter plastischer Verformung am abzudeckenden Oberflächenbereich des Bauteils anordenbar und kraftschlüssig am Bauteil festlegbar ist, und e) Herstellen des Körpers aus dem plastisch verformbaren Material mit dem bestimmten Querschnittsprofil und der bestimmten gestreckten Länge. Dies ermöglicht die Auslegung und Herstellung einer Maskierungseinrichtung, welche eine schnelle und zuverlässige Abdeckung von nicht zu bearbeitenden Bereichen eines zu bearbeitenden Bauteils sowie eine präzise Oberflächenbearbeitung des Bauteils ermöglicht und sich schnell und rückstandsfrei entfernen lässt. Die gestreckte Länge entspricht der ursprünglichen bzw. abgewickelten Länge des Körpers vor seiner Verformung. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.A second aspect of the invention relates to a method for producing a masking device for partially covering a component of a turbomachine to be machined by means of a surface treatment method. The method comprises at least the steps a) determining at least one surface region of the component to be covered, b) determining an application angle in which a blasting and / or coating medium is to be directed onto the component in the course of the surface processing method, c) determining at least one cross-sectional profile of a body the masking device, so that the body forms, at least in a mounting position on the surface area of the component to be covered, at least one tear-off edge, by means of which a predetermined surface area of the component is to be shaded in relation to the beam and / or coating medium directed onto the component in the determined loading angle; elongated length of the body, so that the body to be produced from a predetermined plastically deformable material in the mounting position with plastic deformation on the surface area of the component to be covered can be arranged and force is conclusively fixable on the component, and e) producing the body from the plastically deformable material having the particular cross-sectional profile and the particular elongated length. This allows the design and manufacture of a masking device, which allows a fast and reliable coverage of non-machinable areas of a component to be machined and a precise surface processing of the component and can be removed quickly and without residue. The stretched length corresponds to the original or unwound length of the body before its deformation. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first aspect of the invention, wherein advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Querschnittsprofil und/oder die gestreckte Länge in Abhängigkeit von Materialeigenschaften des zur Herstellung des Körpers verwendeten Materials bestimmt wird. Hierdurch kann die Abdeckcharakteristik und/oder der Kraftschluss bzw. der Spannungszustand des Körpers in der Montagestellung und damit der Halt am Bauteil optimal eingestellt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the cross-sectional profile and / or the extended length is determined as a function of material properties of the material used to produce the body. As a result, the cover characteristic and / or the frictional connection or the state of tension of the body in the assembly position and thus the hold on the component can be optimally adjusted.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Körper ringförmig urgeformt wird oder wenn der Körper zunächst extrudiert und seine Enden anschließend miteinander zum Ring verbunden werden.Further advantages arise when the body is formed into a ring or when the body is first extruded and its ends are then joined together to form the ring.

Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der Körper beispielsweise in einer Gussvorrichtung aus dem plastisch verformbaren Material hergestellt wird, so dass ein geschlossener Ring entsteht. Das Herstellen eines geschlossenen Rings ist in den meisten Fällen zu bevorzugen, da dies eine genauere Einhaltung der gestreckten Länge und damit des Spannungszustands in der Montagestellung ermöglicht. Alternativ kann das plastisch verformbare Material aber auch extrudiert werden, wonach die Enden verklebt oder anderweitig miteinander verbunden werden, um einen Ring zu formen. Andere Herstellungsmethoden sind generell aber ebenfalls denkbar.In other words, it is provided that the body is made, for example, in a casting device of the plastically deformable material, so that a closed ring is formed. The production of a closed ring is to be preferred in most cases, as this allows a more accurate compliance with the stretched length and thus the state of stress in the assembled position. Alternatively, however, the plastically deformable material may be extruded, after which the ends are glued or otherwise bonded together to form a ring. Other manufacturing methods are also generally conceivable.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn der Körper entlang seiner gestreckten Länge ein konstantes Querschnittsprofil aufweist. Hierdurch kann der Körper besonders schnell und einfach am abzudeckenden Bauteilbereich angeordnet werden, da er über seinen gesamten Umfang die gleiche Querschnittskontur besitzt und nicht erst in eine bestimmte Position relativ zum Bauteil gedreht werden muss.Further advantages arise when the body has a constant cross-sectional profile along its extended length. As a result, the body can be arranged particularly quickly and easily on the component area to be covered, since it has the same cross-sectional contour over its entire circumference and does not have to be turned into a specific position relative to the component.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem zur Oberflächenbearbeitung wenigstens eines Oberflächenbereich eines Bauteils, umfassend wenigstens eine Maskierungseinrichtung, die gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildet und/oder durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt erhältlich oder erhalten ist, wobei ein Körper der Maskierungseinrichtung in einer Montagestellung unter plastischer Verformung an einem abzudeckenden Oberflächenbereich des Bauteils angeordnet und kraftschlüssig am Bauteil festgelegt ist, wobei wenigstens ein Querschnittsprofil des Körpers derart ausgebildet ist, dass der Körper in der Montagestellung wenigstens eine Abrisskante bildet, mittels welcher ein vorbestimmter Oberflächenbereich des Bauteils gegenüber einem in einem vorbestimmten Beaufschlagungswinkel auf das Bauteil gerichteten Strahl- und/oder Beschichtungsmedium abgeschattet wird. Das erfindungsgemäße Bearbeitungssystem ermöglicht mit Hilfe der Maskierungseinrichtung eine schnelle und zuverlässige Abdeckung von nicht zu bearbeitenden Bereichen des zu bearbeitenden Bauteils sowie eine präzise Oberflächenbearbeitung des Bauteils, wobei die Maskierungseinrichtung nach Abschluss der Bearbeitung schnell und rückstandsfrei entfernt werden kann. Weitere Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind. A third aspect of the invention relates to a processing system for surface treatment of at least one surface region of a component, comprising at least one masking device formed according to the first aspect of the invention and / or obtainable or obtained by a method according to the second aspect of the invention, wherein a body of the masking device in an assembly position under plastic deformation is arranged on a surface region of the component to be covered and fixed non-positively on the component, wherein at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body in the mounting position forms at least one trailing edge, by means of which a predetermined surface area of the component relative to a predetermined Beaufschlagungswinkel is shadowed on the component directed beam and / or coating medium. The processing system according to the invention allows with the aid of the masking device a fast and reliable covering of non-machinable areas of the component to be machined and a precise surface processing of the component, the masking device can be removed quickly and without residue after completion of processing. Further features and their advantages can be found in the descriptions of the first and second aspect of the invention, with advantageous embodiments of the first and second aspects of the invention to be regarded as advantageous embodiments of the third aspect of the invention and vice versa.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bauteil ein Rotor einer Strömungsmaschine, insbesondere einer thermischen Gasturbine ist und/oder dass der zu bearbeitende Oberflächenbereich des Bauteils wenigstens ein Dichtfin ist. Hierdurch können derartige Bauteile mit komplexen Geometrien, die besonders präzise bearbeitete Oberflächen aufweisen müssen, besonders schnell, einfach und zuverlässig bearbeitet werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the component is a rotor of a turbomachine, in particular a thermal gas turbine and / or that the surface region of the component to be machined is at least one Dichtfin. As a result, such components with complex geometries, which must have particularly precisely machined surfaces, are processed very quickly, easily and reliably.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Abrisskante im montierten Zustand eine höchste Erhebung eines angrenzenden Bauteilbereichs um bis zu 30 mm, überragt oder von der höchsten Erhebung eines angrenzenden Bauteilbereichs um bis zu 30 mm überragt wird. Das heißt, dass der Höhenunterschied zwischen der Abrisskante der Maskierungseinrichtung und einer höchsten Erhebung eines angrenzenden Bauteils betragsmäßig beispielsweise 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm, 27 mm, 28 mm, 29 mm oder 30 mm beträgt. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass die Abrisskante im montierten Zustand in einem Abstand von bis zu 20 mm, also beispielsweise von 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm oder 20 mm von der höchsten Erhebung des angrenzenden Bauteilbereichs beabstandet ist. Hierdurch können Abpraller reduziert, Brückenbildungen zwischen dem Bauteil und der Maskierungseinrichtung verhindert und im Fall von Beschichtungsverfahren geforderte Schichtdickenverteilungen und optimale Schichtstrukturen gewährleistet werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the spoiler edge in the mounted state, a highest elevation of an adjacent component area by up to 30 mm, surmounted or surmounted by the highest elevation of an adjacent component area by up to 30 mm. This means that the difference in height between the trailing edge of the masking device and a highest elevation of an adjacent component amounts to, for example, 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm, 20 mm, 21 mm, 22 mm, 23 mm, 24 mm, 25 mm, 26 mm , 27 mm, 28 mm, 29 mm or 30 mm. Alternatively or additionally, it is provided that the tear-off edge in the mounted state at a distance of up to 20 mm, for example, 0 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 11 mm, 12 mm, 13 mm, 14 mm, 15 mm, 16 mm, 17 mm, 18 mm, 19 mm or 20 mm from the highest elevation of the adjacent component area. As a result, bounces can be reduced, bridging between the component and the masking device can be prevented and, in the case of coating processes, required layer thickness distributions and optimum layer structures can be ensured.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im Bereich der Abrisskante wenigstens eine Schräge vorgesehen ist, welche in der Montagestellung in einem Winkel zu einer Horizontalen des Bauteils angeordnet ist, wobei der Winkel maximal ±20°, also beispielsweise ±0°, ±1°, ±2°, ±3°, ±4°, ±5°, ±6°, ±7°, ±8°, ±9°, ±10°, ±11°, ±12°, ±13°, ±14°, ±15°, ±16°, ±17°, ±18°, ±19° oder ±20° vom Beaufschlagungswinkel abweicht. Dies gewährleistet eine besonders vorteilhafte Abschattung von Bauteilbereichen, die an den oder die zu bearbeitenden Oberflächenbereiche angrenzen. Zusätzlich wird zuverlässig verhindert, dass die Maskierungseinrichtung durch die Krafteinwirkung des Strahl- und/oder Beschichtungsmediums abknickt.In a further advantageous embodiment of the invention it is provided that at least one bevel is provided in the region of the spoiler edge, which is arranged in the mounting position at an angle to a horizontal of the component, the angle being ± 20 °, ie ± 0 °, for example. ± 1, ± 2, ± 3, ± 4, ± 5, ± 6, ± 7, ± 8, ± 9, ± 10, ± 11, ± 12, ± 13 °, ± 14 °, ± 15 °, ± 16 °, ± 17 °, ± 18 °, ± 19 ° or ± 20 ° from the loading angle. This ensures a particularly advantageous shading of component areas which adjoin the surface area or areas to be processed. In addition, it is reliably prevented that the masking device buckles due to the force of the jet and / or coating medium.

Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Maskierungseinrichtung, die gemäß dem ersten Erfindungsaspekt ausgebildet und/oder durch ein Verfahren gemäß dem zweiten Erfindungsaspekt erhältlich oder erhalten ist, zum partiellen Abdecken eines mittels eines Oberflächenbearbeitungsverfahrens zu bearbeitenden Bauteils einer Strömungsmaschine. Die sich hieraus ergebenden Merkmale und deren Vorteile sind den Beschreibungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts zu entnehmen, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen des vierten Erfindungsaspekts und umgekehrt anzusehen sind.A fourth aspect of the invention relates to a use of a masking device, which is formed according to the first aspect of the invention and / or obtainable or obtained by a method according to the second aspect of the invention, for partially covering a component of a turbomachine to be machined by a surface treatment method. The resulting features and their advantages are described in the descriptions of the first and second aspect of the invention, with advantageous embodiments of the first and second aspects of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the fourth aspect of the invention and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Dabei zeigt:Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations without the scope of the invention leave. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. There are also embodiments and feature combinations to be regarded as disclosed, the thus do not have all the features of an originally formulated independent claim. Showing:

1 eine schematische seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems, welches ein zu bearbeitendes Bauteil umfasst, an welchem mehrere Maskierungseinrichtungen zum partiellen Abdecken bestimmter Bauteilbereich befestigt sind; 1 a schematic sectional side view of a processing system according to the invention comprising a component to be machined, to which a plurality of masking means for partially covering certain component area are attached;

2 ein Querschnittsprofil einer der Maskierungseinrichtungen; 2 a cross-sectional profile of one of the masking devices;

3 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Bauteils, an welchem eine alternative Maskierungseinrichtungen befestigt ist; 3 a schematic sectional side view of a component to which an alternative masking means is attached;

4 eine schematische seitliche Schnittansicht eines zu beschichtenden Dichtfins des Bauteils; 4 a schematic sectional side view of a sealing fins to be coated of the component;

5 eine vergrößerte Ansicht des in 3 gezeigten Bereichs V; und 5 an enlarged view of the in 3 shown area V; and

6 eine schematische seitliche Schnittansicht eines Bauteils, an welchem eine alternative Maskierungseinrichtungen befestigt ist. 6 a schematic sectional side view of a component to which an alternative masking devices is attached.

1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems 10, welches ein zu bearbeitendes und vorliegend als rotationssymmetrischer Rotor einer thermischen Gasturbine ausgebildetes Bauteil 11 umfasst, an welchem mehrere Maskierungseinrichtungen 12 zum partiellen Abdecken bestimmter Bauteilbereiche befestigt sind. Der Rotor 11 umfasst mehrere Dichtfins 13, die mittels eines thermischen Spritzverfahrens beschichtet werden sollen und von den Maskierungseinrichtungen 12 nicht bzw. nur partiell abgedeckt bzw. abgeschattet werden. Jede Maskierungseinrichtung 12 besteht aus wenigstens einem Körper aus einem elastisch und plastisch verformbaren Silikon, wobei der Körper unter plastischer Verformung an den jeweils abzudeckenden Oberflächenbereichen des Bauteils 11 angeordnet und kraftschlüssig am Bauteil 11 festgelegt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die meisten Maskierungseinrichtungen 12 ringförmig ausgebildet und können damit auch als Silikonringe bezeichnet werden. Im Unterschied beispielsweise zu stoffschlüssig angeordneten Tapes können die Maskierungseinrichtungen 12 besonders schnell und einfach montiert und demontiert werden. Die Querschnittsprofile der einzelnen Maskierungseinrichtungen 12 sind derart ausgebildet, dass jeder Körper in der Montagestellung eine oder mehrere Abrisskanten 14 (s. 3) bildet, mittels welchen vorbestimmte Oberflächenbereiche des Bauteils 11 gegenüber einem in einem vorbestimmten Beaufschlagungswinkel β auf das Bauteil 11 gerichteten Beschichtungsmedium 22 (s. 5) abgeschattet werden. 1 shows a schematic sectional side view of a processing system according to the invention 10 , which is a component to be machined and in the present case designed as a rotationally symmetrical rotor of a thermal gas turbine 11 comprises, at which a plurality of masking devices 12 are attached to partially cover certain component areas. The rotor 11 includes several sealing fins 13 which are to be coated by a thermal spraying method and by the masking means 12 not or only partially covered or shadowed. Each masking device 12 consists of at least one body made of an elastically and plastically deformable silicone, wherein the body under plastic deformation of the respectively to be covered surface areas of the component 11 arranged and non-positively on the component 11 is fixed. In the embodiment shown, most masking devices 12 ring-shaped and can thus be referred to as silicone rings. In contrast, for example, to cohesively arranged tapes, the masking devices 12 especially quick and easy to assemble and disassemble. The cross-sectional profiles of the individual masking devices 12 are formed such that each body in the mounting position one or more tear edges 14 (S. 3 ) forms, by means of which predetermined surface areas of the component 11 relative to one at a predetermined loading angle β on the component 11 directed coating medium 22 (S. 5 ) are shaded.

Jede Maskierungseinrichtung 12 besitzt dabei definierte Eigenschaften zur gezielten Beugung und Abschattung des Spritzstrahls, so dass Beschichtungen mit definierten Schichtdickenverteilungen und Schichteigenschaften erzeugt werden können. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das Silikon, bei welchem es sich beispielsweise um einen heißvernetzten Silikonkautschuk (HTV-Silikon) handeln kann, definierte Materialeigenschaften besitzt. Diese umfassen eine Zugfestigkeit von mindestens 7,5 N/mm² ( DIN53504 ), eine Reißdehnung von mindestens 500% ( DIN53504 ), eine Weiterreißfestigkeit von mindestens 17 N/mm² ( ASTM 6243 ), eine Hitzebeständigkeit in Heißluft von mindestens 230°C, sowie eine Shore-Härte von 60 ± 5 ( DIN 53505 ). Das Silikon-Material ist vorzugsweise bei einer definierten Temperatur und Zeit auszuhärten, um eine möglichst vollständige Vernetzung des Silikons zu gewährleisten und um auszuschließen, dass der abgedeckte Oberflächenbereich des Bauteils 11 durch nicht vollständig vernetzte Silikonmonomere oder sonstige migrierende Inhaltsstoffe kontaminiert wird, wodurch spätere Beschichtungen möglicherweise nicht mehr oder schlechter haften. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass einzelne oder alle Maskierungseinrichtungen 12 mit Talkum, Al₂O₃, Mehl, Sand oder ähnlichen partikelförmigen Verbindungen benetzt sind, um die Positionierung am Bauteil 11 zu erleichtern und um ein Verkleben bei Transport, Lagerung etc. zu verhindern.Each masking device 12 has defined properties for targeted diffraction and shading of the spray jet, so that coatings with defined layer thickness distributions and layer properties can be produced. For this purpose, it is advantageous if the silicone, which may be, for example, a hot-crosslinked silicone rubber (HTV silicone), has defined material properties. These comprise a tensile strength of at least 7.5 N / mm ² ( DIN53504 ), an elongation at break of at least 500% ( DIN53504 ), a tear strength of at least 17 N / mm ² ( ASTM 6243 ), a heat resistance in hot air of at least 230 ° C, and a Shore hardness of 60 ± 5 ( DIN 53505 ). The silicone material is preferably cured at a defined temperature and time to ensure the most complete possible cross-linking of the silicone and to preclude the covered surface area of the component 11 is contaminated by incompletely crosslinked silicone monomers or other migrating ingredients, which may cause subsequent coatings to no longer adhere or adhere poorly. In addition, it may be provided that individual or all masking devices 12 with talc, Al ₂ O ₃ , flour, sand or similar particulate compounds are wetted to the positioning of the component 11 To facilitate and prevent sticking during transport, storage, etc.

Jede Maskierungseinrichtungen 12 besitzt in Abhängigkeit der Geometrie bzw. Durchmessers des zu maskierenden Bauteilbereichs eine definierte gestreckte Länge zur Einstellung eines definierten Spannungszustandes im aufgespannten Zustand am Bauteil 11, um ein „Flattern” während des Beschichtens zuverlässig zu verhindern.Each masking devices 12 has a defined elongated length for setting a defined stress state in the clamped state on the component as a function of the geometry or diameter of the component region to be masked 11 to reliably prevent "fluttering" during coating.

2 zeigt ein Querschnittsprofil einer der Maskierungseinrichtungen 12. Die Querschnittsgeometrie ist derart gewählt, dass während des thermischen Spritzverfahrens möglichst wenig Abpraller entstehen. Die Maskierungseinrichtungen 12 umfassen hierzu an das Bauteil 11 angepasst Abschirmkonturen 20, die Abrisskanten 14 und Schrägen 15 umfassen, um einerseits bestimmte Bereiche des Bauteils abzudecken oder abzuschatten, und um andererseits Abpraller zu vermeiden. Die Abrisskanten 14 sind dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel für einen Spritz- bzw. Beaufschlagungswinkel β von etwa 90° zur Bauteiloberfläche (hier: Senkrechte I) ausgelegt. Man erkennt, dass sehr hohe Genauigkeitsforderungen an die Geometrie der Maskierungseinrichtungen 12 gestellt werden. 2 shows a cross-sectional profile of one of the masking devices 12 , The cross-sectional geometry is chosen such that as few bounces occur during the thermal spraying process. The masking devices 12 include for this purpose to the component 11 adapted screening contours 20 , the demolition edges 14 and bevels 15 include on the one hand to cover or shade certain areas of the component, and on the other hand to avoid rebound. The demolition edges 14 are in the present embodiment for a spraying or loading angle β of about 90 ° to the component surface (here: vertical I) designed. It can be seen that very high precision demands on the geometry of the masking devices 12 be put.

3 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines rotationssymmetrischen Bauteils 11 eines Flugtriebwerks, an welchem eine alternative Maskierungseinrichtung 12 befestigt ist, die für einen Beaufschlagungswinkel β des auf das Bauteil 11 gerichteten Beschichtungsmediums 22 von etwa 45° bezogen auf eine Horizontale III ausgelegt ist. Man erkennt, dass eine Abrisskante 14 der Maskierungseinrichtung 12 eine Spitze des Dichtfins 13 um einen Abstand b überragt, der zwischen 0 mm und 20 mm betragen kann. Der Abstand h zwischen der Abrisskante 14 und der Spitze des Dichtfins 13 beträgt im vorliegenden Beispiel zwischen 0 mm und 10 mm. Die Maskierungseinrichtung 12 umfasst weiterhin zwei Kanten oder Schrägen 15, die abweisend gegenüber Strahl- und/oder Beschichtungsmedien 22 wirken. Zudem ist das Querschnittsprofil der Maskierungseinrichtung 12 derart ausgebildet, dass mittels der Abschirmkontur 20 in der Montagestellung ein Abprallen von Strahl- und/oder Beschichtungsmedium verringert wird. 3 shows a schematic side sectional view of a rotationally symmetrical component 11 an aircraft engine to which an alternative masking device 12 is attached for an application angle β of the component 11 directed coating medium 22 is designed by about 45 ° relative to a horizontal III. One recognizes that a spoiler lip 14 the masking device 12 a tip of the seal fin 13 surmounted by a distance b, which can be between 0 mm and 20 mm. The distance h between the trailing edge 14 and the tip of the seal fin 13 in the present example is between 0 mm and 10 mm. The masking device 12 further includes two edges or bevels 15 , which repels against blasting and / or coating media 22 Act. In addition, the cross-sectional profile of the masking device 12 formed such that by means of the Abschirmkontur 20 In the mounting position, a rebound of blasting and / or coating medium is reduced.

4 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines zu beschichtenden Dichtfins 13 des Bauteils. Man erkennt, dass der Dichtfin 13 mehrere Bereiche B1–B4 aufweist, die mit Hilfe der Maskierungseinrichtungen 12 spezifisch abgedeckt bzw. freigegeben werden sollen. Der Bereich B1 betrifft insbesondere die Dichtfinspitzen, die entlang einer definierten Länge gestrahlt oder mit einer vorbestimmten Schichtdicke beschichtet werden soll. Die Bereiche B2 bezeichnen die Dichtfinflanke, die ebenfalls entlang einer definierten Länge gestrahlt oder mit einer vorbestimmten Schichtdicke beschichtet werden sollen. Der Bereich B3 kennzeichnet den seitlichen Auslaufbereich der Beschichtung, der optional bearbeitet oder abgeschattet werden soll. Der Bereich B4 kennzeichnet zwingend abzuschattende bzw. zu maskierende Bereiche, die nicht gestrahlt oder beschichtet werden dürfen. 4 shows a schematic side sectional view of a sealing fins to be coated 13 of the component. It can be seen that the sealing fin 13 several areas B1-B4, which by means of the masking devices 12 be specifically covered or released. The region B1 relates in particular to the sealing tip ends, which are to be blasted along a defined length or coated with a predetermined layer thickness. The areas B2 denote the Dichtfinflanke, which should also be blasted along a defined length or coated with a predetermined layer thickness. The area B3 marks the lateral discharge area of the coating, which is to be optionally processed or shaded. The area B4 indicates mandatory areas to be shaded or masked, which must not be blasted or coated.

5 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 3 gezeigten Bereichs V. Man erkennt, dass im Bereich der Abrisskante 14 eine Schräge 15 vorgesehen ist, welche in der Montagestellung in einem Winkel α zur Horizontalen III des Bauteils 11 angeordnet ist, wobei der Winkel α maximal ±20° und vorzugsweise maximal ±10° von demjenigen Beaufschlagungswinkel β abweicht, in dem das Strahl- und/oder Beschichtungsmedium 22 auf die Oberfläche des Bauteils 11 gerichtet ist bzw. auf dieser auftrifft. Hierdurch wird eine Stützwirkung erzielt, die ein Abknicken der Maskierungseinrichtung 12 beim Auftreffen des Strahl- und/oder Beschichtungsmediums 22 verhindert. 5 shows an enlarged view of the in 3 It can be seen that in the area of the spoiler edge 14 a slope 15 is provided, which in the mounting position at an angle α to the horizontal III of the component 11 is arranged, wherein the angle α at most ± 20 ° and preferably at most ± 10 ° from the bias angle β deviates, in which the jet and / or coating medium 22 on the surface of the component 11 is directed or impinges on this. As a result, a supporting effect is achieved, which is a kinking of the masking device 12 upon impact of the blasting and / or coating medium 22 prevented.

6 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht eines rotationssymmetrischen Bauteils 11 eines Flugtriebwerks, an welchem eine alternative Maskierungseinrichtung 12 befestigt ist. Man erkennt, dass der Abstand b im Unterschied zum in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel negativ ist und beispielsweise Werte zwischen –20 mm und 0 mm annimmt, so dass die Spitze des Dichtfins 13 in diesem Beispiel die Maskierungseinrichtung 12 überragt. Dabei kann grundsätzlich vorgesehen sein, dass eine Spitze eines Dichtfins 13 auf der gleichen Höhe wie eine benachbarte Abrisskante 14 der Maskierungseinrichtung 12 ist oder diese überragt (b < 0 mm), während eine andere Spitze eines Dichtfins 13 auf der gleichen Höhe wie eine benachbarte Abrisskante 14 der Maskierungseinrichtung 12 ist oder von dieser überragt wird (b > 0 mm). 6 shows a schematic side sectional view of a rotationally symmetrical component 11 an aircraft engine to which an alternative masking device 12 is attached. It can be seen that the distance b in contrast to in 3 shown embodiment is negative and, for example, values between -20 mm and 0 mm assumes, so that the tip of the sealing fin 13 in this example the masking device 12 surmounted. It can basically be provided that a tip of a sealing fin 13 at the same height as an adjacent spoiler edge 14 the masking device 12 is or surmounted (b <0 mm), while another tip of a sealing fin 13 at the same height as an adjacent spoiler edge 14 the masking device 12 is or is surmounted by this (b> 0 mm).

Zum Auslegen und Herstellen der Maskierungseinrichtungen 12 kann wie folgt vorgegangen werden:

1. Prüfung der grundsätzlichen Anwendbarkeit der Maskierungseinrichtung 12. Dies ist beispielsweise abhängig von den zu verwendeten Spritz- oder Beschichtungsverfahren (Temperatur etc.), der Wirtschaftlichkeit sowie der Geometrie des Bauteils 11.
2. Definition der abzudeckenden und abzuschattenden Geometrie: a) Festlegung der Bereiche, die nicht beschichtet werden dürfen b) Festlegung eines möglichst optimalen Spritzwinkels β (abhängig von der Geometrie des zu beschichtenden Bauteilbereichs. Beispielsweise werden Dichtfins 13 an Flanke und Spitze in einem Vorgang beschichtet, so dass der Spritzwinkel β einen Kompromiss für Flanke und Spitze darstellen muss.) c) Festlegung der Abrisskanten 14 bzw. Abschirmkonturen 20d d) Konstruktive Optimierung der Maskierungseinrichtung 12 zur Vermeidung von Abprallern (Kanten bzw. Schrägen 15, Abstand b, h, Konturen 20, Abrisswinkel etc.) e) Festlegung der gestreckten Länge der Maskierungseinrichtung 12. Die gestreckte Länge ist abhängig von der Profildicke und der Temperatur beim Bearbeiten. Üblicherweise liegt die gestreckte Länge der Maskierungseinrichtung 12 im Bereich von 80% bis 100% des Umfangs des Bauteils 11 an der zu maskierenden Stelle. f) Definition des Materials und der Materialeigenschaften der Maskierungseinrichtung 12, um Abpraller zu minimieren. Hierzu kann beispielsweise eine Shore-Härte im Bereich von 50–65 vorgesehen sein. Eine geringere Härte sorgt generell für einen geringeren Anteil an Abprallern. Weitere Materialeigenschaften, die einzeln oder in beliebiger Kombination definiert werden können, umfassen die Parameter Zugfestigkeit, Reißdehnung, Weiterreißfestigkeit und Hitzebeständigkeit.
3. Herstellung der Maskierungseinrichtung 12 gemäß der bestimmten Auslegung.
4. Spritzversuch oder sonstiges geplantes Bearbeitungsverfahren, um die Funktion der Maskierungseinrichtung 12 zu verifizieren (durch Prüfung der Schichtausläufe, Schichtdickenverteilung, Mikrogefüge)
5. Gegebenenfalls Anpassung der Geometrie und erneute Versuchsdurchführung, um Funktionalität der Maskierungseinrichtung 12 zu optimieren.

For laying out and producing the masking devices 12 can be done as follows:

1. Examination of the basic applicability of the masking device 12 , This depends, for example, on the spray or coating method used (temperature, etc.), the economic efficiency and the geometry of the component 11 ,
2. Definition of the geometry to be covered and shaded: a) Determination of the areas that should not be coated b) Determination of an optimum spray angle β (depending on the geometry of the component area to be coated 13 coated on flank and tip in one operation, so that the spray angle β must represent a compromise for flank and tip.) c) Determination of the tear-off edges 14 or shielding contours 20d d) constructive optimization of the masking device 12 to avoid ricochets (edges or bevels 15 , Distance b, h, contours 20 , Demolition angle, etc.) e) determination of the stretched length of the masking device 12 , The stretched length depends on the profile thickness and the temperature during machining. Usually, the stretched length of the masking device lies 12 in the range of 80% to 100% of the circumference of the component 11 at the point to be masked. f) Definition of the material and the material properties of the masking device 12 to minimize rebound. For this purpose, for example, a Shore hardness in the range of 50-65 can be provided. A lower hardness generally ensures a lower proportion of rebounds. Other material properties that can be defined individually or in any combination include the parameters tensile strength, elongation at break, tear propagation resistance and heat resistance.
3. Production of the masking device 12 according to the specific design.
4. Spray test or other planned processing method to the function of the masking device 12 to verify (by examination the layer outlets, layer thickness distribution, microstructure)
5. If necessary, adaptation of the geometry and repeated experimentation to functionality of the masking device 12 to optimize.

Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.The parameter values given in the documents for the definition of process and measurement conditions for the characterization of specific properties of the subject invention are also to be regarded as included within the scope of deviations - for example due to measurement errors, system errors, DIN tolerances and the like.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bearbeitungssystemprocessing system
1111: Bauteilcomponent
1212: Maskierungseinrichtungmasking device
1313: Dichtfinsealing fin
1414: Abrisskantetear-off edge
1515: Schrägeslope
2020: AbschirmkonturAbschirmkontur
2222: Strahl- und/oder BeschichtungsmediumBlasting and / or coating medium
II: Senkrechtevertical
IIIIII: Horizontalehorizontal
αα: Winkelangle
ββ: BeaufschlagungswinkelBeaufschlagungswinkel
B1–B4B1-B4: BereichArea

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1048389 A2 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 53504 [0007]
DIN 53504 [0007]
ASTM 6243 [0007]
DIN 53505 [0007]
DIN53504 [0029]
DIN53504 [0029]
ASTM 6243 [0029]
DIN 53505 [0029]

Claims

Masking device ( 12 ) for partially covering a component to be processed by a surface treatment method ( 11 ) of a turbomachine, characterized in that it has a body which in a mounting position of the masking device ( 12 ) under plastic deformation on a surface area of the component to be covered ( 11 ) can be arranged and frictionally connected to the component ( 11 ) can be fixed, wherein at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body at least in the mounting position at least one tear-off edge ( 14 ), by means of which a predetermined surface area of the component ( 11 ) with respect to one at a predetermined loading angle (β) on the component ( 11 ) directed jet and / or coating medium ( 22 ) is shadowed.

Masking device ( 12 ) according to claim 1, characterized in that the body consists of a silicone-containing material.

Masking device ( 12 ) according to claim 2, characterized in that the silicone-containing material has a tensile strength according to DIN 53504 of at least 7.5 N / mm ² and / or an elongation at break according to DIN 53504 of at least 500% and / or a tear strength according to ASTM 6243 of at least 17 N. / mm ² and / or has a heat resistance in hot air of at least 230 ° C and / or a Shore hardness according to DIN 53505 of at least 60 ± 5.

Masking device ( 12 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the silicone-containing material is completely crosslinked and / or contains less than 1 wt .-% migrating ingredients.

Masking device ( 12 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the body is annular and / or at least partially coated with a friction friction material, in particular with a fine-grained material from the group talc, corundum, flour and / or sand.

Masking device ( 12 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body at least in the mounting position at least one Abschirmkontur ( 20 ) by means of which a rebound of impinging jet and / or coating medium ( 22 ) is reducible.

Method for producing a masking device ( 12 ) for partially covering a component to be processed by a surface treatment method ( 11 ) of a turbomachine, comprising the steps of: a) determining at least one surface area of the component to be covered ( 11 ); b) determining an application angle (β) in which a jet and / or coating medium ( 22 ) as part of the surface treatment process on the component ( 11 ); c) determining at least one cross-sectional profile of a body of the masking device ( 12 ), so that the body, at least in an assembly position on the surface area of the component to be covered ( 11 ) at least one tear-off edge ( 14 ), by means of which a predetermined surface area of the component ( 11 ) relative to the determined in the determined loading angle (β) on the component ( 11 ) directed jet and / or coating medium ( 22 ) is to be shaded; d) determining an elongated length of the body, so that the body to be produced from a predetermined plastically deformable material in the assembly position under plastic deformation at the surface area of the component to be covered ( 11 ) can be arranged and frictionally connected to the component ( 11 ) is definable; and e) producing the body of the plastically deformable material having the particular cross-sectional profile and the determined elongated length.

A method according to claim 7, characterized in that the cross-sectional profile and / or the elongated length is determined depending on material properties of the material used to produce the body.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that the body is urformformed annular or that the body is first extruded and its ends are then connected together to form a ring.

Method according to one of claims 7 to 9, characterized in that the body along its extended length has a constant cross-sectional profile.

Processing system ( 10 ) for the surface treatment of at least one surface area of a component ( 11 ) comprising at least one masking device ( 12 ), which is formed according to one of claims 1 to 6 and / or obtainable or obtained by a method according to any one of claims 7 to 10, wherein a body of the masking device ( 12 ) in an assembly position under plastic deformation on a surface area of the component to be covered ( 11 ) and non-positively on the component ( 11 ) is defined, wherein at least one cross-sectional profile of the body is formed such that the body in the mounting position at least one tear-off edge ( 14 ) by means of which a predetermined surface area of the component ( 11 ) with respect to one at a predetermined loading angle (β) on the component ( 11 ) directed jet and / or coating medium ( 22 ) is shadowed.

Processing system ( 10 ) according to claim 11, characterized in that the component ( 10 ) is a rotor of a turbomachine, in particular a thermal gas turbine and / or that the surface region of the component to be machined is at least one Dichtfin.

Processing system ( 10 ) according to claim 11 or 12, characterized in that the trailing edge ( 14 ) in the assembled state, a highest elevation of an adjacent component area surmounted by up to 30 mm or surmounted by the highest elevation of an adjacent component area by up to 30 mm and / or that the spoiler edge ( 14 ) in the assembled state at a distance of up to 20 mm from the highest elevation of the adjacent component portion is spaced.

Processing system ( 10 ) according to any one of claims 11 to 13, characterized in that in the region of the trailing edge ( 14 ) at least one slope ( 15 ) is provided, which in the mounting position at an angle (α) to a horizontal (III) of the component ( 11 ), wherein the angle (α) deviates a maximum of ± 20 ° from the loading angle (β).

Use of a masking device ( 12 ) formed according to any one of claims 1 to 6 and / or obtainable or obtained by a method according to any one of claims 7 to 10, for partially covering a component to be machined by a surface treatment method ( 11 ) of a turbomachine.