DE10357536B4

DE10357536B4 - Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen

Info

Publication number: DE10357536B4
Application number: DE2003157536
Authority: DE
Inventors: Dr. Bayer Erwin; Thomas Kränzler; Stefan Schneiderbanger; Dr. Steinwandel Jürgen
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: DE10357536A1

Abstract

Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen mit einem Füllmaterial, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die lokale Beschädigung mittels eines Hochleistungslasers bezüglich ihrer Abmessungen vorgebbar vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem zweiten Verfahrensschritt die vergrößerte Stelle mit einem keramischen Füllmaterial aufgefüllt wird, wobei das in die lokale Beschädigung einzubringende Füllmaterial ein den Abmessungen der vergrößerten Stelle entsprechendes Inlay ist, und in einem dritten Verfahrensschritt das eingebrachte Füllmaterial gesintert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit lokalen Beschädigungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
DE 100 55 505 C2 zeigt ein Verfahren zur Instandsetzung von Schaufeln für Turbomaschinen, bei dem zumindest in einem Teilbereich die Schutzschicht oder der Schaufelwerkstoff mittels Laser-Carving abgetragen und durch neues Material mittels Anspassung der Istgeometrie an die Sollgeometrie ersetzt wird.
US 6,384,365 B1 offenbart ein Verfahren zur Reparatur von Turbinenkomponenten, bei dem gegenüberliegende Flächen mittels in unmittelbarer Nähe angebrachter Elektroden und ein dadurch erzeugtes elektrisches Feld aufgeheizt werden. Durch Ausüben eines Druckes werden die Flächen gefügt.
Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen wird in EP 1 197 585 A2 beschrieben. Auf ein Bauteil mit einer Wärmedämmschicht, welche lokale Beschädigungen aufweist, wird eine keramische Paste aufgetragen, wobei die keramische Paste dabei insbesondere in die lokalen Beschädigungen eingebracht wird. Die keramische Paste ist ein Gemisch aus keramischem Pulver, einem keramischen Bindemittel und einem Lösemittel. Mittels Aufheizens der keramischen Paste bildet sich eine sogenannte keramische Repairschicht, wobei das keramische Bindemittel eine Matrix bildet, in welcher die Partikel des keramischen Pulvers eingelagert sind. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, dass sich beim Verfüllen der lokalen Beschädigungsstellen mit der keramischen Paste Hohlräume bilden können. Diese Hohlräume wirken sich nachteilig auf die Verbindungsfestigkeit der keramischen Repairschicht mit der ursprünglichen Wärmedämmschicht.
In der Druckschrift US 6,413,578 B1 wird ein weiteres Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen beschrieben. Zur Reparatur der Beschädigungen wird eine keramische Paste aufgebracht, die ein Binde- und ein Lösungsmittel enthält, und Wärme behandelt, wobei die endgültige Ausbildung des Keramikverbunds bei Einsatzbedingungen stattfindet.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, lokale Beschädigungen in einer Wärmedämmschicht zu reparieren, wobei eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen Wärmedämmschicht und eingebrachtem Füllmaterial gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt die lokale Beschädigung mittels eines Hochleistungslasers bezüglich ihrer Abmessungen vorgebbar vergrößert, in einem zweiten Verfahrensschritt die vergrößerte Stelle mit einem keramischen Füllmaterial aufgefüllt wird, wobei das in die mittels Laser-Ablation vorbereitete lokale Beschädigung einzubringende keramische Füllmaterial ein den Abmessungen der vorbereiteten Stelle entsprechendes Inlay ist, und in einem dritten Verfahrensschritt das eingebrachte Füllmaterial gesintert.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird um die lokale Beschädigung herum Wärmedämmschichtmaterial definiert abgetragen. Dieser Materialabtrag erfolgt mittels Laserenergie und wird auch als Laser-Ablation bezeichnet. Die Laser-Ablation bewirkt eine definierte Verdampfung von Wärmedämmschichtmaterial, wodurch an der lokalen Beschädigung eine exakte Kontur eingestellt werden kann. Damit werden die Abmessungen der lokalen Beschädigungen optimal für die anschließende Verfüllung mit keramischen Füllmaterial, welches vorteilhaft ein Wärmedämmschichtmaterial ist, vorbereitet. Außerdem wird durch die Vorbereitung der lokalen Beschädigung mittels Laser-Ablation gewährleistet, dass das Füllmaterial gut an die ursprüngliche Wärmedämmschicht anbinden kann. Ein weiterer Vorteil hierbei ist, dass eine lokale Beschädigung schnell und ohne großen Aufwand durch Einbringen eines vorgefertigten Inlays repariert werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird als Ablationslaser ein gepulster Laser, welcher vorteilhaft im nano-, piko- oder femtosekunden-Bereich betrieben wird, verwendet. Ein Vorteil hierbei ist, dass ausschließlich das um die lokale Beschädigung herum abzutragende Wärmedämmschichtmaterial lokal aufgeheizt und verdampft wird. Somit wird verhindert, dass andere als die abzutragenden Stellen des Wärmedämmschichtmaterials thermisch beeinflußt werden.
Das einzubringende keramische Füllmaterial kann aber auch vorteilhaft eine Art Schlicker aus Wärmedämmschichtmaterial sein.
Vorteilhaft ist das einzubringende Wärmedämmschichtmaterial mit Yttrium teilstabilisiertes Zirkonoxid, Lanthan-Magnesium-Hexaaluminat oder ein Gemisch daraus.
Die Sinterung des eingebrachten Füllmaterials erfolgt vorteilhaft mittels kurzgepulster Laser- oder Mikrowellenenergie. Damit ist gewährleistet, dass ausschließlich das eingebrachte Füllmaterial gesintert wird und das umliegende ursprüngliche Wärmedämmschichtmaterial unbeschädigt bleibt.

Claims

Verfahren zum Reparieren von Wärmedämmschichten mit auf der Oberfläche der Wärmedämmschicht vorhandenen lokalen Beschädigungen mit einem Füllmaterial, wobei in einem ersten Verfahrensschritt die lokale Beschädigung mittels eines Hochleistungslasers bezüglich ihrer Abmessungen vorgebbar vergrößert wird, dadurch gekennzeichnet, dass, in einem zweiten Verfahrensschritt die vergrößerte Stelle mit einem keramischen Füllmaterial aufgefüllt wird, wobei das in die lokale Beschädigung einzubringende Füllmaterial ein den Abmessungen der vergrößerten Stelle entsprechendes Inlay ist, und in einem dritten Verfahrensschritt das eingebrachte Füllmaterial gesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochleistungslaser ein Pulslaser im nano-, pico- oder femtosekunden-Bereich ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial ein Wärmedämmschichtmaterial ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmedämmschichtmaterial mit Yttrium teilstabilisiertes Zirkonoxid, Lanthan-Magnesium-Hexaaluminat oder ein Gemisch daraus ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllmaterial nanoskalige Partikel enthält.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eingebrachte Füllmaterial mittels kurzgepulster Laser- oder Mikrowellenenergie gesintert wird.