DE10360063B4

DE10360063B4 - Verfahren zum Entschichten von Bauteilen

Info

Publication number: DE10360063B4
Application number: DE10360063A
Authority: DE
Inventors: Armin Eberlein; Albert Schneider
Original assignee: MTU Aero Engines GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2023-12-20
Also published as: DE10360063A1

Abstract

Verfahren zum Entschichten von Bauteilen, insbesondere zum Entschichten von beschichteten Bauteilen einer Gasturbine, mit folgenden Schritten:
a) Bereitstellen eines beschichteten Bauteils (10), wobei das Bauteil (10) in mindestens einem Abschnitt bzw. Bereich (13) zu entschichten ist,
b) Erwärmen des Bauteils (10) in dem oder jedem zu entschichtenden Abschnitt bzw. Bereich (13), bis die zu entfernende Beschichtung (14) in diesem Abschnitt bzw. Bereich des Bauteils teigig und/oder flüssig wird;
c) Absaugen und/oder Abblasen der teigigen und/oder flüssigen Beschichtung (14) aus dem bzw. von dem zu entschichtenden Abschnitt bzw. Bereich (13) des Bauteils (10);
dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (10) eine im Bereich einer Schaufelspitze gepanzerte Laufschaufel einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, bereitgestellt wird, wobei die Laufschaufel durch Entfernen der Panzerung im Bereich der Schaufelspitze bereichsweise derart entschichtet wird, dass das Bauteil im Bereich der Schaufelspitze bis zu einer Schmelztemperatur eines Bindemittels der Panzerung erwärmt wird, und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entschichten von Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Verringerung von Schwankungen bei der Länge der Beschichtung von optischen Fasern schlägt die JP 04 324 403 A vor, das Beschichtungsmaterial mittels eines YAG-Lasers zu schmelzen und wegzublasen.

Um die Qualität des Schweißprozesses bei mit einem isolierenden Film versehenen Elektroblechen zu verbessern, ist aus der JP 06 246 475 A bekannt, dass der Film mittels eines Lasers aufgeschmolzen und dann weggeblasen wird.

Bauteile einer Gasturbine, wie zum Beispiel die Laufschaufeln, sind zur Bereitstellung einer Oxidationsbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder auch Erosionsbeständigkeit an den Oberflächen mit speziellen Beschichtungen versehen. Weitere Beschichtungen von Gasturbinenbauteilen sind zum Beispiel Schaufelspitzenpanzerungen an Laufschaufeln, die ein verschleißarmes Anstreifen der Laufschaufeln in ein Gehäuse gewährleisten. Die Bauteile von Gasturbinen unterliegen während des Betriebs derselben einem Verschleiß und können auf sonstige Art und Weise beschädigt werden. Zur Reparatur von Beschädigungen ist es in der Regel erforderlich, vom zu reparierenden Bauteil die Beschichtung bereichsweise, teilweise oder auch insgesamt zu entfernen bzw. abzutragen. Das Entfernen bzw. Abtragen von Beschichtungen bezeichnet man auch als Entschichten.

Bei den Entschichtungsverfahren unterscheidet man nach dem Stand der Technik solche, bei denen die Entschichtung auf mechanischem Wege, chemischem Wege oder elektrochemischem Wege erfolgt. Das nach dem Stand der Technik geläufigste Entschichtungsverfahren für Gasturbinenbauteile ist die elektrochemische Entschichtung. Die elektrochemische Entschichtung beruht auf dem Prinzip der Elektrolyse, wobei das zu entschichtende Bauteil hierbei in ein elektrochemisches Bad eingetaucht wird. Eine derartige elektrochemische Entschichtung verfügt über den Nachteil, dass das bereichsweise Entschichten eines Bauteils nur eingeschränkt möglich ist, da das zu entschichtende Bauteil entwe der nur komplett oder ausgehend von einer Seite bzw. Kante in das elektrochemische Bad eingetaucht werden kann. Die Bauteilgeometrie begrenzt demnach bei der elektrochemischen Entschichtung das bereichsweise Entschichten des Bauteils. Weiterhin muss bei der elektrochemischen Entschichtung zur bereichsweise Entschichtung der zu entschichtende Bereich des Bauteils vom nicht zu entschichtenden Bereich durch aufwendige Maßnahmen getrennt werden, um zum Beispiel Spritzer der Elektrolytlösung des elektrochemischen Bads vom nicht zu entschichtenden Bereich fern zu halten, was jedoch in der Regel nur unzureichend gelingt.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zum Entschichten von Bauteilen zu schaffen.

Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass das eingangs genannte Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 weitergebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Bereitstellen eines beschichteten Bauteils, wobei das Bauteil in mindestens einem Abschnitt bzw. Bereich zu entschichten ist; b) Erwärmen des Bauteils in dem oder jedem zu entschichten Abschnitt bzw. Bereich, bis die zu entfernende Beschichtung in diesem Abschnitt bzw. Bereich des Bauteils teigig und/oder flüssig wird; c) Absaugen und/oder Abblasen der teigigen und/oder flüssigen Beschichtung aus dem bzw. von dem zu entschichtenden Abschnitt bzw. Bereich des Bauteils. Ferner wird als Bauteil eine im Bereich einer Schaufelspitze gepanzerte Laufschaufel einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, bereitgestellt, wobei die Laufschaufel durch Entfernen der Panzerung im Bereich der Schaufelspitze bereichsweise derart entschichtet wird, dass das Bauteil im Bereich der Schaufelspitze bis zu einer Schmelztemperatur eines Bindemittels der Panzerung erwärmt wird, und dass bei erreichter Schmelztemperatur die Panzerung aus teigig und/oder flüssig gewordenem Bindemittel zusammen mit keramischen Panzerkörnern abgesaugt und/oder abgeblasen wird. Dabei liegt die Schmelztemperatur des Bindemittels der Panzerung, auf welche die zu entschichtende Schaufelspitze der Laufschaufel erwärmt wird, vorzugsweise unterhalb der Schmelztemperatur der Laufschaufel und unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen Panzerkörner der Panzerung.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zur Erwärmung mindestens eine Laserquelle verwendet.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine im Bereich einer Schaufelspitze zu entschichtende Schaufel einer Gasturbine.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer zu entschichtenden Gasturbinenschaufel beschrieben. 1 zeigt eine solche Schaufel 10 einer Gasturbine, die ein Schaufelblatt 11 und einen Schaufelfuß 12 umfasst. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schaufel 10 im Bereich einer Schaufelspitze 13 mit einer Beschichtung 14 versehen, nämlich mit einer Schaufelspitzenpanzerung.
Im Sinne der Erfindung wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, zum Beispiel zur Reparatur der Schaufel 10 die Beschichtung 14 von der Oberfläche der Schaufelspitze 13 abzutragen bzw. zu entfernen.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird zur Entschichtung der Schaufel 10 im Bereich der Schaufelspitze 13, also zur Entfernung der Schaufelspitzenpanzerung 14 von der Schaufelspitze 13, die Schaufel 10 im Bereich der Schaufelspitze 13 erwärmt. Bei der Erwärmung wird die zu entfernende Beschichtung 14 teigig bzw. flüssig. Die teigig bzw. flüssig gewordene Beschichtung 14 wird sodann im Sinne der Erfindung aus dem bzw. von dem zu entschichtenden Bereich, also aus dem Bereich der Schaufelspitze 13, abgesaugt bzw. abgeblasen. Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, das Bauteil zum Entschichten zumindest bereichsweise zu erwärmen und die infolge der Erwärmung teigig werdende bzw. flüssig werdende Beschichtung auf pneumatischem Wege zu entfernen.
Als Wärmequelle wird vorzugsweise mindestens eine Laserquelle verwendet. Die oder jede Laserquelle richtet entweder einen kontinuierlichen oder einen gepulsten Laserstrahl auf den zu erwärmenden Bereich des zu entschichtenden Bauteils. Die Verwendung einer Laserquelle hat den Vorteil, dass ein besonders gezielte und damit lokal begrenzte Erwärmung des Bauteils exakt im zu entschichtenden Bereich möglich ist. Es sei angemerkt, dass anstelle der Laserquelle jedoch auch zum Beispiel eine induktive Wärmequelle zur Erwärmung des Bauteils im zu entschichtenden Bereich verwendet werden kann.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird die Erwärmung des zu entschichtenden Bereichs, im gezeigten Ausführungsbeispiel der zu entschichtenden Schaufelspitze 13, gemessen und bei Erreichen einer Temperatur, bei welcher die zu entfernende Beschichtung, im gezeigten Ausführungsbeispiel die zu entfernende Schaufelspitzenpanzerung 14, teigig bzw. flüssig wird, wird die Absaugung und/oder Abblasung der Beschichtung eingeleitet. Bei Erreichen dieser Temperatur wird entweder die Erwärmung des Bauteils gestoppt oder für eine bestimmte Zeitspanne beibehalten, sodass bei gleichbleibender Temperatur im zu entschichtenden Bereich die Beschichtung vollständig entfernt werden kann. Die Temperaturmessung erfolgt bevorzugt berührungslos.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der 1 wird die Schaufelspitzenpanzerung 14 von der Schaufelspitze 13 der Schaufel 10 entfernt. Die Schaufelspitzenpanzerung besteht aus keramischen Panzerkörnern, zum Beispiel aus kubischen Bornitrit-Körnern, die über ein Bindemittel auf der Schaufelspitze gehalten werden. Zur Entschichtung der Schaufel 10 im Bereich der Schaufelspitze 13 wird die Schaufelspitze 13 auf eine Temperatur erwärmt, bei welcher das Bindemittel teigig bzw. flüssig wird. Diese Temperatur entspricht der Schmelztemperatur des Bindemittels, wobei die Schmelztemperatur des Bindemittels unterhalb der Schmelztemperatur der eigentlichen Schaufel 10 und unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen Panzerkörper liegt.
Durch das Teigigwerden des Bindemittels werden die keramischen Panzerkörner nicht mehr auf der Oberfläche der Schaufel 10 im Bereich der Schaufelspitze 13 gehalten, sondern sie können vielmehr zusammen mit dem teigigen bzw. flüssigen Bindemittel von der Schaufelspitze 13 abgesaugt bzw. abgeblasen werden.
Der Kern der hier vorliegenden Erfindung liegt demnach in der Kombination einer Erwämung des zu entschichtenden Bauteils selektiv im zu entschichtenden Abschnitt des Bauteils auf eine Temperatur, bei welcher die zu entfernende Beschichtung teigig und/oder flüssig wird, und dem Absaugen bzw. Abblasen der teigigen und/oder flüssigen Beschichtung von dem Bauteil aus dem bzw. von dem zu entschichtenden Bereich desselben.
Mit dem hier vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren zur Entschichtung von Bauteilen ist eine lokale Entfernung von Beschichtungen ohne Beeinträchtigung angrenzender Bereiche des Bauteils möglich. Durch die thermische Erwärmung des Bauteils bei der Entschichtung kann ein zu entschichtender Bereich exakt und einfach von einem nicht zu entschichtenden Bereich abgegrenzt werden. Konstruktive Maßnahmen zur Abdeckung des zu entschichtenden Bereichs vom nicht zu entschichtenden Bereichs können entfallen.
Es ist eine sehr selektive Entschichtung eines Bauteils möglich. Durch die Vermeidung des beim elektrochemischen Entschichten erforderlichen Elektrolytbads können weiterhin die Kosten der Entschichtung deutlich reduziert werden, weiterhin werden negative Einflüsse auf die Umwelt vermieden.
Obwohl die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf 1 am Beispiel einer Entschichtung einer Schaufelspitzenpanzerung im Bereich einer Schaufelspitze einer Laufschaufel beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass mit der hier vorliegenden Erfindung auch lokal bzw. selektiv Oxidationsbeschichtungen, Korrosionsbeschichtungen oder auch Erosionsbeschichtungen von einem Gasturbinenbauteil, zum Beispiel einer Laufschaufel oder einer Leitschaufel eines Flugtriebwerks, entfernt werden können. Hierzu muss lediglich die zur Erwärmung verwendete Wärmequelle gezielt auf den zu entschichtenden Bereich des Gasturbinenbauteils gerichtet werden, und nach bzw. bei Teigigwerden bzw. Verflüssigung der Beschichtung mithilfe einer Absaugvorrichtung bzw. Abblasvorrichtung die teigige bzw. flüssige Beschichtung vom Bauteil abgesaugt bzw. abgeblasen werden.

10: Schaufel
11: Schaufelblatt
12: Schaufelfuß
13: Schaufelspitze
14: Beschichtung

Claims

Verfahren zum Entschichten von Bauteilen, insbesondere zum Entschichten von beschichteten Bauteilen einer Gasturbine, mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines beschichteten Bauteils (10), wobei das Bauteil (10) in mindestens einem Abschnitt bzw. Bereich (13) zu entschichten ist, b) Erwärmen des Bauteils (10) in dem oder jedem zu entschichtenden Abschnitt bzw. Bereich (13), bis die zu entfernende Beschichtung (14) in diesem Abschnitt bzw. Bereich des Bauteils teigig und/oder flüssig wird; c) Absaugen und/oder Abblasen der teigigen und/oder flüssigen Beschichtung (14) aus dem bzw. von dem zu entschichtenden Abschnitt bzw. Bereich (13) des Bauteils (10); dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil (10) eine im Bereich einer Schaufelspitze gepanzerte Laufschaufel einer Gasturbine, insbesondere eines Flugtriebwerks, bereitgestellt wird, wobei die Laufschaufel durch Entfernen der Panzerung im Bereich der Schaufelspitze bereichsweise derart entschichtet wird, dass das Bauteil im Bereich der Schaufelspitze bis zu einer Schmelztemperatur eines Bindemittels der Panzerung erwärmt wird, und dass bei erreichter Schmelztemperatur die Panzerung aus teigig und/oder flüssig gewordenem Bindemittel zusammen mit keramischen Panzerkörnern abgesaugt und/oder abgeblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung mindestens eine induktive Wärmequelle verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung mindestens eine Laserquelle verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Laserquelle den oder jeden zu entschichtenden Bereich (13) des Bauteils (10) kontinuierlich oder gepulst bestrahlt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zu entschichtende Bereich des Bauteils auf eine Temperatur erwärmt wird, die kleiner ist als die Schmelztemperatur des Bauteils (10).
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erwärmung des zu entschichtenden Bereichs (13) des Bauteils (10) gemessen wird, und dass bei Erreichen einer Temperatur, bei welcher die zu entfernende Beschichtung (14) teigig und/oder flüssig wird, die Absaugung und/oder Abblasung eingeleitet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Temperatur, bei welcher die zu entfernende Beschichtung (14) teigig und/oder flüssig wird, die Erwärmung des Bauteils (10) gestoppt wird oder für eine bestimmte Zeitspanne die Erwärmung beibehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des Bindemittels der Panzerung, auf welche die zu entschichtende Schaufelspitze der Laufschaufel erwärmt wird, unterhalb der Schmelztemperatur der Laufschaufel und unterhalb der Schmelztemperatur der keramischen Panzerkörner der Panzerung liegt.