DE3209418A1 - Verfahren zum herstellen einer verbundduesenleitschaufel oder -laufschaufel - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer verbundduesenleitschaufel oder -laufschaufel

Info

Publication number
DE3209418A1
DE3209418A1 DE19823209418 DE3209418A DE3209418A1 DE 3209418 A1 DE3209418 A1 DE 3209418A1 DE 19823209418 DE19823209418 DE 19823209418 DE 3209418 A DE3209418 A DE 3209418A DE 3209418 A1 DE3209418 A1 DE 3209418A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
copper
plasma
thermal conductivity
cooling tubes
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19823209418
Other languages
English (en)
Inventor
Myron Clyde Amsterdam N.Y. Muth
John Ruel Schenectady N.Y. Rairden III
Peter William Scotia N.Y. Schilke
William Frederick Rexford N.Y. Schilling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE3209418A1 publication Critical patent/DE3209418A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/18Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/185Liquid cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/04Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass turbine or like blades from several pieces
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316Impeller making
    • Y10T29/49336Blade making
    • Y10T29/49339Hollow blade
    • Y10T29/49341Hollow blade with cooling passage
    • Y10T29/49343Passage contains tubular insert

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

32094 IS
Beschreibung
Verfahren zum Hersteilen einer Verbunddüsenleitschaufe]
oder -laufschaufel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von verschiedenen flügelprofilförmigen Teilen, die in Gasturbinen verwendet werden, insbesondere in stationären Gasturbinen, die auf hohen Temperaturen arbeiten.
Gemäß der Erfindung wird, kurzgesagt, eine Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise oxidausschoidungsverfestigtes Kupfer (Glidden AL-60) unter Verwendung eines mit hoher Geschwindigkeit und niedrigem Druck (HG/ND) arbeitenden Plasmalichtbogenspritzverfahrens auf eine Baugruppe aufgebracht, die aus einem Konstruktionsgerüst aus einer Kupferlegierung oder einer Nickelsuperlegierung oder aus einer Kombination von beiden und aus diesem überlagerten Kühlrohren besteht. Die Kupferlegierung wird bis zu einer Überzugsdicke plasmagespritzt, die ausreicht, um die
U * « « · 41
s an ■*
.— <gz ·—
Kühlrohre vollständig zu bedecken und um das spanabhebende Bearbeiten der Kupferlegierung zu gestatten, damit eine glatte Oberfläche mit einer Dicke von etwa 0,2 5 -3,8 mm (0.010-0.150 inch) oder mehr hergestellt werden kann.
Da die plasmagespritzte Kupferschicht keine durchgehende Porosität hat, kann sie vorteilhafterweise leicht benutzt worden, um eine Druckdifferenz während des Verbindens des cJoaamtgebilcies durch isostatisches Warmpressen aufrechtzuerhalten, um die Verbindung durch Festkörperdiffusion zwischen den Einzelteilen des Gebildes zu verbessern. Das HG/ND-Plasmaspritzverfahren erzeugt zwar selbst ausgezeichnete Verbindungen, das anschließende Wärmebehandeln und Verbinden sind jedoch erwünscht, um den Festigkeitsverband des Gesamtgebildes weiter zu verbessern.
Nach dem Plasmaspritzen, dem Verbinden durch isostatisches Warmpressen und dem spanabhebenden Bearbeiten wird der Verbundgegenstand mit Hilfe einer korrosionsbeständigen Legierung geschützt, die in herkömmlicher Technik aufgebracht werden kann.
Das Plasmalichtbogenspritzverfahren wird seit vielen Jahren benutzt, um Überzüge auf verschiedene Substrate aufzubringen und dadurch deren Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Das herkömmliche Plasmaspritzverfahren wird jedoch üblicherweise an Luft ausgeführt, wobei Teilcherigeschwindigkeiten von etwa 152 m/s (500 feet/ second) benutzt werden. So aufgebrachte Überzüge sind durch Porosität (typischerweise 5-25%) und hohen Oxidgehalt gekennzeichnet.
Weiter ist bereits das Plasmagießen bis zu viel größeren Dicken verwendet worden, um Teile aus hochschmelzendem Me-
2 O 9 k 1 3
tall und mit komplexer Geometrie herzustellen, wie es in •einem Aufsatz von Mash und Brown, "Structure and Properties of Plasma-Cast Materials", Metals Engineering Qua r Lor Jy, Februar 1964, Seite 18-26, beschrieben ist. Das von Mash und Brown beschriebene Verfahren beinhaltet das Plasmagießen eines (im Ausgangszustand ein Pulvergemisch bildenden) einzigen Materials auf einen Dorn, der anschließend entfernt wird. Dagegen wird bei dem Verfahren nach der Urfindumj Material auf ein Substrat aufgebracht, das später nicht entfernt wird.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden unterschied! ichc> Materialien in Schichten gegossen, um eine VerbunddüsenJοitschaufel ("nozzle" d.h., genauer gesagt, eine Verbundleitschaufel eines als Düse dienenden Leitapparates) oder eine . Laufschaufel mit inneren Wasserkühlkanälen herzustellen.
Aus- der US-PS 3 839 618 ist es bekannt, daß kürzlich ein HG/ND-Plasmalichtbogenspritzverfahren entwickelt worden ist, das viele der Beschränkungen der älteren Verfahren beseitigt. Durch Plasmaspritzen mit Teilchengeschwindigkeiten von 609-914 m/s (2000-3000 feet/second) in einer Argonatmosphäre bei einem niedrigen Druck von 40-80 mbar (30-60 Torr) können hochdichte (98-100%) und nahezu oxid frei ο Überzüge aufgebracht werden. Bezüglich Ein/.«1 J heilen von HG/ND-Plasmaspritzverfahren wird auf die US-I'S 3 BW blH verwiesen.
Das HG/ND-Plasmaspritzverfahren ist zwar, wie vorstehend angegeben, bekannt, es wird jedoch davon ausgegangen, daß das HG/ND-Verfahren bislang nicht verwendet worden ist, um relativ dicke Schichten(von mehr als 2,03 mm oder 80 mils) aus Kupferlegierungen für hier beschriebene Verwendungszwecke aufzubringen. Es gibt insbesondere eine Anzahl von Unterschieden zwischen der hier beschriebenen Anwendung des HG/ND-
Verfahrens und bekannten Anwendungen von Plasmaspritzverfahren. Das plasmagespritzte Kupfermaterial ist bei dem hier beschriebenen Herstellungsverfahren eine hochfeste Kupferlegierung, die benutzt wird, um Wärmegradienten in' dem hergestellten Teil (Laufschaufel oder Düsenleitschaufel) zu verringern. Deshalb muß die Kupferschicht sehr dick sein, damit sich eine ausreichende Verringerung von Wärmegradienten ergibt. Das plasmagespritzte Kupfermaterial verbindet sich mit Kühlrohren (Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasis) und einem Konstruktionsholm (Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasis), die nicht notwendigerweise dieselbe Zusammensetzung haben. Es ist ein wichtiges Leistungsmerkmal, daß das Kupfermaterial Wärme von der Oberfläche der Düsenleitschaufel oder der Laufschaufel zu den Wasserkühlrohren leitet und außerdem eine hohe Dichte und einen niedrigen Oxid/Nitrid-Gehalt, hat, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufrechtzuerhalten und dem Teil für dessen Lebensdauer eine ausreichende Dauerschwingfestigkeit für niederfrequent auftretende Lastspiele (low cycle fatigue life) zu geben. Die plasmagespritzte Schicht muß sich mit einer unregelmäßig geformten Oberfläche verbinden und muH saubere Verbindungen mit den Kühlrohren und dem Holm haben.
In einer Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, kurzgesagt, das Verfahren zum Herstellen von wassergekühlten Verbunddüsenleitschaufeln und -laufschaufeln für eine Gasturbine folgende Schritte: Herstellen eines Konstruktionsgerüsts in Form eines Holms; Aufbringen eines ersten dichten, unporösen Überzugs aus einer Kupferlegierung höherer Wärmeleitfähigkeit auf das Konstruktionsgerüst mittels Niederdruckplasmalichtbogenspritzens; Aufbringen von Kühlrohren längs der Oberfläche des ersten Überzugs, anschließendes Aufbringen eines dichten, unporösen Überzugs aus einer Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit auf das Konstruktionsgerüst mittels Niederdruckplasmalichtbogenspritzens in einer Dicke,
die wenigstens ausreicht, um die Kühlrohre zu bedecken und •überschüssiges Material zum Glätten durch spanabhebende Bearbeitung bereitzustellen.
Das Herstellungsverfahren nach der Erfindung beinhalteL als weiteren Schritt das Verbinden des Konstruktionsgerüstes durch isostatisches Warmpressen, wobei währenddessen, eine Druckdifferenz durch die Überzüge aus im wesentlichen unporösem, eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisendem Kupfer aufrechterhalten wird.
Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1. eine isometrische Ansicht einer Gastur-
binenverbunddüsenleitschaufelbaugruppc,
Fig. 2 eine Querschnittansicht einer Gasturbi
nenlaufschaufel und
Fig. 3 eine Querschnittansicht einer Ga\sturbi-
nendüsenleitschaufel mit einem anders ausgebildeten Holm.
Die Zeichnung zeigt typische Düsenleitschaufel- und Laufschaufelgebilde (Fig. 1 und 3 bzw. Fig. 2) nach der Erfindung. Die Düsenleitschaufel- und Laufschaufelgebilde sind, soweit es die Erfindung betrifft, im wesentlichen gleich. Fig. 1 zeigt eine isometrische Gesamtansicht, während die Fig. 2 und 3 Querschnittansichten zeigen.
Gemäß Fig. 2 weist ein typisches Gebilde ein Konstruktionsteil in Form eines Holms 10 auf, der aus einer Nickel- oder aus einer Kobaltsuperlegierung besteht, wie beispielsweise
lncoiiel-718 (19 Cr, 19 Fe, 0,4 Al, 0,9 Ti, 3,0 Mo, 5,0 Nb, 0,04 C, Rest Ni). Auf den Holm 10 wird ein erster dichter, unporöser überzug 12 aus einer Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit mittels Niederdruckplasmalichtbogenspritzens aufgebracht. Ein geeignetes HG/ND-Plasmaspritzsystem wird von der Electro-Plasma, Inc., Irvine, California, hergestellt. Dieses besondere System enthält eine 80 Kilowatt-Plasmapistole und arbeitet normalerweise mit einem Druck von 40-80 mbar (30-60 Torr).
Danach werden mehrere Kühlrohre 14 längs der Oberfläche des ersten Überzugs 12 aufgebracht und mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung oder durch Anheften an den Enden festgehalten. Die Kühlrohre 14 haben einen Durchmesser von ungefähr 2,54 mm (0.1 inch) und bestehen, beispielsweise, aus rost-· freiem Stahl oder einer Nickelsuperlegierung.
Danach wird ein dichter, unporöser überzug 16 aus einer Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit auf das Konstruktionsgerüst mittels des gleichen Niederdrucklichtbogenplasmaspritzens in einer Dicke aufgebracht, die wenigstens ausreicht, damit die Kühlrohre 14 bedeckt werden und überschüssiges Material zum Glätten durch spanabhebende Bearbeitung bereitgestellt wird.
Der plasmagespritzte Kupferüberzug 16 ist zwar mit dem unter ihm befindlichen Gebilde 10 fest verbunden, zum Verbessern der Verbindung wird jedoch ein als isostatisches Warmpressen bekanntes Verbindungsverfahren benutzt, bei welchem die zu verbindenden Teile in ein geschlossenes Retortengefäß eingebracht werden, mit einem Druck von ungefähr 6 9-103 MN/m2 (10-15 ksi) mit.einem Inertgas, wie beispielsweise Argon, beaufschlagt werden und auf eine Temperatur von ungefähr 926-1010 0C (1700-1850 0F) für 2-4 h erhitzt werden.
32094LS
Danach wird die Oberfläche der Überzugsschicht 16 bis xur gewünschten Glätte und Kontur spanabhebend bearbeitet, und es wird eine geeignete Schicht 18 aus einer korrosionsbeständigen Legierung aufgebracht, bei der es sich entweder um eine herkömmliche Plattierung oder um eine plasinagespritzte Schicht handeln kann.
Gemäß Fig. 2 ist, wie vorstehend beschrieben, der innen angeordnete tragende Holm 10 ein ziemlich großes Teil, das angenähert die Form der fertigen Laufschaufel hat.
Dagegen zeigt Fig. 3 eine Alternative, bei der das Grundgebilde aus mehreren, in diesem Fall aus vier, Holmstangen und ein Hauptteil des die Holmstangen 20 umgebenden Volumens 22 aus HG/ND-plasmagespritztem Kupfer besteht. Es werden daher extrem dicke (bis zu 25,4 mm oder 1 inch) Kupferabschnitte um das durch die Holmstangen gebildete Konstruktionsgerüst gespritzt.
Am Anfang dieses besonderen Verfahrens erstreckt uieh zuerst ein relativ dünner Steg 24 aus Kupfer zwischen dun Holmstangen 20, und mit diesem Steg 24 sowie mit den Holm- · stangen 20 selbst verbindet sich am Anfang das plasmagespritzte Kupfer.
Die Kühlrohre 14 werden an einem geeigneten Punkt in dem Spritzverfahren in Stellung gebracht und später in den Körper 22 aus plasmagespritztem Kupfer vollständig eingebettet.
BESONDERE BEISPIELE
Bei Durchführbarkeitsuntersuchungen wurden mehrere Kuplcj Ir gierungen mittels- Plasmaspritzens auf Nickellegierung«(Lnconel-718)- und sauerstofffreie Kupfersubstrate hoher Wärme-
leitfähigkeit, die sowohl Stangen- als auch Plattenkonfiguration hatten, aufgebracht. Es wurden dann die Ergebnisse ausgewertet, insbesondere hinsichtlich der Auswirkungen von Variablen des Plasmaspritzverfahrens auf die metallurgischen KUjenHchaften der Kupferschichten, die auf die Nickellegierungs- und Kupfersubstrate aufgebracht wurden.
TESTVERFAHREN
Die Substrate waren sauerstofffreies Kupfer hoher Wärmeleitfähigkeit und Inconel-718 (19 Cr, 19 Fe , 0,4 Al, 0,9 Ti, 3,0 Mo, 5,0 Nb, 0,4 C, Rest Ni). Die Plasmaspritzüberzuglegierungen waren MZC-Cu (0,04 Mg, 0,15 Zr, 0,6 Cr, Rest Cu), geliefert von Alloy Metals, Inc., Troy, Michigan, und CuNiTi-Pulver,geliefert von der üdimet Powder Division, Special Metals, Ann Arbor, Michigan. Zwei verschiedene CuNiTi-LeqI orangen wurden benutzt: (5,0 Nl, 2,5 Ti, Rest Cu) und (2,0 Ni, 1,2 Ti, Rest Cu).
Sämtliche Pulver wurden vor der Verwendung gesiebt. Die Versuche wurden unter Verwendung von zwei Pulverfraktionen ausgeführt, bis zu 37 \im (-400 mesh oder 1.5 mils) und über 37 μΐΐΐ ( + 400 mesh oder +1.5 mils) und bis zu 44 μΐη (-325 mesh oder -1.7 mils), und zwar von jeder Kupferlegierung.
Diese Pulver wurden benutzt, um Überzüge mit einer Dicke von ungefähr 1,27 mm (50 mils) auf Platten aus sauerstofffreiem Kupfer hoher Wärmeleitfähigkeit und Inconel-718 aufzubringen. Alle plasmagespritzten überzüge wurden unter Verwundung eines von der Electro-Plasma, Inc., Irvine, California, hergestellten Niederdruckplasmasprxtzsystems hergestellt.
Die verwendeten Verfahrensparameter waren: Plasmapistolen- . iitrom 1300 A bei 50 V; Aufbringdruck 80 mbar (60 Torr);
Pulverdurchsatz 6 kg/h (13.2 lb/hr); und Abstand zwischen Plasmapistole und Substrat 33 cm (13 inches). Die Substrate; wurden unter Verwendung der heißen Gase aus der Pistole auf etwa 700 0C (1292 0F) vorgewärmt; während dos Ubui ·/ iehons stieg die Substrattemperatur auf etwa 800 "C (149Λ "K) bis 900 0C (1652 0F).
Metallographische Untersuchungen wurden an jedem überzug in dem Zustand, wie er aufgebracht wurde, und in dem Zustand nach der Wärmebehandlung durchgeführt. Die benutzte Wärmebehandlung war 2 h bei 954 0C (1746 0F) in Argon und daran anschließend 16 h bei 454 0C (850 0F) in Argon. Die metallographische Untersuchung ergab, daß die Überzüge dicht waren und daß eine gute Überzugshaftung bei sämtlichen Proben erzielt wurde.
UBERZUGSDICHTE
Überzugsdichtemessungen wurden an MZC-Cu ausgeführt, aufgebracht auf einen Amboß, der zum Abstützen der Substrate benutzt worden war. Diese Daten sind in der folgenden Tabelle I zusammengefaßt.
TABELLE I
DICHTE VON PLASMAGESPRITZTEM MZC-Cu
wie aufgebracht 3,81 mm (2 h bei
bei 454°C
mm
mil)
ZUQ
wärmebehandeIt 0F)
A)
+ 16 h
Pulver 1,27 mm (150
überz
mil)
sug
1 ,27
über
,9%
,0%
954°C
(850'
3,
15
Hb
81
0 r
ers
Teilchengröße (50 mil) 98, 3% 99 99,
«)<>,
bis zu 37 im (-400)
über 37 m (+400)
bis zu 44 um (-325)
95,7% mm
SUQ
(1746'
3F) in
r6%
r7%
(
Aus der vorstehenden Tabelle I ist zu erkennen, daß die überzüge aus gröberem Pulver, wie aufgebracht, ebenso dicht sind wie diejenigen, die unter Verwendung des feinen Pulvers
Υ*-} :.':·:": „·' 32094 13 * ' U"
hergestellt wurden. Außerdem ist der dickere überzug jeweils dichter als der dünnere überzug.
TEMPERATURWECHSELBEANSPRUCHUNGSTEST .
Mit MZC-Cu überzogene Stangen aus Inconel-718 und aus sauerstoffreiem Kupfer hoher Wärmeleitfähigkeit wurden in einem einfachen Laborprüftest ausgewertet. Die Proben wurden in Argon auf 954 0C (1746 0F) erhitzt und dann mit Gebläseluft gekühlt. Dieser Zyklus wurde zehnmal wiederholt. Als elfter Zyklus wurden die Proben in Raumtemperatur aufweisendes Wasser getaucht. Diese temperaturwechselbeanspruchten Proben wurden sorgfältig makroskopisch und mikroskopisch untersucht; es zeigte sich kein Anzeichen einer Rißbildung.
ZUGTEST VON PLASMAGESPRITZTEN CuNiTi-LEGIERUNGEN
Platten aus nahezu die volle Dichte aufweisenden CuNiTi-Legierungen wurden präpariert, indem Pulver mit einer Teilchengröße von bis zu 37 um (-400 mesh) aufgespritzt wurden, um Schichten mit einer Dicke von ungefähr 2,5 mm (0.01 inch) aufzubauen. Nach einer zweistufigen Wärmebehandlung zum Lösungsglühen und Warmaltern bei 1060 0C (1940 0F) bzw. 620 0C (1148 0F). wurden durch spanabhebende Bearbeitung aus den plasmagespritzten Schichten flächige Zugproben hergestellt. Die Zugfestigkeitsdaten für plasmagespritztes Cu 5Ni - 2.5Ti sind in der folgenden Tabelle II angegeben.
320941
(wärmebehandelt bei 1060 ° (0F) spezifische
Zugfestigkeit
(ksi) II + 620 Cu - 5Ni -
Test-
Temp.
RT MN/m2 74.0 iykeit "C ( 114H "]■'))
0C 300 510 66.0 PLASMAGESPRITZTEM (ksi) Qui.M ;:i ·Ιιηί I I a
vunninderurxj
TABELLE RT 525 455 51.9 ■C (1940 0F) 65.0 % ■
ZUGFESTIGKEITSEIGENSCHAFTEN VON 149 750 358 38.0 StreckfesL 57.0 28
2.,5Ti 274 975 262 18.0 • MN/m2 46.0 12
399' 124 448 31.9 10
524 393 16.0 6
317. 10
220
110
Die Zugeigenschaften von in der vorstehenden Tabelle II angegebenem plasmagespritztem Cu - 5Ni - 2,5Ti sind ungefähr dieselben wie von plasmagespritztem Cu- 2Ni- 1 ,'2Ti und etwa 30% bis 50% geringer als die von geknehctom Cu - '3Ni 2,5Ti.
HAFTTESTS
Das Haftvermögen wurde für durch Plasmaspritzen auf eine gegossene Inconel-718-Platte aufgebrachtes Cu - 5Ni - 2,5Ti gemessen, und zwar mit einer 45°-Stufe im Mittelpunkt der Platte. Nach dem Plasmaspritzen wurden aus dem Verbundgegenstand Platinen so herausgeschliffen, daß sich die 45°-Stoßstelle zwischen Inconel-718 und der Cu-Legierung im Mittelpunkt befand. Flächige Zugproben wurden durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt und wärmebehandelt. Scherfestiqkeiton von 193 und 241 MN/ma (28 ksi und 34,9 kn ί ) . win don ermessen, nachdem etwas plastische Verformung aufgetreten war. Die Scherspannung an der Fließgrenze betrug bei beiden Pro- . ben 165 MN/m2 (23,9 ksi). Die entsprechenden Zugspannungen in den Proben betrugen an der Fließgrenze 234 MN/m2 (33.9 ksi) und beim Bruch 269 und 345 MN/m2 (39 ksi und 50 ksi).
Diese Tests zeigen, daß eine sehr haltbare Grenzfläche durch das Plasmaspritzauftragsverfahren erzeugt werden kann.
Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß das HG/ND-Plasmaspritzverfahren zum Herstellen von wassergekühlten Verbundleitschaufeln und Laufschaufeln für eine Hochtemperaturgasturbine gut geeignet erscheint. Es ist gezeigt worden, daß mit richtigen Verfahrenskontrollen Schichten hoher Integrität von mehreren Kupferlegierungen auf Substrate aus oxidfreiem und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisendem Kupfer und Nickellegierungen (Inconel-718) aufgebracht werden können. Diese fast oxidfreien Überzüge haben eine Dichte von beinahe 100% und ergeben eine zähe metallurgische Verbindung mit dem Substrat, insbesondere nach einer geeigneten Wärmebehandlung.

Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    M . )Verf ahren zum Herstellen einer Verbunddüsonleit .schmif öl oder -laufschaufel für eine Gasturbine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Herstellen eines Konstruktionsgerüstes in Form eines Holms mit Kühlrohren an dessen Oberfläche; und Aufbringen eines dichten, unporösen Überzugs aus einer eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Kupferlegierung auf das Konstruktionsgerüst mittels Niederdrucklichtbogenplasmaspritzens in einer Dicke, die wenigstens ausreicht, um die Kühlrohre zu bedecken und überschüssiges Material zum Glätten durch spanabhebende Bearbeitung bereitzustellen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferüberzug in einer Dicke in der Größenordnung von wenigstens 0,25^· nun (0.010 inch) aufgebracht wird.
  3. 3. Verfahren zum Herstellen einer wassergekühlten Verbunddüsenleitschaufel öder -laufschaufel für eine Gasturbine, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    Herstellen eines Konstruktionsgerüsts in Form eines Holms; Aufbringen eines ersten, dichten, unporösen Überzugs aus einer Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit auf das Konstruktionsgerüst' mittels Niederdruckplasmalichtbogenspritzens;
    Anbringen von Kühlrohren längs der Oberfläche des ersten Überzugs; und
    Aufbringen eines zweiten, dichten, unporösen Überzugs aus einer Kupferlegierung hoher Wärmeleitfähigkeit auf das Konstrukfcionsgerüst mittels Niederdruckplasmalichtbogenspritzens in einer Dicke, die wenigstens ausreicht, um die Kühlrohre zu bedecken und überschüssiges Material zum Glätten durch spanabhebende Bearbeitung bereitzustellen.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
    Isostatisches Warmpreßverbinden des Konstruktionsgerüsts, .wobei eine Druckdifferenz durch die Überzüge aus unporösem Kupfer hoher Leitfähigkeit aufrechterhalten wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgenden weiteren Schritt:
    Spanabhebendes Bearbeiten des Überzugs aus Kupfer hoher Wärmeleitfähigkeit, um eine glatte Oberfläche herzustellen.
DE19823209418 1981-03-20 1982-03-16 Verfahren zum herstellen einer verbundduesenleitschaufel oder -laufschaufel Withdrawn DE3209418A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/246,068 US4370789A (en) 1981-03-20 1981-03-20 Fabrication of gas turbine water-cooled composite nozzle and bucket hardware employing plasma spray process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3209418A1 true DE3209418A1 (de) 1982-09-30

Family

ID=22929208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19823209418 Withdrawn DE3209418A1 (de) 1981-03-20 1982-03-16 Verfahren zum herstellen einer verbundduesenleitschaufel oder -laufschaufel

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4370789A (de)
JP (1) JPS57173507A (de)
DE (1) DE3209418A1 (de)
FR (1) FR2502043B1 (de)
GB (1) GB2095291B (de)
IT (1) IT1150702B (de)
NL (1) NL8201156A (de)
NO (1) NO156118C (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4574451A (en) * 1982-12-22 1986-03-11 General Electric Company Method for producing an article with a fluid passage
JPS59120704A (ja) * 1982-12-27 1984-07-12 Toshiba Corp 超高温耐熱壁体
FR2550978B1 (fr) * 1983-05-26 1989-10-13 Rolls Royce Procede d'application de revetements de surface sur des articles
US4669212A (en) * 1984-10-29 1987-06-02 General Electric Company Gun barrel for use at high temperature
GB2172060A (en) * 1985-03-09 1986-09-10 Rolls Royce Bladed rotor
JPS61279663A (ja) * 1985-06-04 1986-12-10 Sumitomo Electric Ind Ltd 複合金属材料の製造方法
US4786566A (en) * 1987-02-04 1988-11-22 General Electric Company Silicon-carbide reinforced composites of titanium aluminide
US4805833A (en) * 1987-02-25 1989-02-21 General Electric Company Method of forming compacts with integral consolidation containers
CH670406A5 (de) * 1987-03-19 1989-06-15 Bbc Brown Boveri & Cie
US5012853A (en) * 1988-09-20 1991-05-07 Sundstrand Corporation Process for making articles with smooth complex internal geometries
US5104293A (en) * 1990-07-16 1992-04-14 United Technologies Corporation Method for applying abrasive layers to blade surfaces
JP4174074B2 (ja) * 1996-12-23 2008-10-29 アーノルド、ジェームズ・イー 金属部材の処理方法
DE19811599C2 (de) * 1998-03-17 2002-01-10 Framatome Anp Gmbh Rohr mit einem Aufweitbereich
US6878412B2 (en) * 2001-03-26 2005-04-12 Bodycote Imt, Inc. Corrosion resistant component and method for fabricating same
US6749002B2 (en) * 2002-10-21 2004-06-15 Ford Motor Company Method of spray joining articles
US6838191B1 (en) * 2003-05-20 2005-01-04 The United States Of America As Represented By The Admistrator Of The National Aeronautics And Space Administration Blanch resistant and thermal barrier NiAl coating systems for advanced copper alloys
US8215900B2 (en) * 2008-09-04 2012-07-10 Siemens Energy, Inc. Turbine vane with high temperature capable skins
US8033790B2 (en) * 2008-09-26 2011-10-11 Siemens Energy, Inc. Multiple piece turbine engine airfoil with a structural spar
US10315279B2 (en) 2014-08-08 2019-06-11 Siemens Aktiengesellschaft Hot isostatic pressing system for the assembly of modular components usable in a turbine engine
US10053988B2 (en) 2015-12-10 2018-08-21 General Electric Company Article and method of forming an article

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3607381A (en) * 1968-06-14 1971-09-21 Platron Corp Spray process for creating electrical circuits
US3642519A (en) * 1969-03-21 1972-02-15 Us Air Force Method for the development of hard coat seal surfaces
US3671207A (en) * 1971-01-12 1972-06-20 Marco Dev Co Inc Alloy,fusion overlay and process
US3839618A (en) * 1972-01-03 1974-10-01 Geotel Inc Method and apparatus for effecting high-energy dynamic coating of substrates
US3758233A (en) * 1972-01-17 1973-09-11 Gen Motors Corp Vibration damping coatings
US3892882A (en) * 1973-05-25 1975-07-01 Union Carbide Corp Process for plasma flame spray coating in a sub-atmospheric pressure environment
US4050133A (en) * 1976-06-07 1977-09-27 Cretella Salvatore Method of refurbishing turbine vanes and the like
US4075392A (en) * 1976-09-30 1978-02-21 Eutectic Corporation Alloy-coated ferrous metal substrate
US4152223A (en) * 1977-07-13 1979-05-01 United Technologies Corporation Plasma sprayed MCrAlY coating and coating method
US4145481A (en) * 1977-08-03 1979-03-20 Howmet Turbine Components Corporation Process for producing elevated temperature corrosion resistant metal articles
US4137619A (en) * 1977-10-03 1979-02-06 General Electric Company Method of fabricating composite structures for water cooled gas turbine components
US4155152A (en) * 1977-12-12 1979-05-22 Matthew Bernardo Method of restoring the shrouds of turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
IT1150702B (it) 1986-12-17
FR2502043B1 (fr) 1986-02-07
IT8220267A0 (it) 1982-03-19
US4370789A (en) 1983-02-01
NL8201156A (nl) 1982-10-18
GB2095291B (en) 1985-06-19
JPS57173507A (en) 1982-10-25
FR2502043A1 (fr) 1982-09-24
NO156118B (no) 1987-04-21
GB2095291A (en) 1982-09-29
NO156118C (no) 1987-07-29
NO820911L (no) 1982-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3209418A1 (de) Verfahren zum herstellen einer verbundduesenleitschaufel oder -laufschaufel
DE2842688C2 (de)
DE102017101919B4 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Beschichtung auf ein Substrat
DE68916383T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines plattierten Metallrohres.
DE69730245T2 (de) Verfahren zur behandlung von metallteilen
DE2801016C2 (de) Gegenstand aus einem Superlegierungskörper mit einem durch Flammspritzen aufgebrachten Überzug aus einem Pulver sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE69210146T2 (de) Verfahren zur Herstellung einer porenfreien, harten Schicht
DE3535548C2 (de) Beschichteter Gegenstand und Verfahren zum Herstellen einer Beschichtung eines Gegenstandes
EP0123702B1 (de) Verfahren zum Verbinden von metallischen Bauelementen
DE69006874T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Schichtmetallen.
DE68923921T2 (de) Kolben.
DE2157752C2 (de) Verfahren zur Verbesserung eines Metallgußstückes
DE102009037894A1 (de) Dünnwandiges Strukturbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
EP3170609A1 (de) Verfahren zum herstellen eines beschaufelten rotors für eine strömungsmaschine ; entsprechender beschaufelter rotor
DE2642737A1 (de) Verbessertes verfahren zum herstellen gekuehlter turbinen- oder kompressorschaufeln
DE3139219A1 (de) &#34;plasmaspritzgussteile&#34;
EP0840809B1 (de) Erzeugnis mit einem metallischen grundkörper mit kühlkanälen und dessen herstellung
DE2630881A1 (de) Verfahren zum ueberziehen von metallen
DE2808106C2 (de) Verfahren zur Herstellung einer festen Verbindung von Teilen aus rostfreiem Stahl oder Superlegierung miteinander
DE2648026A1 (de) Verbessertes verfahren zum herstellen gekuehlter fluegelfoermiger schaufeln
DE2156440A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Werkstücken aus Werkstoffen mit verschiedenen Eigenschaften
EP3381593B1 (de) Verfahren zum strahlbasierten selektiven schmelzen oder sintern
DE10131362A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer räumlich geformten, folienartig ausgebildeten Trägerschicht aus sprödhartem Material
DE4139421C2 (de) Verfahren zum Überziehen einer Substratoberfläche mit einer Sinterschicht und pulverförmiges Ausgangsmaterial dafür
CH674521A5 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee