DE10241741A1

DE10241741A1 - Zur Wärmeabgabe dienendes und mit Noppen versehenes Metallbauteil und Verfahren zum Anbringen der Noppen am Metallbauteil

Info

Publication number: DE10241741A1
Application number: DE10241741A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Fried
Original assignee: Alstom Schweiz AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Metallbauteil (1), insbesondere einer Turbine, das zur Wärmeabgabe an ein Fluid oder an eine Fluidströmung dient. Das Metallbauteil (1) weist eine Oberfläche (2) auf, die dem Fluid oder der Fluidströmung ausgesetzt ist und die mehrere Noppen (3) aufweist, die vom Metallbauteil (1) abstehen. DOLLAR A Um das Metallbauteil (1) zu verbessern, sind die Noppen (3) durch ein Schweißverfahren an der Oberfläche (2) angebracht oder ausgebildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zur Wärmeabgabe an ein Fluid oder an eine Fluidströmung dienendes Metallbauteil, insbesondere einer Turbine, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Vertahren zum Anbringen von Noppen an einem derartigen Metallbauteil, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
Stand der Technik
Aus der EP 1 050 663 A2 ist ein Metallbauteil der eingangs genannten Art bekannt, das an einer dem Fluid oder der Fluidströmung ausgesetzten Oberfläche mehrere vom Metallbauteil abstehende Noppen aufweist. Beim bekannten Metallbauteil sind diese Noppen angelötet. Zum Anbringen der Noppen wird dabei ein Vertahren der eingangs genannten Art verwendet, wobei beim bekannten Verfahren auf die Oberfläche zunächst eine Lotschicht aufgetragen wird, auf die dann die Noppen aufgesetzt werden. Während des Lötvorgangs verbindet sich die Lotschicht einerseits mit den Noppen und andererseits mit der Oberfläche des Metallbauteils. Das hierbei verwendete Lotmaterial enthält üblicherweise schmelzpunktsenkende Elemente, die beim Lötvorgang zumindest oberflächig in das Metallbauteil eindringen. Hierdurch kann es zu einer Versprödung des Metallbauteils kommen, was nachteilig sein kann. Beim bekannten Metallbauteil sind die ungelöteten Noppen durch separat von der Lotschicht hergestellte Elemente gebildet, die über die Lotschicht am Metallbauteil befestigt sind.
Metallbauteile dieser Art kommen beispielsweise bei Turbinen, insbesondere stromab von Impingementplatten, zur Anwendung und dienen zur Übertragung von Wärme an ein Kühlfluid. Beispielsweise begrenzt ein derartiges Metallbauteil an seiner Innenseite in der Umgebung einer Leitschaufel den Heißgaspfad einer Turbine und ist somit an seiner Innenseite dem Heißgas der Turbine ausgesetzt und insbesondere wärmeübertragend mit der Leitschaufel verbunden. An der vom Heißgaspfad abgewandten Außenseite des Metallbauteils sind dann die Noppen angeordnet und ertolgt die Kühlfluidbeaufschlagung. Durch die Noppen wird einerseits eine Vergrößerung der für die Wärmeübertragung benötigten Oberfläche; andererseits können die Noppen als Turbulatoren dienen, um für die Wärmeübertragung günstige Querströmungen zu unterstützen. Die grundsätzliche Anwendung derartiger Metallbauteile ist beispielsweise in der US 5 201 847 beschrieben.
Aus der DE 100 57 187 A1 ist ein Verfahren für die Herstellung von Verbundaufbauten zwischen metallischen und nichtmetallischen Materialien bekannt, das insbesondere beim Gas- und Dampfturbinenbau zur Anwendung kommen soll. Bei diesem Verfahren wird auf einer Oberfläche eines metallischen Grundkörpers eine Haftschicht aufgebracht, auf die das nichtmetallische Material aufgetragen werden kann. Von Besonderheit ist dabei, dass die Haftschicht aus mehreren von der Oberfläche des Grundkörpers abstehenden Ankerpunkten gebildet ist, die aus einzelnen Schweißpunkten durch jeweils einen Schweißprozess, insbesondere durch einen Lichtbogenschweißprozess, hergestellt werden. Bei diesem Schweißprozess erfolgt zur Bildung eines Schweißpunkts bzw. eines Ankerpunkts die Abschmelzung eines vorzugsweise endlosen Schweißdrahts derart, dass der gebildete Schweißpunkt bzw. der jeweilige Ankerpunkt eine zweckmäßig kugelähnliche und oder pilzähnliche Form auf der Oberfläche des Grundkörpers ausbildet. Die auf diese Weise gebildeten Ankerpunkte bilden Hinterschnitte, die vom nichtmetallischen Material formschlüssig umschlossen werden können, wodurch sich nach dem Aushärten des nichtmetallischen Materials eine besonders intensive Anbindung oder Verankerung am metallischen Grundkörper ergibt.
Darstellung der Erfindung
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Metallbauteil sowie für ein Verfahren der eingangs genannten Art verbesserte Ausführungsformen anzugeben, wobei insbesondere die Festigkeit des Metallbauteils durch die daran angebrachten Noppen nicht nachteilig beeinflusst werden soll.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Noppen am Metallbauteil mit Hilfe eines Schweißvorgangs auszubilden. Zum Schweißen kann dabei ohne weiteres ein Schweißmaterial verwendet werden, das keine den Schmelzpunkt absenkenden Bestandteile enthält, wodurch ein Eindringen derartiger Bestandteile in das Metallbauteil vermieden werden kann.
Grundsätzlich kann dabei vorgesehen sein, dass separat hergestellte Noppen am Metallbauteil angeschweißt werden, wobei dies grundsätzlich mit oder ohne Hilfe eines zusätzlichen Schweißmaterials durchgeführt werden kann.
Bevorzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei welcher das Schweißverfahren als Auftragsschweißverfahren ausgebildet ist, bei dem ein Schweißmaterial auf die Oberfläche des Metallbauteils derart aufgetragen wird, dass die Noppen aus dem Schweißmaterial bestehen, das beim Auftragsschweißen punktförmig auf die Oberfläche aufgetragen wird. Das bedeutet, dass die Noppen durch das punktförmige Auftragen des Schweißmaterials unmittelbar am Metallbauteil erzeugt werden. Separat hergestellte Noppen können somit entfallen, wodurch sich die Herstellung des genoppten Metallbauteils erheblich vereinfacht.
Von besonderem Interesse ist eine Weiterbildung, bei der das Schweißverfahren ein Lichtbogenschweißverfahren ist, bei dem ein Schweißdraht aus Schweißmaterial abgeschmolzen und separate Schweißpunkte an die Oberfläche des Metallbauteils angeschweißt werden, wobei die Noppen durch die Schweißpunkte gebildet sind. Ein derartiges Verfahren kann besonders einfach realisiert werden, wodurch sich der Aufwand für die Herstellung des genoppten Metallbauteils reduziert. Grundsätzlich greift die vorliegende Erfindung somit auf das in der DE 100 57 187 A1 in einem anderen Zusammenhang offenbarte Verfahren zurück, bei dem die Schweißpunkte Ankerpunkte zur Befestigung des nichtmetallischen Materials am Grundkörper dienen, während hier die Schweißpunkte Noppen zur Verbesserung der Wärmeübertragung bilden. Die für die vorliegende Anwendung geeigneten Merkmale des vorstehend genannten bekannten Verfahrens sollen hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme in den Umfang der vorliegenden Erfindung integriert werden.
Die Form, Anzahl und Verteilung der Noppen am Metallbauteil wird üblicherweise mittels einer wärmetechnischen Berechnung ermittelt und anschließend am jeweiligen Metallbauteil realisiert. Derartige Berechnungen sind in der Regel ungenau, so dass sich durch praktische Versuche häufig der Wunsch ergibt, die Form, Anzahl und/oder Verteilung der Noppen zu ändern. Beim erfindungsgemäßen Metallbauteil bzw. mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist man nun in der Lage, derartige Anpassungen besonders leicht vorzunehmen. Des Weiteren ist es möglich, sowohl Neuteile als auch Gebrauchteile mit derartigen Noppen nachzurüsten. Außerdem können Noppen ergänzt, repariert und/oder rekonditioniert werden. Insbesondere ist es auch möglich, vorhandene Noppen zu vergrößern. Ein weiterer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung wird auch darin gesehen, dass für die Noppen ein an die jeweiligen Bedürfnisse angepasstes Material verwendet werden kann, insbesondere ein Material, das im Vergleich zum Werkstoff des Metallbauteils eine größere Wärmeleitfähigkeit und/oder eine größere Oxidationsfestigkeit aufweist und/oder preiswerter und/oder duktiler ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,
1 einen Querschnitt durch einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Metallbauteils im Bereich mehrerer unterschiedlicher Noppen,
2 bis 6 Schnittansichten wie in 1 bei unterschiedlichen Phasen während der Herstellung eines Noppens.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Entsprechend 1 weist ein Metallbauteil 1 an seiner Oberfläche 2 mehrere Noppen 3 auf, die hier exemplarisch unterschiedliche Formen aufweisen, um die Gestaltungsmöglichkeiten der Noppen 3 anzudeuten. Das Metallbauteil 1 dient zur Abgabe von Wärme an ein Fluid, wozu die Oberfläche 2 diesem Fluid bzw. einer Fluidströmung ausgesetzt ist. Beispielsweise kann ein derartiges Metallbauteil 1 bei einer Turbine, insbesondere bei einer Gasturbine, zur Anwendung kommen und mit einer von der Oberfläche 2 abgewandten Seite 4 dem in der Turbine strömenden Heißgas ausgesetzt sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Metallbauteil 1 wärmeübertragend mit einem anderen, den heißen Strömungsgasen ausgesetzten Turbinenbauteil, z.ß. einer Turbinenleitschaufel, verbunden sein. An der genoppten Oberfläche 2 wird das Metallbauteil 1 dann in der Regel mit einem Kühlgas beaufschlagt, wodurch die vom Metallbauteil 1 aufgenommene Wärme an das Kühlfluid abgegeben werden kann. Die Noppen 3 verbessern dabei die Wärmeabgabe vom Metallbauteil 1 an das Fluid, da sie zum einen die dem Fluid ausgesetzte Oberfläche des Metallbauteils 1 vergrößern und zum anderen eine Strömungsdurchmischung quer zum Metallbauteil 1 unterstützen. Die Noppen 3 stehen dabei an der Oberfläche 2 vom Metallbauteil 1 ab und ragen somit in das Kühlfluid bzw. in die Kühlfluidströmung hinein.
Insbesondere ist das Metallbauteil 1 im wesentlichen parallel zu einer porösen Impingementplatte angeordnet, die zur Erzeugung einer senkrecht auf das Metallbauteil 1 ausgerichteten, kühlenden Prallströmung dient.
Erfindungsgemäß sind nun die Noppen 3 am Metallbauteil 1 angeschweißt, Hierdurch ergibt sich eine große Flexibilität hinsichtlich Positionierung, Materialauswahl und Formgebung für die Noppen 3. Des Weiteren können angeschweißte Noppen 3 besonders einfach entfernt oder verändert werden. Insbesondere kann die Anbringen der Noppen 3 so realisiert werden, dass sich dadurch die Eigenschaften des Metallbauteils 1 nicht nachteilig verändern.
Bei den in 1 gezeigten Beispielen der Noppen 3 sind diese jeweils kugelförmig oder kugelsegmentförmig oder halbkugelförmig oder ballig ausgebildet. Ebenso ist eine pilzförmige Gestalt möglich. Durch diese Formgebung ergibt sich eine besonders effektive Vergrößerung der für die Wärmeübertragung auf das Fluid vorhandenen Oberfläche. Von besonderem Vorteil kann es dabei sein, die Noppen 3 aus einem thermisch besonders gut leitenden Material herzustellen, um dadurch die Abstrahlungswirkung über die Noppen 3 zu verbessern. Des Weiteren können die Noppen 3 aus einem besonders oxidationsfesten Material bestehen.
Grundsätzlich können die Noppen 3 separat hergestellt und mit Hilfe eines entsprechenden Schweißverfahrens mit oder ohne zusätzlichem Schweißmaterial an das Metallbauteil 1 angeschweißt werden. Bevorzugt wird jedoch ein Verfahren, bei dem die Noppen 3 am Metallbauteil 1 direkt aus dem aufgetragenen Schweißmaterial erzeugt werden. Dies kann beispielsweise dadurch ertolgen, dass das Schweißverfahren als Auftragsschweißvertahren gestaltet ist. Bevorzugt wird jedoch ein Lichtbogenschweißverfahren oder ein MIG-Schweißverfahren, was nachfolgend näher erläutert wird, wobei MIG für Metall Inert Gas steht.
Beim nachfolgend erläuterten Schweißvorgang wird auf das Metallbauteil 1 das aufzutragende zusätzliche metallische Material, insbesondere ein Schweißdraht 5, bevorzugt durch einen endlosen, abschmelzenden Schweißdraht 5 bzw. eine endlose, abschmelzende Elektrode gebildet, die über einen speziellen, hier nicht dargestellten, dynamisch sehr schnellen Drahtantrieb zur Schweißstelle gefördert werden kann. Gleichzeitig kann dabei eine Steuerung einzelner Schweißparameter zur Bildung der Noppen 3 durchgeführt werden.
Der Ablauf dieses Schweißvorgangs zur Bildung eines einzelnen Noppens 3 kann in mehrere Phasen unterteilt werden, wobei jedoch ein einzelner Noppen 3 bevorzugt durch einen einzigen durchgehenden Schweißvorgang, also ohne Schweißpause, mit entsprechender Steuerung und/oder Regelung des Drahtvorschubes und/oder der Schweißparameter hergestellt wird. Hierzu wird nachfolgend in den 2 bis 6 der Ablauf dieses Schweißvorgangs zur Bildung eines einzelnen kugelähnlichen Noppens 3 beschrieben.
In einer ersten Phase des Schweißvorgangs gemäß 2 erfolgt die Zündung eines schematisch dargestellten Lichtbogens 6 sowie das Aufschmelzen des Drahtelektrodenendes des Schweißdrahtes 5. Hierzu wird der Schweißdraht 5 mit einer Spannung beaufschlagt und entsprechend der linken Darstellung mit einer vorgebbaren Geschwindigkeit auf das Metallbauteil 1 zu bewegt. Sobald der Schweißdraht 5 die Oberfläche 2 berührt, bildet sich ein Kurzschluss zwischen dem Metallbauteil 1 und dem Schweißdraht 5 aus, der vom nicht dargestellten Schweißgerät bzw. einer Steuervorrichtung des Schweißgeräts erkannt wird. Das Schweißgerät stoppt dann den Drahtantrieb, was der mittleren Position des Schweißdrahts 5 in 2 entspricht.
Anschließend bzw. gleichzeitig wird ein geringer Strom an den Schweißdraht 5 angelegt bzw. wird der sich einstellende Stromanstieg aufgrund des Kurzschlusses auf einen definierten Wert begrenzt. Dabei ist die schließlich erreichte Stromhöhe derart bemessen, dass es zu keinem Festbrennen bzw. Aufschmelzen des Schweißdrahtes 5 bzw. des Schweißdrahtendes und des Metallbauteils 1 durch eventuelles Prellen beim Aufsetzen des Schweißdrahtes 5 auf der Oberfläche 2 des Metallbauteils 1 kommen kann. Nach Ablauf einer vorgebbaren Zeitdauer (sogenannte Entprellzeit) wird der Strom auf einen weiteren vorgebbaren Wert erhöht und der Schweißdraht 5 entsprechend der rechten Darstellung vom Metallbauteil 1 wegbewegt. Der Drahtvorschub wird hierzu umgedreht. Beim Abheben des Schweißdrahtes 5 vom Metallbauteil 1 wird aufgrund der entsprechenden Stromhöhe der Lichtbogen 6 gezündert, wodurch die Spannung wieder ansteigt.
In einer anschließenden zweiten Phase gemäß 3 wird der Schweißdraht 5 bzw. das Schweißdrahtende nun definiert angeschmolzen, so dass ein entsprechender Tropfen 7 am Schweißdraht 5 ausgebildet wird. Dabei kann über die Lichtbogenbrenndauer und die Stromhöhe die Größe des Tropfens 7 für den zu setzenden Noppen 3, also insbesondere die gewünschte Kugelgröße, bestimmt werden. Die bei der Tropfenbildung verwendete Stromhöhe, die Lichtbogenbrenndauer und die Tropfengröße bestimmen auch eine Benetzungsfläche 8, also den Einbrand am Metallbauteil 1. Diese Benetzungsfläche 8 kann durch den Lichtbogen 6 und das Aufsetzen des Tropfens 7 am Metallbauteil 1 verursacht werden, so dass durch diese Parameter das Aufschmelzen, insbesondere die Aufschmelzfläche des Materials an der Oberfläche 2 des Metallbauteils 1 bestimmt werden kann. Dementsprechend kann durch die genannten Parameter ein Halsquerschnitt des Noppens 3 bestimmt werden, wobei dieser Halsquerschnitt im Kontaktbereich zwischen Noppen 3 und Metallbauteil 1 liegt und die erzielbare Form des Noppens 3 (z.B. etwa kugelförmig, kugelsegmentförmig oder halbkugelförmig) mitbestimmt.
Um eine entsprechende Größe des Tropfens 7 zu erreichen, wird in der zweiten Phase gemäß 3 der Schweißdraht 5 über eine definierte Zeitdauer, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der zweiten Phase entspricht, mit einem definierten Strom versorgt, der im dargestellten Ausführungsbeispiel denselben Wert wie am Ende der ersten Phase gemäß 2 aufweisen kann. Gleichzeitig kann die Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes 5 weiter fortgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass für die Bildung des Tropfens 7 die einzelnen Parameter verändert werden können. Beispielsweise ist es möglich, daß in dieser zweiten Phase abermals eine Stromerhöhung durchgeführt wird oder dass die Zeitdauer verlängert wird, um eine definierte Größe des Tropfens 7 zu erreichen. Gleichzeitig kann dabei die Größe der Benetzungsfläche 8 am Metallbauteil 1 beeinflusst werden, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel relativ klein gewählt ist.
Nach Abschluss der zweiten Phase wird in einer dritten Phase gemäß 4 die Umkehrung der Schweißdrahtbewegung in Richtung der Oberfläche 2 des Metallbauteils 1 eingeleitet, wie dies am Beginn der dritten Phase links dargestellt ist. Hierbei wird die am Schweißdrahtende gebildete Kugel bzw. der Tropfen 7 entsprechend der rechten Darstellung auf das Metallbauteil 1 aufgesetzt. Da zwischen dem Schweißdraht 5 und dem Metallbauteil 1 der Lichtbogen 6 ausgebildet war bzw. ist, wurde die Oberfläche 2 des Metallbauteils 1 entsprechend der Benetzungsfläche 8 leicht aufgeschmolzen, so dass das geschmolzene Material des Schweißdrahts 5, also der Tropfen 7, sich mit diesem Material, insbesondere mit der Benetzungsfläche 8, des Metallbauteils 1 verschmilzt bzw. verschweißt.
Dabei ist es möglich, dass in dieser dritten Phase wiederum eine Änderung der Parameter durchgeführt werden kann, wobei hierzu beispielsweise der Strom abgesenkt werden kann, so dass lediglich ein schmelzflüssiger Zustand des Tropfens 7 und der Benetzungsfläche 8 aufrechterhalten wird und somit kein zusätzliches Aufschmelzen des Schweißdrahts 5 und des Bauteils 1 mehr erfolgt. Das Aufsetzen des Tropfens 7 wird vom Schweißgerät aufgrund des gebildeten Kurzschlusses erkannt, so dass eine entsprechende Steuerung durchgeführt werden kann.
In einer vierten Phase gemäß 5 wird beim Berühren bzw. beim Setzen des angeschmolzenen Schweißdrahtes 5 auf das Metallbauteil 1 dieser neuerliche Kurzschluss durch einen abermaligen Einbruch der Spannung erkannt, worauf eine neue Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes 5 eingeleitet wird. Diese Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes 5 wird dabei über eine voreinstellbare Zeitdauer, die sich in die anschließende fünfte Phase gemäß 6 erstrecken kann, durchgeführt, wobei gleichzeitig eine weitere Erhöhung des Stromes durchgeführt werden kann, um eine entsprechende weitere Aufschmelzung des Schweißdrahtes 5 zu erreichen. Durch diese Stromerhöhung wird erreicht, dass mehr Material vom Schweißdraht 5 aufgeschmolzen wird, so dass eine Vergrößerung des Schweißpunkts bzw. des dadurch erzeugten Noppens 3 ohne weitere Aufschmelzung der Oberfläche 2, also ohne weitere Vergrößerung der Benetzungsfläche 8, erzielt werden kann.
In einer fünften und letzten Phase gemäß 6 erfolgt die Lösung des Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht 5, insbesondere des Tropfens 7, und dem Metallbauteil 1. Dies erfolgt derartig, dass entsprechend der linken Darstellung die Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes 5 weiter durchgeführt wird, so dass sich das zähflüssige Material des Schweißtropfens 7 vom Schweißdraht 5 löst und somit im wesentlichen eine Kugel bzw. ein Kugelsegment auf dem Metallbauteil 1 ausgebildet wird. Damit bei der Auflösung des Kurzschlusses kein neuerlicher Lichtbogen 6 gebildet wird, unterbricht die Steuerung sofort nach der Ablösung des Tropfens 7, also nach dem Aufheben des Kurzschlusses, die Stromversorgung. Der am Ende der fünften Phase entsprechend der rechten Darstellung gesetzte Schweißpunkt bildet nun den Noppen 3, der somit aus dem Schweißdraht 5 unmittelbar am Metallbauteil 1 erzeugt worden ist.
Besonders deutlich wird dabei, dass der auf diese Weise hergestellte Noppen 3 ausschließlich aus dem durch das Schweißverfahren auf das Metallbauteil 1 aufgetragene Schweißmaterial, also aus dem Schweißdrahtmaterial, gebildet ist.
Durch eine entsprechende Steuerung der Parameter des Schweißvorgangs können unterschiedliche Noppen 3 hergestellt werden, die sich insbesondere durch ihre Größe und/oder durch ihren Halsquerschnitt (Benetzungsfläche 8) voneinander unterscheiden können. Ebenso ist es möglich, durch einen anderen Ablauf des Schweißvorgangs dem Noppen 3 eine andere Gestalt, beispielsweise eine pilzähnliche Form, zu geben.

1: Metallbauteil
2: Oberfläche
3: Noppen
4: Seite
5: Schweißdraht
6: Lichtbogen
7: Tropfen
8: Benetzungsfläche

Claims

Zur Wärmeabgabe an ein Fluid oder eine Fluidströmung dienendes Metallbauteil, insbesondere einer Turbine, mit einer dem Fluid oder der Fluidströmung ausgesetzten Oberfläche (2), die mehrere vom Metallbauteil (1) abstehende Noppen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (3) durch ein Schweißverfahren an der Oberfläche (2) angebracht oder ausgebildet sind.
Metallbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schweißverfahren als Auftragsschweißverfahren ausgebildet ist, bei dem ein Schweißmaterial auf die Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) aufgetragen wird, – dass die Noppen (3) aus dem Schweißmaterial bestehen, das beim Auftragsschweißen punktförmig auf die Oberfläche (2) aufgetragen ist.
Metallbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schweißverfahren ein Lichtbogenschweißverfahren ist, bei dem ein Schweißdraht (5) aus Schweißmaterial abgeschmolzen und separate Schweißpunkte an die Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) angeschweißt werden, – dass die Noppen (3) durch die Schweißpunkte gebildet sind.
Metallbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (3) etwa kugelförmig oder kugelsegmentförmig oder halbkugelförmig oder ballförmig oder pilzförmig ausgebildet sind.
Metallbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (3) aus einem Material bestehen, das im Vergleich zum Material des Metallbauteils (1) eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist und/oder eine größere Oxidationsfestigkeit aufweist und/oder preiswerter ist und/oder duktiler ist.
Verfahren zum Anbringen von Noppen (3) an einem zur Wärmeabgabe an ein Fluid oder an eine Fluidströmung dienenden Metallbauteil (1) dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (3) an einer Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) durch ein Schweißverfahren hergestellt werden, wobei jede Noppe (3) als einzelner Schweißpunkt durch jeweils einen Schweißvorgang hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schweißverfahren als Auftragsschweißverfahren ausgebildet ist, bei dem ein Schweißmaterial auf die Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) aufgetragen wird, – dass die Noppen (3) aus dem Schweißmaterial bestehen, das beim Auftragsschweißen punktförmig auf die Oberfläche (2) aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, – dass das Schweißverfahren ein Lichtbogenschweißverfahren ist, bei dem ein Schweißdraht (5) aus Schweißmaterial abgeschmolzen und bei dem separate Schweißpunkte an die Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) angeschweißt werden, – dass die Noppen (3) durch die Schweißpunkte gebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißvorgang so ausgeführt wird, dass die Noppen (3) etwa kugelförmig oder kugelsegmentförmig oder halbkugelförmig oder ballförmig oder pilzförmig ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der Schweißpunktnoppen (3) ein Material verwendet wird, das im Vergleich zum Material des Metallbauteils (1) eine größere Wärmeleitfähigkeit aufweist und/oder eine größere Oxidationsfestigkeit aufweist und/oder preiswerter ist und/oder duktiler ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch den in vorbestimmter Weise gesteuerten Ablauf eines einzelnen Schweißvorgangs zur Bildung eines einzelnen Noppens (3) erreicht wird, dass dadurch die Größe, die Höhe sowie die Form des jeweiligen Noppens (3) und eine entsprechende Positionierung des jeweiligen Noppens (3) auf der Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) definiert hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf des Schweißvorgangs zur Bildung eines einzelnen Noppens (3) in mehrere Phasen unterteilt wird, wobei ein einzelner Noppen (3) bevorzugt durch einen einzigen, durchgehenden Schweißvorgang, also ohne Schweißpause, gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass in einer ersten Phase des Schweißvorgangs die Zündung eines Lichtbogens (6) und das Aufschmelzen eines Drahtelektrodenendes eines Schweißdrahtes (5) erfolgt und/oder – dass in einer zweiten Phase des Schweißprozesses der Schweißdraht (5) bzw. das Schweißdrahtende definiert angeschmolzen wird, so dass ein entsprechender Tropfen (7) am Schweißdraht (5) ausgebildet wird, und/oder – dass in einer dritten Phase des Schweißvorgangs die Umkehrung der Schweißdrahtbewegung, also wiederum die Förderung in Richtung der Oberfläche (2) des Metallbauteils (1) nach der definierten Anschmelzung (5) des Schweißdrahtes (5) eingeleitet wird, und/oder – dass in einer vierten Phase des Schweißvorgangs beim Berühren bzw. beim Setzen des angeschmolzenen Schweißdrahtes (5) auf das Metallbauteil (1) dieser neuerliche Kurzschluss durch einen abermaligen Einbruch der Spannung erkannt wird, worauf eine abermalige Rückwärtsbewegung des Schweißdrahtes (5) eingeleitet wird, und/oder – dass in einer letzten, insbesondere fünften, Phase des Schweißvorgangs die Lösung des Kurzschlusses zwischen dem Schweißdraht (5), insbesondere des Tropfens (7) und dem Metallbauteil (1) erfolgt, wobei der auf dem Metallbauteil (1) zurückbleibende Tropfen (7) den Noppen (3) bildet.