DE102016219587A1 - Kombination von Draht- und Pulverauftragschweißung, Verfahren, Vorrichtung und Bauteil - Google Patents

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Abstract

Durch die Kombination von Drahtauftragschweißen und Pulverauftragschweißen wird der Energieeintrag in ein Substrat minimiert und gleichzeitig werden hohe Auftragsraten gewährleistet.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Kombination eines Draht- und Pulverauftragschweißverfahrens.
  • Aufgrund des großen Durchmessers der Laserstrahlung beim Laserpulverauftragschweißen wird eine Aufmischungszone mit einer Tiefe größer 1 mm erzeugt, was einen hohen Energieeintrag bedeutet.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2 und ein Bauteil gemäß Anspruch 6.
  • In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
  • Es zeigt die Figur die schematische Vorgehensweise beim Schweißen und die entsprechende erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Die Figur und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
  • In der Figur ist ein Substrat 4 gezeigt.
  • Das Substrat 4 ist vorzugsweise metallisch und insbesondere eine kobalt- oder nickelbasierte Superlegierung eines Gasturbinenbauteils, insbesondere einer Turbinenschaufel.
  • Beim großflächigen Auftrag von Material oder lokalem Wiederaufbau, wie bei einer Spitze einer Turbinenschaufel, wird zuerst direkt auf die Oberfläche 5 des Substrats 4 mit einem Drahtauftragsschweißverfahren 16 zumindest eine, insbesondere zumindest zwei Auftragslagen 10‘, 10‘‘ aufgebracht.
  • Die Auftragslagen 10‘, 10‘‘ bedecken insbesondere nur lokal die Oberfläche 5 oder bedecken die gesamte Oberfläche 5.
  • Im weiteren Verfahren wird dann nur noch ein Pulverauftragschweißverfahren 13 verwendet, um auf den ersten Auftragslagen 10‘, 10‘‘ weitere Lagen 7 zu erzeugen. Hier ist dies nur exemplarisch links die weitere Auftragslage 7 dargestellt.
  • Der Anteil im Volumen oder in der Höhe der weiteren Auftragslagen 7 beträgt mindestens 60%, insbesondere mindestens 70%, bezogen auf das Gesamtvolumen oder die Gesamthöhe aller Auftragslagen 10‘, 10‘‘, 7.
  • Vorzugsweise sind beide Auftragschweißverfahren ein Laserauftragschweißverfahren.
  • Die entsprechende Vorrichtung 1 weist zumindest einen Schweißkopf für Drahtschweißen 16 und einen Schweißkopf 13 oder -düse für Laserpulverauftragschweißen auf. Ggf. werden entsprechende Düsen und Zuführungen der Schweißanlage in ein und derselben Anlage schnell gewechselt, ohne das Bauteil oder Substrat 4 wechseln zu müssen.
  • Ebenso vorteilhaft ist ein Kombikopf für das Laserstrahl-Auftragschweißen, die Verwendung von sowohl Draht als auch Pulver als Zusatzwerkstoff ermöglicht.
  • Als Material für das Pulver und den Draht wird vorzugsweise dasselbe Material verwendet.
  • Bei einer guten Schweißbarkeit und Verarbeitbarkeit von Materialien können diese sowohl als Drahtzusatzwerkstoff als auch als Pulverwerkstoff dem Schmelzbad zugeführt werden.
  • Durch eine Kombination der beiden Prozesse Laserstrahl-Auftragschweißen mit Draht und Pulverwerkstoff kann der Energieeintrag in das Substrat 4 signifikant verkleinert werden.
  • Dies gilt insbesondere im Kantenbereich wie in der Figur dargestellt. In der Mitte, z.B. dort, wo das Bezugszeichen „5“ steht, könnte man auch direkt das Pulverauftragsschweißen verwenden.
  • Diese Vorgehensweise ermöglicht eine höhere Auftragsrate, da die ersten Auftragslagen 10‘, 10‘‘ schneller und besser aufgebracht werden können.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Auftragsschweißen von Material (10‘, 10‘‘, 7) auf ein Substrat (4), bei dem zuerst ein Drahtauftragschweißen (16) verwendet wird für zumindest eine (10‘), insbesondere zumindest zwei Auftragslagen (10‘, 10‘‘), direkt auf eine Oberfläche (5) des Substrats (4), und dann ein Pulverauftragschweißen (13) verwendet wird für weitere Auftragslagen (7) zumindest auf der zumindest einen Auftragslage (10‘, 10‘‘).
  2. Vorrichtung (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die eine Halterung für ein Substrat (4) aufweist, ein Substrat (4), Mittel (16) zum Drahtauftragschweißen und Mittel (13) zum Pulverauftragschweißen auf das Substrat (4).
  3. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein Laserauftragschweißen verwendet wird oder durchgeführt werden kann, insbesondere für Draht- und Pulverauftragschweißen.
  4. Verfahren nach einem oder den vorherigen Ansprüche, bei dem ein Substrat (4) aus Nickel- oder Kobaltbasissuperlegierung auftragsgeschweißt wird.
  5. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, oder 4, bei dem oder bei der (1) ein einziger Düsenkopf für Draht- und Pulverauftragschweißen verwendet wird oder verwendet werden kann.
  6. Bauteil hergestellt nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5.
  7. Verfahren oder Bauteil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3, 4, 5 oder 6, bei dem das Material für die verschiedenen Auftragslagen (10‘, 10‘‘, 7) des Drahtauftragschweißens und des Pulverauftragschweißens dasselbe ist.
  8. Verfahren oder Bauteil nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 1, 3, 4, 5, 6 oder 7, bei dem der Anteil im Volumen oder in der Höhe der weiteren Auftragslagen (7) des Pulverauftragschweißens mindestens 60%, insbesondere mindestens 70%, bezogen auf das Gesamtvolumen oder die Gesamthöhe aller Auftragslagen (10‘, 10‘‘, 7) von Pulverauftragschweißen und Pulverauftragschweißen beträgt.
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