DE102018206890A1 - A method and apparatus for laser cladding a surface area of a substrate and a job-welded component - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Laserstrahlauftragschweißen eines Oberflächenbereichs (1) eines Substrats (2) vorgeschlagen, das ein Emittieren von mindestens zwei Laserstrahlungen (3, 4) unterschiedlicher Wellenlänge, ein Aufschmelzen des Oberflächenbereichs (1) des Substrats (2) mittels der Laserstrahlungen (3, 4) und ein Zuführen eines Schweißmaterials (5) zu dem aufgeschmolzenen Oberflächenbereich (1) des Substrats (2) aufweist.
Außerdem werden ein auftraggeschweißtes Bauteil mit einem solchen Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Laserstrahlauftragschweißen, aufweisend mindestens zwei Laserquellen (7, 8) zum Emittieren von mindestens zwei Laserstrahlungen (3, 4) unterschiedlicher Wellenlänge zum Aufschmelzen eines Oberflächenbereichs (1) eines Substrats (2) angegeben.
The invention proposes a method for laser beam deposition welding of a surface region (1) of a substrate (2) which emits at least two laser radiation (3, 4) of different wavelength, melting the surface region (1) of the substrate (2) by means of the laser radiation (3 , 4) and supplying a welding material (5) to the molten surface region (1) of the substrate (2).
In addition, an on-order welded component with such a method and an apparatus for laser cladding, comprising at least two laser sources (7, 8) for emitting at least two laser radiations (3, 4) of different wavelength for melting a surface region (1) of a substrate (2) specified ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserstrahlauftragschweißen eines Oberflächenbereichs eines Substrats, eine Vorrichtung zum Laserstrahlauftragschweißen sowie ein auftraggeschweißtes Bauteil.The invention relates to a method for laser cladding of a surface region of a substrate, a device for laser deposition welding and a contract welded component.
Laserstrahlauftragschweißen, auch als Laser Metal Deposition (LMD) bezeichnet, gehört zu den Verfahren des Auftragschweißens, bei denen auf ein Werkstück (Substrat) ein Oberflächenauftrag mittels Aufbringen eines zusätzlichen Materials (Schweißmaterial) unter gleichzeitigem Aufschmelzen erfolgt.Laser deposition, also referred to as laser metal deposition (LMD), is one of the methods of hardfacing, in which on a workpiece (substrate) a surface application by applying an additional material (welding material) takes place with simultaneous melting.
Als Energiequelle dient ein Laser, der geeignet ist, das Material des Substrats lokal in einem Oberflächenbereich zu erwärmen und unter Ausbildung eines Schmelzbads aufzuschmelzen. Synchron zum Aufschmelzen des Materials des Substrats wird das Schweißmaterial zu dem Oberflächenbereich zugeführt und ebenfalls aufgeschmolzen, wobei es sich mit dem Material des Substrats verbindet. Das Schweißmaterial wird häufig in Pulverform, z. B. als Metallpulver, oder in Form eines Drahts zugeführt.The energy source used is a laser which is suitable for heating the material of the substrate locally in a surface area and melting it to form a molten bath. In synchronism with the melting of the material of the substrate, the welding material is supplied to the surface area and also melted, whereby it connects to the material of the substrate. The welding material is often in powder form, for. B. supplied as metal powder, or in the form of a wire.
Laserstrahlauftragschweißen ist ein geeignetes Verfahren, Werkstücke wie Bauteile von Gas- oder Dampfturbinen, z. B. Turbinenschaufeln, die während ihrer Verwendung erheblichen thermischen, mechanischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind, zu reparieren. U. a. daher ist das Laserstrahlauftragschweißen von großem ökonomischem Interesse. Ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Laserstrahlauftragschweißen von Turbinenbauteilen ist beispielsweise aus der
Als problematisch hat sich jedoch die Heißrissanfälligkeit von auftraggeschweißten Werkstücken herausgestellt. Dies trifft verstärkt auf Werkstücke aus Nickelbasissuperlegierungen zu, insbesondere auf Werkstücke aus Nickelbasissuperlegierungen mit einem großen Anteil an intermetallischer Phase, wie z. B. Alloy
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Laserauftragschweißen anzugeben, mit denen die genannten Nachteile zumindest verringert oder sogar ganz behoben werden können.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved method and an improved apparatus for laser deposition welding, with which the mentioned disadvantages can at least be reduced or even completely eliminated.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.
Grundgedanke der Erfindung ist es, Laserstrahlungen unterschiedlicher Wellenlänge zum Aufschmelzen des auftragzuschweißenden Oberflächenbereichs des Substrats zu verwenden. Hierdurch kann die Bildung eines feinkörnigen Gefüges begünstigt werden, wodurch die Bildung von Heißrissen verringert werden kann. Insgesamt resultiert eine Verbesserung der Schweißbarkeit von schwer schweißbaren Nickelbasissuperlegierungen.The basic idea of the invention is to use laser radiation of different wavelengths for melting the surface area of the substrate to be welded on. As a result, the formation of a fine-grained structure can be promoted, whereby the formation of hot cracks can be reduced. Overall, there is an improvement in the weldability of hard-to-weld nickel base superalloys.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Laserstrahlauftragschweißen eines Oberflächenbereichs eines Substrats weist ein Emittieren von mindestens zwei Laserstrahlungen unterschiedlicher Wellenlänge, z. B. einer ersten und einer zweiten Laserstrahlung, ein Aufschmelzen des Oberflächenbereichs des Substrats mittels der Laserstrahlungen und ein Zuführen eines Schweißmaterials zu dem aufgeschmolzenen Oberflächenbereich des Substrats auf.An inventive method for laser cladding a surface region of a substrate comprises emitting at least two laser radiations of different wavelengths, for. B. a first and a second laser radiation, a melting of the surface region of the substrate by means of the laser radiation and supplying a welding material to the molten surface region of the substrate.
Das Emittieren der Laserstrahlungen kann gleichzeitig oder abwechselnd, bevorzugt lückenlos abwechselnd, erfolgen. Beispielsweise können die zugehörigen Laserquellen abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, so dass jeweils nur eine Laserstrahlung den Oberflächenbereich des Substrats erreicht.The emitting of the laser radiation can take place simultaneously or alternately, preferably without interruption, alternately. For example, the associated laser sources can be switched on and off alternately so that in each case only one laser radiation reaches the surface region of the substrate.
Mit anderen Worten wird in demjenigen Oberflächenbereich des Substrats, auf den das Schweißmaterial aufgetragen werden soll, durch Bestrahlung mit mindestens zwei Laserstrahlungen unterschiedlicher Wellenlänge ein Schmelzbad ausgebildet, in welches das Schweißmaterial eingebracht wird.In other words, in the surface region of the substrate to which the welding material is to be applied, a molten bath is formed by irradiation with at least two laser radiations of different wavelengths into which the welding material is introduced.
Das Schweißmaterial kann bevorzugt in Pulverform zugeführt werden. Beispielsweise können das Schweißmaterial und die Laserstrahlungen gemeinsam mittels einer Düse bzw. eines Beschichtungskopfs zum Oberflächenbereich des Substrats zugeführt werden, wobei Schweißmaterial und die Laserstrahlungen koaxial geleitet werden. Optional kann eine Hülle aus Schutzgas, z. B. Helium, Argon und/oder Stickstoff, um das Schweißmaterial und/oder den aufgeschmolzenen Oberflächenbereich des Substrats gelegt werden. Das Schutzgas kann ebenfalls mittels der Düse zugeführt werden.The welding material may preferably be supplied in powder form. For example, the welding material and the laser radiation can be supplied together to the surface region of the substrate by means of a nozzle or a coating head, with welding material and the laser radiation being conducted coaxially. Optionally, a shell of inert gas, for. As helium, argon and / or nitrogen to be placed around the welding material and / or the molten surface area of the substrate. The protective gas can also be supplied by means of the nozzle.
Durch die Kombination der unterschiedlichen Wellenlängen können verschiedene Schmelzbadgeometrien generiert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Absorptions- und Wärmeleitungsverhältnisse an der Schmelzbadoberfläche für die verschiedenen Wellenlängen bildet sich die Fest-Flüssig-Phasengrenze (Erstarrungsfront bzw. Schmelzfront) in Abhängigkeit der Wellenlänge geometrisch unterschiedlich aus.By combining the different wavelengths, different melt pool geometries can be generated. Due to the different absorption and heat conduction conditions at the melt surface for the different wavelengths, the solid-liquid phase boundary (solidification front or melt front) forms geometrically different depending on the wavelength.
Dieser Effekt kann zur Beeinflussung der Keimbildung und/oder Erstarrung an der Fest-Flüssig-Phasengrenze des Schmelzbades genutzt werden, so dass ein feinkörniges Gefüge erhalten werden kann, welches eine geringere Heißrissbildungsneigung aufweist und daher weitgehend rissfrei erstarren kann. This effect can be used to influence the nucleation and / or solidification at the solid-liquid phase boundary of the molten bath, so that a fine-grained microstructure can be obtained, which has a lower hot cracking tendency and therefore can solidify largely crack-free.
Dadurch lassen sich verbesserte Materialeigenschaften der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auftraggeschweißten Bauteile im Vergleich zu konventionell geschweißten Bauteile erzielen. Material kann eingespart und die Ausschussrate kann verringert werden.As a result, improved material properties of the components welded by means of the method according to the invention can be achieved in comparison to conventionally welded components. Material can be saved and the reject rate can be reduced.
Das Verfahren kann insbesondere zur artgleichen Beschichtungsreparatur von Turbinenschaufeln aus eine Nickelbasissuperlegierung mit einem großen Anteil an intermetallischer Phase genutzt werden. Das Verfahren ist für Bauteile mit großen Abmessungen besonders geeignet, weil diese materialsparend und mit hoher Qualität durch das Verfahren repariert werden können.The method can be used in particular for the similar coating repair of turbine blades made of a nickel-base superalloy with a large proportion of intermetallic phase. The method is particularly suitable for components with large dimensions, because they can be repaired material-saving and with high quality by the process.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann eine erste Laserstrahlung eine Wellenlänge im sichtbaren Spektralbereich, d. h. im Bereich von 380 nm bis 780 nm aufweisen, wobei eine Wellenlänge im grün-blauen Spektralbereich von 400 nm bis 540 nm bevorzugt und eine Wellenlänge von 515 nm besonders bevorzugt ist.According to various embodiments, a first laser radiation may have a wavelength in the visible spectral range, i. H. in the range of 380 nm to 780 nm, with a wavelength in the green-blue spectral range of 400 nm to 540 nm preferred and a wavelength of 515 nm is particularly preferred.
Eine zweite Laserstrahlung kann eine Wellenlänge im nahen infraroten Spektralbereich, d. h. im Bereich von 1030 nm bis 1070 nm aufweisen.A second laser radiation may have a wavelength in the near infrared spectral range, i. H. in the range of 1030 nm to 1070 nm.
Besonders bevorzugt kann eine erste Laserstrahlung eine Wellenlänge im Bereich von 380 nm bis 780 nm, insbesondere 515 nm, und eine zweite Laserstrahlung eine Wellenlänge im Bereich von 1030 nm bis 1070 nm aufweisen.Particularly preferably, a first laser radiation has a wavelength in the range from 380 nm to 780 nm, in particular 515 nm, and a second laser radiation has a wavelength in the range from 1030 nm to 1070 nm.
Die Kombination von Laserstrahlung der genannten Spektralbereiche ermöglicht eine besonders gute Beeinflussung der Schmelzbadgeometrie sowie die Erzielung eines besonders feinkörnigen Gefüges an der Fest-Flüssig-Phasengrenze. Zudem kann Laserstrahlung im grün-blauen Spektralbereich von hochreflektierenden Materialien, wie z. B. Kupfer, besonders gut absorbiert werden, so dass sich auch Substrate aus solchen Materialien sowie Schweißmaterialien aus solchen Materialien gut auftragschweißen lassen.The combination of laser radiation of the spectral ranges mentioned allows a particularly good influence on the Schmelzbadgeometrie and the achievement of a particularly fine-grained structure at the solid-liquid phase boundary. In addition, laser radiation in the green-blue spectral range of highly reflective materials, such. As copper, are particularly well absorbed, so that even substrates made of such materials and welding materials can be well order welding from such materials.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann mindestens eine Laserstrahlung gepulst werden. Bevorzugt kann sowohl die erste als auch die zweite Laserstrahlung gepulst werden. Die Pulsdauer kann jeweils im Bereich von 200 ms bis 1000 ms liegen. Zudem können sich die Pulse der ersten und zweiten Laserstrahlung in zeitlicher Hinsicht ganz oder teilweise überlappen und/oder abwechseln.According to further embodiments, at least one laser radiation can be pulsed. Preferably, both the first and the second laser radiation can be pulsed. The pulse duration can each be in the range from 200 ms to 1000 ms. In addition, the pulses of the first and second laser radiation may overlap in time or completely or partially and / or alternate.
Mittels der Pulsung kann die Fest-Flüssigphasengrenze und damit die Erstarrungsbedingungen zusätzlich beeinflusst werden. Durch eine Wechselschaltung der ersten und zweiten Laserstrahlung kann eine quasi-kontinuierliche (cw, continouos wave)-Laserstrahlung entstehen, so dass auch die Energieeinbringung kontinuierlich erfolgen kann. Mit anderen Worten können die Pulse können so aufeinander abgestimmt sein oder werden, dass sie sich gegenseitig ergänzen bzw. lückenlos abwechseln, d. h. dass zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur die erste Laserstrahlung oder die zweite Laserstrahlung emittiert wird und eine quasi cw-Laserstrahlung resultiert.By means of the pulsation, the solid-liquid phase boundary and thus the solidification conditions can be additionally influenced. Through a changeover circuit of the first and second laser radiation, a quasi-continuous (cw, continouos wave) laser radiation can be generated, so that the energy input can also take place continuously. In other words, the pulses can be or become coordinated with one another in such a way that they complement each other or alternate without gaps, ie. H. that at a certain time in each case only the first laser radiation or the second laser radiation is emitted and a quasi cw laser radiation results.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können die Laserstrahlungen mittels einer optischen Einrichtung in den Oberflächenbereich eingekoppelt werden. Eine bevorzugte optische Einrichtung ist ein Spiegel, besonders bevorzugt ein dichroitischer Spiegel. Ein dichroitischer Spiegel dient dazu, verschiedene Wellenlängenbereiche zu transmittieren oder zu reflektieren. Hierdurch kann auch bei einem gleichzeitigen Emittieren der Laserstrahlungen unterschiedlicher Wellenlänge ein abwechselndes Auftreffen der Laserstrahlungen auf den Oberflächenbereich des Substrats ermöglicht werden.According to further embodiments, the laser radiation can be coupled by means of an optical device in the surface region. A preferred optical device is a mirror, more preferably a dichroic mirror. A dichroic mirror serves to transmit or reflect different wavelength ranges. As a result, an alternating impingement of the laser radiation on the surface region of the substrate can be made possible even if the laser radiation of different wavelengths is emitted simultaneously.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten können zumindest der Oberflächenbereich des Substrats und das Schweißmaterial dieselbe Zusammensetzung aufweisen. Es kann also beispielsweise eine artgleiche Beschichtungsreparatur durchgeführt werden. Aufgrund derselben Zusammensetzung resultieren ähnliche Absorptions- und Wärmeleitungsverhältnisse, so dass eine verbesserte Schweißverbindung erhältlich ist.According to further embodiments, at least the surface area of the substrate and the welding material may have the same composition. It can therefore be carried out, for example, a similar coating repair. Due to the same composition, similar absorption and heat conduction ratios result so that an improved weld joint is available.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann zumindest der Oberflächenbereich des Substrats eine Nickelbasissuperlegierung aufweisen oder aus eine Nickelbasissuperlegierung bestehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Schweißmaterial eine Nickelbasissuperlegierung aufweisen oder aus eine Nickelbasissuperlegierung bestehen. Bei der Nickelbasissuperlegierung kann es sich insbesondere um eine Nickelbasissuperlegierung mit einem großen Anteil an einer intermetallischen Phase, z. B. Alloy
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann das Substrat eine Turbinenkomponente, z. B. eine Gas- oder Dampfturbinenkomponente, beispielsweise eine Turbinenschaufel, z. B. eine Turbinenleit- oder Turbinenlaufschaufel sein.According to further embodiments, the substrate may be a turbine component, for. As a gas or steam turbine component, such as a turbine blade, z. B. a Turbinenleit- or turbine blade.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserstrahlauftragschweißen weist mindestens zwei Laserquellen zum Emittieren von mindestens zwei Laserstrahlungen unterschiedlicher Wellenlänge, z. B. einer ersten und einer zweiten Laserstrahlung, zum Aufschmelzen eines Oberflächenbereichs eines Substrats auf. Die mindestens zwei Laserquellen können zum gleichzeitigen und/oder abwechselnden Emittieren der Laserstrahlungen ausgebildet sein. An inventive apparatus for laser deposition welding has at least two laser sources for emitting at least two laser radiations of different wavelengths, for. B. a first and a second laser radiation, for melting a surface region of a substrate. The at least two laser sources can be designed for the simultaneous and / or alternating emission of the laser radiation.
Mit anderen Worten sind die Laserquellen so angeordnet, dass die beiden Laserstrahlungen in Richtung des auftragzuschweißenden Oberflächenbereichs des Substrats emittiert werden.In other words, the laser sources are arranged so that the two laser radiations are emitted in the direction of the surface region of the substrate to be welded on.
Darüber hinaus kann die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Schweißmaterials zu dem Oberflächenbereich des Substrats aufweisen. Die Zuführeinrichtung dient also zum Zuführen eines zusätzlichen Materials (Schweißmaterial), das beim Auftragschweißen aufgeschmolzen und auf den Oberflächenbereich des Substrats aufgetragen wird. Das Schweißmaterial, welches vorteilhafterweise in Pulverform vorliegt, kann in einem dafür vorgesehenen Behälter, der auf ein Fördersystem montiert ist, bereitgestellt und durch eine Leitung an die Zuführeinrichtung geliefert werden.In addition, the apparatus may include a feeder for supplying a welding material to the surface area of the substrate. Thus, the feeder serves to supply an additional material (welding material), which is melted during deposition welding and applied to the surface region of the substrate. The welding material, which is advantageously in powder form, may be provided in a dedicated container mounted on a conveyor system and delivered by a conduit to the feeder.
Vorzugsweise kann die Zuführeinrichtung als Düse, z. B. als Schlitzdüse oder Runddüse, ausgebildet sein. Mittels der Düse können zudem die Laserstrahlungen zu dem Oberflächenbereich des Substrats geleitet werden. Mit anderen Worten kann eine Düse verwendet werden, aus der sowohl das Schweißmaterial als auch die Laserstrahlungen ausgegeben bzw. ausgesandt werden. Vorzugsweise können das Schweißmaterial und die Laserstrahlungen koaxial zueinander ausgegeben bzw. ausgesandt werden.Preferably, the feeder can be used as a nozzle, e.g. B. as a slot or nozzle, be formed. In addition, the laser radiation can be conducted to the surface region of the substrate by means of the nozzle. In other words, a nozzle can be used from which both the welding material and the laser radiation are emitted. Preferably, the welding material and the laser radiation can be emitted coaxially with each other.
Optional kann die Vorrichtung eine Einrichtung zur Zufuhr eines Schutzgases aufweisen. Beispielsweise kann das Schutzgas ebenfalls über die Düse zugeführt werden. Das Schutzgas kann so zugeführt werden, dass sich eine Schutzgashülle um das Schweißmaterial und die Laserstrahlungen herum ausbildet.Optionally, the device may comprise a device for supplying a protective gas. For example, the protective gas can also be supplied via the nozzle. The protective gas can be supplied in such a way that a protective gas envelope is formed around the welding material and the laser radiation.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorteilhafterweise zum Laserstrahlauftragschweißen einer Nickelbasissuperlegierung ausgelegt. Bevorzugt weisen sowohl der Oberflächenbereich des Substrats sowie das Schweißmaterial eine Nickelbasissuperlegierung auf, d. h. es handelt sich um ein artgleiches Laserstrahlauftragschweißen.The device according to the invention is advantageously designed for laser deposition welding of a nickel-base superalloy. Preferably, both the surface region of the substrate and the welding material comprise a nickel-base superalloy, i. H. It is a similar laser deposition welding.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist u. a. zur Herstellung, Reparatur oder Wiederaufarbeitung von Turbinenbauteilen, z. B. Gas oder Dampfturbinenbauteilen, geeignet. Dabei kann es sich beispielsweise um Turbinenleit- oder Turbinenlaufschaufeln handeln.The device according to the invention is u. a. for the manufacture, repair or reprocessing of turbine components, eg. As gas or steam turbine components, suitable. These may, for example, be turbine guide or turbine blades.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise zur Ausführung des oben stehend erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sein. Daher dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen denen des erfindungsgemäßen Verfahrens und dessen entsprechender Ausführungsvarianten.The device according to the invention may be suitable, for example, for carrying out the method according to the invention explained above. Therefore, the above explanations serve to explain the method according to the invention also for the description of the device according to the invention. The advantages of the device according to the invention correspond to those of the method according to the invention and its corresponding variants.
Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann eine erste Laserstrahlung eine Wellenlänge im Bereich von 380 nm bis 780 nm, bevorzugt eine Wellenlänge von 515 nm, und/oder eine zweite Laserstrahlung eine Wellenlänge im Bereich von 1030 bis 1070 nm aufweisen.According to various embodiments, a first laser radiation may have a wavelength in the range of 380 nm to 780 nm, preferably a wavelength of 515 nm, and / or a second laser radiation may have a wavelength in the range of 1030 to 1070 nm.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann mindestens eine Laserstrahlung, bevorzugt die erste und die zweite Laserstrahlung, gepulst sein. Die Pulsdauer mindestens einer gepulsten Laserstrahlung, bevorzugt aller gepulsten Laserstrahlungen, kann im Bereich von 200 ms bis 1000 ms liegen. Die Pulse können so ausgebildet sein, dass sich Pulse der ersten Laserstrahlung und Pulse der zweiten Laserstrahlung in zeitlicher Hinsicht ganz oder teilweise überlappen und/oder sich abwechseln.According to further embodiments, at least one laser radiation, preferably the first and the second laser radiation, may be pulsed. The pulse duration of at least one pulsed laser radiation, preferably all pulsed laser radiation, may be in the range of 200 ms to 1000 ms. The pulses can be designed so that pulses of the first laser radiation and pulses of the second laser radiation overlap in time or completely or partially and / or alternate.
Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann die Vorrichtung eine optische Einrichtung, bevorzugt einen dichroitischen Spiegel, zum Einkoppeln der Laserstrahlungen in den Oberflächenbereich des Substrats aufweisen.According to further embodiments, the device may comprise an optical device, preferably a dichroic mirror, for coupling the laser radiation into the surface region of the substrate.
Ein erfindungsgemäßes auftraggeschweißtes Bauteil, insbesondere ein Turbinenbauteil, wie z. B. eine Turbinenleitschaufel oder Turbinenlaufschaufel, ist nach einem der oben stehend beschriebenen Verfahren auftraggeschweißt.An inventive order-welded component, in particular a turbine component, such as. As a turbine vane or turbine blade, is welded by one of the methods described above.
Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Erzielung der Erstarrung eines feinkörnigen Gefüges an der Fest-Flüssig-Phasengrenze und damit einhergehend eine Verbesserung der Schweißbarkeit, insbesondere bei schwer schweißbaren Nickelbasissuperlegierungen wie Alloy
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Alle bisher und im Folgenden beschriebenen Merkmale sind dabei sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander vorteilhaft. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.Further features, properties and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the attached figures. All features described above and below are advantageous both individually and in combination with one another. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. The following description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise detailgetreu und maßstabsgetreu und können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um einen besseren Überblick zu bieten. Daher sind hier offenbarte funktionale Einzelheiten nicht einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als anschauliche Grundlage, die dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik Anleitung bietet, um die vorliegende Erfindung auf vielfältige Weise einzusetzen.The figures are not necessarily true to detail and to scale and may be enlarged or reduced in size to provide a better overview. Therefore, functional details disclosed herein are not intended to be limiting, but merely illustrative, which provides guidance to those skilled in the art to variously employ the present invention.
Der hier verwendete Ausdruck „und/oder“, wenn er in einer Reihe von zwei oder mehreren Elementen benutzt wird, bedeutet, dass jedes der aufgeführten Elemente alleine verwendet werden kann, oder es kann jede Kombination von zwei oder mehr der aufgeführten Elemente verwendet werden. Wird beispielsweise eine Zusammensetzung beschrieben, dass sie die Komponenten A, B und/oder C, enthält, kann die Zusammensetzung A alleine; B alleine; C alleine; A und B in Kombination; A und C in Kombination; B und C in Kombination; oder A, B, und C in Kombination enthalten.As used herein, the term "and / or" when used in a series of two or more elements means that each of the listed elements may be used alone, or any combination of two or more of the listed elements may be used. For example, when describing a composition containing components A, B and / or C, composition A may be alone; B alone; C alone; A and B in combination; A and C in combination; B and C in combination; or A, B, and C are included in combination.
Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung zum Laserauftragschweißen mit einer ersten Laserquelle; -
2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Vorrichtung zum Laserauftragschweißen mit einer zweiten Laserquelle; -
3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung; -
4 ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
5 eine schematische Darstellung des sich ausbildenden Schmelzbades und der Fest-Flüssig-Phasengrenze bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens und -
6 eine schematische Detaildarstellung der Fest-Flüssig-Phasengrenze bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of an exemplary apparatus for laser deposition welding with a first laser source; -
2 a schematic representation of an exemplary apparatus for laser cladding with a second laser source; -
3 a schematic representation of an embodiment of a device according to the invention; -
4 a flow diagram of an embodiment of the method according to the invention; -
5 a schematic representation of the forming molten bath and the solid-liquid phase boundary when performing a method according to the invention and -
6 a schematic detail of the solid-liquid phase boundary when performing a method according to the invention.
In
Die Vorrichtung
Die Düse ist mit einem Vorratsbehälter
Die Düse
Durch Kombination einer ersten Laserstrahlung
Die beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung
Im Ausführungsbeispiel weist die erste Laserstrahlung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
In
In einem ersten Schritt
In einem dritten Schritt
Die Schritte
In einem vierten Schritt
Zur Veranschaulichung der mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Durch Verwendung von zwei Laserstrahlungen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 102014210652 A1 [0004]DE 102014210652 A1 [0004]
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PCT/EP2019/061383 WO2019211441A1 (en) | 2018-05-04 | 2019-05-03 | Method and device for welding a substrate surface region by laser metal deposition and component welded by laser metal deposition |
DE112019002296.2T DE112019002296A5 (en) | 2018-05-04 | 2019-05-03 | METHOD AND DEVICE FOR LASER BEAM DEPLOYMENT WELDING A SURFACE AREA OF A SUBSTRATE AND DEPOSITION WELDED COMPONENT |
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