DE4335557C1

DE4335557C1 - Method for the production of components reinforced by long fibres

Info

Publication number: DE4335557C1
Application number: DE19934335557
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Leucht; Klaus Dipl Ing Weber
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Obrac - Systems De GmbH
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2013-10-20
Also published as: FR2711330B1; GB9421132D0; GB2283042A; GB2283042B; FR2711330A1

Abstract

In the method, long fibres (18) are introduced into the cavity of a workpiece of matrix material, which fibres extend parallel to each other. The long fibres (18) are precoated with matrix material. The thus prepared workpiece is subjected to a hot isostatic pressing process, and thereafter, the workpiece is worked to produce the component (24). The component (24) comprises a sheath (26) of matrix material with a long-fibre-reinforced core (28) of long fibres (18) embedded in the matrix material; the fibres may be silicon carbide coated with Ti-based alloy, which is also the material of sheath (28). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von langfaserverstärkten Bauteilen.The invention relates to a method for producing long fiber reinforced components.

Um Bauteilen bei geringerem Gewicht größere Stabilität zu verleihen, ist es grundsätzlich bekannt, in die Bau teile Fasern einzubetten. Je nach Wahl des Materials für die Faser werden auch die Temperaturausdehnung ver ringert und die Temperaturfestigkeit des derart faser verstärkten Bauteils erhöht. Das Faserverstärkungsmate rial besteht zweckmäßigerweise aus mit einem Matrix material beschichteten Fasern; dies hat den Vorteil, daß sich benachbarte Fasern nicht berühren sondern vielmehr von einem Material, dem Matrixmaterial umgeben sind. Vorzugsweise werden als Matrixmaterial Titan basis-Legierungen verwendet, während die Faser selbst aus Siliziumcarbid (SiC) besteht. Greater stability for components with lower weight to lend it is generally known in the construction embed parts of fibers. Depending on the choice of material the thermal expansion is also ver for the fiber wrestles and the temperature resistance of such fiber reinforced component increased. The fiber reinforcement mat rial suitably consists of with a matrix material coated fibers; this has the advantage that neighboring fibers do not touch but rather a material surrounded by matrix material are. Titanium is preferred as the matrix material base alloys used while the fiber itself consists of silicon carbide (SiC).

Im Rahmen dieser Erfindung ist mit dem Begriff "Faser" eine Monofaser gemeint, die im Innern aus Fasermaterial besteht und außen eine Beschichtung aus Matrixmaterial aufweist. Das Fasermaterial im Innern kann eine zentrale Seele aufweisen. Das Fasermaterial kann eine umgebende Schutzschicht aufweisen, auf die das Matrixmaterial aufgebracht ist. Bei einer SiC-Faser besteht die Seele aus Kohlenstoff, das die Seele umgebende Fasermaterial aus SiC, die Schutzschicht aus im wesentlichen Kohlen stoff und das Matrixmaterial aus einer Titanbasis-Legie rung.In the context of this invention, the term "fiber" a monofiber meant, the inside of fiber material and there is a coating of matrix material on the outside having. The fiber material inside can be a central one Have soul. The fiber material can be a surrounding Have protective layer on which the matrix material is applied. With a SiC fiber, the soul exists made of carbon, the fiber material surrounding the soul made of SiC, the protective layer of essentially carbon fabric and the matrix material from a titanium-based alloy tion.

Aus DE 40 21 547 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen von faserverstärkten Bauteilen bekannt, bei dem ein Träger körper mit mindestens einer mit einem Matrixmaterial beschichteten Faser umwickelt wird und dieser Wickelkör per anschließend einem heißisostatischen Preßvorgang ausgesetzt wird. Beim heißisostatischen Pressen wird der Wickelkörper eingekapselt, d. h. von einer Kapsel um geben, die Kapsel anschließend evakuiert und vakuumdicht verschlossen und danach diese Kapsel erhitzt sowie all seitig einem hohen Druck ausgesetzt wird. Mit dem be kannten Verfahren lassen sich lediglich faserverstärkte Bauteile herstellen, bei denen die Faserverstärkung gewickelt ist. Oftmals ist es jedoch wünschenswert, daß das faserverstärkte Bauteil in einer Dimension hohe Stabilität aufweisen muß. Dies ist beispielsweise bei Turbinenschaufeln der Fall, die insbesondere in radialer Richtung der Turbine extremen Belastungen ausgesetzt ist.DE 40 21 547 A1 describes a method for producing fiber-reinforced components known in which a carrier body with at least one with a matrix material coated fiber is wrapped and this winding body then a hot isostatic pressing process is exposed. In hot isostatic pressing, the Encapsulated bobbin, d. H. from one capsule around the capsule is then evacuated and vacuum-tight closed and then heated this capsule and all is exposed to high pressure. With the be known methods can only be fiber-reinforced Manufacture components in which the fiber reinforcement is wrapped. However, it is often desirable that the fiber-reinforced component is one dimension high Must have stability. This is for example at Turbine blades the case, particularly in radial Direction of the turbine exposed to extreme loads is.

Aus DE 29 15 412 C2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Formkörpers aus faserverstärktem Metall- (Matrix-)Material bekannt. Die einzelnen Fasern sind in Röhrchen eingelassen, die das Matrixmaterial darstellen. Mehrere derartiger Röhrchen werden in einen hüllen artigen Formkörper eingebracht, der bereits der Kontur des herzustellenden Bauteils entspricht. Der Formkörper, der an seinen beiden stirnseitigen Enden offen ist, wird durch Pfropfen aus geeignetem Material verschlossen, woraufhin der derart verschlossene Formkörper einem heißisostatischen Preßvorgang ausgesetzt wird. An schließend werden die Pfropfen entfernt bzw. der Form körper an seinen Enden anderweitig bearbeitet. Damit der Formkörper heißisostatisch gepreßt werden kann, bedarf es des luftdichten Abschlusses an seinen Enden, was verfahrenstechnisch aufwendig ist, da sich die Verhält nisse an den Enden des Formkörpers während des heißiso statischen Preßvorganges, bei dem eine Verdichtung stattfindet, verändern.DE 29 15 412 C2 describes a method for manufacturing of a molded body made of fiber-reinforced metal (Matrix) material known. The individual fibers are in Inserted tubes that represent the matrix material. Several such tubes are wrapped in one introduced like shaped body, already the contour corresponds to the component to be manufactured. The molded body, which is open at both ends, becomes closed by grafting from a suitable material, whereupon the molded body closed in this way hot isostatic pressing is exposed. On finally the plugs are removed or the shape body otherwise processed at its ends. So that Molded body can be hot isostatically pressed, as required it of the airtight seal at its ends what is technically complex because the ratio nisse at the ends of the molded body during the hot iso static pressing process, in which a compression takes place, change.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Verbundwerkstoffe ist aus DE 37 00 805 C2 bekannt. Auch bei diesem bekannten Verfahren werden die Fasern in einen Hohlkörper eingebracht, der bereits der Kontur des herzustellenden Bauteils entspricht. Über einen gas dichten Abschluß der Enden der Hohlform ist dabei nichts ausgesagt. Es ist lediglich ausgeführt, daß die Fasern und die zwischen ihnen eingebrachte Pulvermatrix so stark verdichtet werden, daß die Pulverpartikel sowohl untereinander als auch mit den Fasern verschweißen.Another method of making fiber reinforced Composite materials are known from DE 37 00 805 C2. Also in this known method, the fibers in introduced a hollow body, which is already the contour of the corresponds to the component to be manufactured. About a gas tight closure of the ends of the hollow form is nothing testified. It is only stated that the fibers and the powder matrix introduced between them like this be strongly compressed that the powder particles both weld to each other as well as to the fibers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von langfaserverstärkten Bauteilen anzu geben, bei denen die Faserverstärkung in Form von ein zelnen im wesentlichen parallelen Langfasern vorliegt, wobei sich die Herstellung verfahrenstechnisch einfach gestaltet. The invention has for its object a method to manufacture long fiber reinforced components enter, where the fiber reinforcement in the form of a there are essentially parallel long fibers, the process is technically simple designed.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von langfaserverstärkten Bau teilen, die ein Matrixmaterial mit darin eingebetteten, mit Matrixmaterial beschichteten, im wesentlichen parallelen Langfasern aufweisen, anzugeben, wobei bei dem Verfahren zunächst ein Werkstück aus einem mit dem Matrixmaterial der Fasern verträglichen Material, ins besondere aus dem Matrixmaterial mit wenigstens einem zumindest einseitig offenen Hohlraum, der im Quer schnitt kleiner ist als das herzustellende Bauteil, erzeugt wird, der Hohlraum anschließend mit mit Matrix material beschichteten Langfasern ausgefüllt wird, wobei die einzelnen Langfasern im wesentlichen parallel zueinander im Hohlraum angeordnet werden, das Werkstück mit den in seinem Hohlraum befindlichen Langfasern einem heißisostatischen Preßvorgang ausgesetzt wird und danach das Werkstück zur Herstellung des langfaser verstärkten Bauteils bearbeitet wird.To solve this problem, the invention Process for producing long fiber reinforced construction share a matrix material with embedded, essentially coated with matrix material have parallel long fibers, specifying where the process first a workpiece from one with the Matrix material of the fiber compatible material, ins special from the matrix material with at least one cavity open at least on one side, that in the cross cut is smaller than the component to be manufactured, the cavity is then created with a matrix material-coated long fibers is filled in, the individual long fibers being essentially parallel the workpiece to be arranged to each other in the cavity with the long fibers in its cavity is subjected to a hot isostatic pressing process and then the workpiece to make the long fiber reinforced component is processed.

Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Werkstück aus vorzugsweise Matrixmaterial, also aus dem Beschichtungsmaterial der Langfasern, das einen zumin dest einseitig offenen Hohlraum aufweist, der im wesentlichen der Form des herzustellenden Bauteils ent spricht und im Querschnitt kleiner ist als dieses. Der Hohlraum wird mit einzelnen beschichteten Langfasern dicht ausgefüllt, wobei die einzelnen Fasern im wesent lichen parallel zueinander im Hohlraum angeordnet sind. Das derart präparierte Werkstück wird einem heißisosta tischen Preßvorgang ausgesetzt, bei dem zunächst das Werkstück gekapselt wird, wobei der dazu verwendete Behälter evakuiert und vakuumdicht verschlossen wird, und danach der Behälter auf hohe Temperaturen erhitzt und einem allseitigen hohen Druck ausgesetzt wird, so daß aufgrund der Temperatur und des Drucks der Duktili tätspunkt des Matrixmaterials erreicht und gegebenen falls überschritten wird. Nach dem heißisostatischen Preßvorgang wird das aus dem Behälter entnommene Werk stück dann zur Herstellung des gewünschten Bauteils bearbeitet.The starting point of the method according to the invention is a Workpiece made of preferably matrix material, that is from the Coating material of the long fibers, the one at least has at least one-sided open cavity in the essentially the shape of the component to be manufactured ent speaks and is smaller in cross section than this. Of the Cavity is made with single coated long fibers filled in densely, the individual fibers essentially Lichen are arranged parallel to each other in the cavity. The workpiece prepared in this way becomes a hot isosta table press operation exposed, in which the first Workpiece is encapsulated, the one used for this Container is evacuated and sealed vacuum-tight, and then the container is heated to high temperatures and exposed to high pressure from all sides, so that due to the temperature and pressure of the ductile point of the matrix material is reached and given if exceeded. After the hot isostatic The pressing process is the work removed from the container piece to produce the desired component processed.

Die Evakuierung des Behälters erfolgt vorzugsweise unter Temperaturerhöhung, um die Oberfläche der mit Matrixmaterial beschichteten Fasern und/oder des Werk stücks auszugasen. Diese Oberflächen können chemisch verunreinigt sein, z. B. durch Kleber, Sauer- und/oder Wasserstoff. Kleber kann z. B. eingesetzt werden, um die Langfasern beim Bestücken des Werkstücks an den Innen wänden des Hohlraums zu halten.The container is preferably evacuated under temperature increase to the surface of the with Matrix material coated fibers and / or the factory outgas. These surfaces can be chemical be contaminated, e.g. B. by glue, acid and / or Hydrogen. Adhesive can e.g. B. used to the Long fibers when loading the workpiece on the inside walls of the cavity.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bauteil ist in einer Dimension faserverstärkt. Das Ver fahren ist insbesondere von Vorteil bei der Herstellung von faserverstärkten Turbinenschaufeln, die insbeson dere in radialer Richtung der Turbine extremen Be lastungen ausgesetzt sind. Als Langfasern kommen dabei insbesondere Siliziumcarbid-Fasern in Frage, die mit einer Legierung auf Titanbasis beschichtet sind. Die erhöhte Temperaturfestigkeit der nach dem erfindungsge mäßen Verfahren gefertigten Turbinenschaufeln macht es möglich, bis zum mittleren Betriebstemperaturbereich der Turbine auf eine Kühlung der Turbinenschaufeln zu verzichten, in jedem Fall aber weniger als bei den kon ventionellen Turbinenschaufeln kühlen zu müssen.The manufactured by the inventive method Component is fiber-reinforced in one dimension. The Ver driving is particularly advantageous in manufacturing of fiber-reinforced turbine blades, in particular extreme in the radial direction of the turbine are exposed to loads. Here come as long fibers especially silicon carbide fibers in question with are coated with a titanium-based alloy. The increased temperature resistance according to the fiction Turbine blades manufactured according to the procedure makes it possible up to the medium operating temperature range the turbine towards cooling the turbine blades waive, but in any case less than with the con to have to cool conventional turbine blades.

Allgemein kann zum erfindungsgemäßen Verfahren gesagt werden, daß der Hohlraum im Werkstück derart ausgebil det und bemessen ist, daß das fertige Bauteil den - dann mit Langfasern und Matrixmaterial ausgefüllten - Hohlraum einschließt, also etwa eine den faserverstärk ten Bereich umgebende Hülle bzw. Ummantelung aufweist. Der Hohlraum ist also dementsprechend dimensioniert.In general, the method according to the invention can be said that the cavity in the workpiece is formed in such a way is and dimensioned that the finished component the then filled with long fibers and matrix material - Includes a cavity, such as a fiber reinforcement th area surrounding sheath or casing. The cavity is therefore dimensioned accordingly.

Das den Hohlraum aufweisende Werkstück kann prinzipiell einstückig oder aber auch mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet sein. Die zwei oder mehreren Teile des Werkstücks werden dann beim Befüllen des Hohlraums zusammengepaßt, wobei sie zwischen sich den mit Langfasermaterial zu befüllenden Raum bilden.In principle, the workpiece having the cavity can in one piece or in several parts, in particular be formed in two parts. The two or more Parts of the workpiece are then filled when the Cavity matched, being between them Form space to be filled with long fiber material.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch partiell faserverstärkte Bauteile herstellen. Bei spielsweise können mehrere Hohlräume in dem Werkstück ausgebildet sein, wobei das fertige Bauteil sämtliche Hohlräume umschließt. Es ist ebenfalls denkbar, daß der oder die Hohlräume mit jeweils einem oder mehreren Ker nen aus vorzugsweise Matrixmaterial bestückt werden, um dann lediglich den verbleibenden "Ringraum" mit Lang fasern zu bestücken. Ferner kann das Material des Kerns nach dem heißisostatischen Pressen wieder entfernt wer den, um etwa im Falle einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Turbinenschaufel für diese einen inneren Kühlraum zu schaffen.The process according to the invention can also be used Manufacture partially fiber-reinforced components. At for example, there may be multiple cavities in the workpiece be formed, the finished component all Encloses cavities. It is also conceivable that the or the cavities each with one or more ker NEN preferably made of matrix material then only the remaining "annulus" with long to populate fibers. Furthermore, the material of the core after hot isostatic pressing to, for example, in the case of one according to the invention Process manufactured turbine blade for this to create an internal cold room.

Zur Erhöhung des Füllungsgrades des zumindest einseitig offenen Hohlraums im Werkstück mit Langfaser material wird das Werkstück zweckmäßigerweise bei der Einführung des Langfasermaterials in Vibration ver setzt. Wenn nötig kann das Matrixmaterial zusätzlich mit Pulver aus dem Matrixmaterial verdichtet werden. Hierbei wird zweckmäßigerweise Pulver der Korngröße von 10 bis 20 µm verwendet. To increase the degree of filling of the at least one side open cavity in the workpiece with long fiber The workpiece is expediently made of material Introduction of the long fiber material in vibration ver puts. If necessary, the matrix material can be added be compacted with powder from the matrix material. Here, powder of the grain size of is expediently 10 to 20 µm used.

Zweckmäßigerweise wird das Werkstück vor dem Einbringen der Langfasern von Oberflächenschmutz befreit. Dies erfolgt vorzugsweise durch Ätzen des mit dem Hohlraum versehenen Werkstücks.The workpiece is expediently placed before insertion removes surface dirt from the long fibers. This is preferably carried out by etching the with the cavity provided workpiece.

Wird ein mit parallelen Langfasern bestücktes Werkstück einem heißisostatischen Preßvorgang unterzogen, so erfahren die Langfasern in der Mitte eine stärkere Ver dichtung als zu ihren Stirnseiten hin, wo sie an die das Werkstück umgebende Kapsel angrenzen. Dies hat seine Ursache darin, daß der auf die Langfasern wirken de radiale Druck wegen der Kapselwandung an den stirn seitigen Enden der Langfasern geringer ist. Die Lang fasern laufen also an ihren stirnseitigen Enden gering fügig auseinander. Diele im folgenden als "Kanten effekt" bezeichnete Auswirkung läßt sich beim heißiso statischen Preßvorgang zweckmäßigerweise dadurch ver hindern, daß die stirnseitigen Enden der in den Hohl raum eingebrachten Langfasern mit Matrixmaterial ver sehen werden. Damit reichen die Langfasern nicht mehr bis unmittelbar zur Kapselwandung, sondern sind durch eine Schicht aus Matrixmaterial davon beabstandet. Zweckmäßigerweise wird der Hohlraum im Werkstück mit Platten oder dergleichen aus Matrixmaterial verschlos sen.Becomes a workpiece equipped with parallel long fibers subjected to a hot isostatic pressing process, so the long fibers experience a stronger ver in the middle seal as to their end faces, where they touch the border the capsule surrounding the workpiece. this has its cause is that it affects the long fibers de radial pressure due to the capsule wall on the forehead side ends of the long fibers is less. The Lang Fibers therefore run slightly at their front ends docile apart. Plank in the following as "edges "Effect" can be called the hot iso static pressing process expediently ver prevent the front ends of the in the hollow long fibers introduced into the space with matrix material will see. The long fibers are no longer enough right up to the capsule wall, but are through a layer of matrix material spaced therefrom. The cavity in the workpiece is expediently included Plates or the like made of matrix material are closed sen.

Vorzugsweise wird der Hohlraum im Werkstück durch Funkenerosion ausgearbeitet, aber auch "gepreßte" Werkstücke, in denen sich nach Entfernen eines Kerns, um den herum das Material des Werkstücks gepreßt wor den ist, der Hohlraum bildet, sind verwendbar. Grund sätzlich sind auch noch andere Bearbeitungsverfahren für das Herstellen bzw. Ausarbeiten des Hohlraums darin möglich.The cavity in the workpiece is preferably penetrated Spark erosion worked out, but also "pressed" Workpieces in which, after removing a core, around which the material of the workpiece was pressed that is, the cavity is usable. Reason other processing methods are also available for the creation or elaboration of the cavity therein possible.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert. Dabei zeigen dieAn embodiment is described below with reference to the figures game of the invention explained in more detail. The show

Fig. 1 bis 5 die verschiedenen Stadien zum Herstel len einer langfaserverstärkten Turbinenschaufel aus einer Legierung auf Titanbasis mit Siliziumcarbid-Lang fasern. Fig. 1 to 5, the various stages for the manufacture of a long-fiber-reinforced turbine blade made of a titanium-based alloy with silicon carbide long fibers.

Ausgangspunkt ist ein im wesentlichen quarderförmiger Werkstück-Block 10 aus einer Titanbasis-Legierung. In diesen in Fig. 1 dargestellten Werkstück-Block 10 wird durch Funkenerosion ein an zwei Seiten, nämlich an der Oberseite 12 und an der Unterseite 14 offener durch gehender Hohlraum 16 ausgearbeitet, der im Querschnitt der gewünschten Schaufelgeometrie entspricht und klei ner ist als die herzustellende Turbinenschaufel. Nach Fertigstellung des Hohlraums 16 wird der Werkstück- Block 10 geätzt, um die Hohlraum-Innenflächen zu reini gen. Im Anschluß daran wird der Hohlraum 16 mit Sili ziumcarbid-Fasern 18 befüllt, die eine Beschichtung z. B. aus dem gleichen Material wie der Werkstück-Block 10 aufweisen. Bei den Fasern 18 handelt es sich um Langfasern, die sich über die gesamte Höhe des Werk stück-Blocks 10 zwischen dessen Ober- und Unterseite 12, 14 erstrecken. Die Langfasern 18 sind, wie in Fig. 3 angedeutet, in paralleler Ausrichtung relativ zuein ander in dem Hohlraum 18 untergebracht. Der Füllungs grad des Hohlraums 16 mit Langfasern 18 wird durch Vibrationsrütteln des Werkstück-Blocks 10 während der Befüllung erhöht. Zusätzlich kann zur Verdichtung Titanbasis-Legierungs-Pulver mit einer Korngröße von ca. 10 bis 20 µm in den Hohlraum 16 eingebracht werden.The starting point is an essentially square-shaped workpiece block 10 made of a titanium-based alloy. In this workpiece block 10 shown in FIG. 1, an open on two sides, namely on the top 12 and on the bottom 14 through continuous cavity 16 is worked out by spark erosion, which corresponds in cross section to the desired blade geometry and is smaller than that to be produced Turbine blade. After completion of the cavity 16 , the workpiece block 10 is etched in order to clean the cavity inner surfaces. Subsequently, the cavity 16 is filled with silicon carbide fibers 18 , which have a coating z. B. made of the same material as the workpiece block 10 . The fibers 18 are long fibers that extend over the entire height of the workpiece block 10 between its top and bottom 12 , 14 . The long fibers 18 are, as indicated in Fig. 3, housed in a parallel orientation relative to each other in the cavity 18 . The degree of filling of the cavity 16 with long fibers 18 is increased by vibrating the workpiece block 10 during filling. In addition, titanium-base alloy powder with a grain size of approximately 10 to 20 μm can be introduced into the cavity 16 for densification.

Der derart präparierte Werkstück-Block 10 wird an schließend einem heißisostatischen Preßvorgang ausge setzt. Dazu wird der Werkstück-Block 10 gemäß Fig. 4 zunächst an seinen Ober- und Unterseiten 12, 14 mit Blechen 20 abgedeckt, die aus der gleichen Titanbasis- Legierung wie der Werkstück-Block 10 und die Beschich tung der Langfasern 18 bestehen. Der derart an den offenen Seiten seines Hohlraums 16 abgedeckte Werk stück-Block 10 wird dann gekapselt, in dem er in einem V2A-Behälter 22 eingebracht wird. Dieser Behälter 22 wird bis auf ca. 10^-7 mbar bei Temperaturen von ca. 500°C evakuiert und danach vakuumdicht verschlossen. Anschließend erfolgt der eigentliche heißisostatische Preßvorgang, bei dem durch Temperatur und allseitiger Druckeinwirkung der Duktilitätspunkt des Matrixmate rials, also der Titanbasis-Legierung erreicht und zweckmäßigerweise überschritten wird. Nach dem heißiso statischen Preßvorgang wird der Werkstück-Block 10 durch beispielsweise eine CNC-Maschine bearbeitet, um die Geometrie der Turbinenschaufel 24 gemäß Fig. 5 zu erhalten. Diese Turbinenschaufel 24 zeichnet sich durch eine Umhüllung 26 aus Matrixmaterial und einem faser verstärkten Kern 28 aus, der aus den im Matrixmaterial eingebetteten parallelen Langfasern besteht. Integraler Bestandteil der Turbinenschaufel 24 ist ein Sockel 30, der zur Befestigung der Turbinenschaufel 24 an der Welle der Turbine gedacht ist. Die Langfasern 18 er strecken sich bis in den Sockel 30 hinein. Wie die Schaufelgeometrie wird auch der Sockel 30 durch die CNC-Maschinen-Bearbeitung des heißisostatisch ge preßten Werkzeugs erzielt.The workpiece block 10 thus prepared is set to a hot isostatic pressing operation. For this purpose, the workpiece block 10 according to FIG. 4 is first covered on its upper and lower sides 12 , 14 with sheets 20 which are made of the same titanium-base alloy as the workpiece block 10 and the coating of the long fibers 18 . The workpiece block 10 , which is thus covered on the open sides of its cavity 16 , is then encapsulated by being introduced into a V2A container 22 . This container 22 is evacuated to approximately 10 ^-7 mbar at temperatures of approximately 500 ° C. and then closed in a vacuum-tight manner. This is followed by the actual hot isostatic pressing process, in which the ductility point of the matrix material, that is to say the titanium base alloy, is reached and expediently exceeded by temperature and pressure from all sides. After the hot iso-static pressing process, the workpiece block 10 is processed by, for example, a CNC machine in order to obtain the geometry of the turbine blade 24 according to FIG. 5. This turbine blade 24 is characterized by a sheath 26 made of matrix material and a fiber-reinforced core 28 , which consists of the parallel long fibers embedded in the matrix material. An integral part of the turbine blade 24 is a base 30 , which is intended for fastening the turbine blade 24 to the shaft of the turbine. The long fibers 18 he stretch into the base 30 . Like the blade geometry, the base 30 is achieved by the CNC machine processing of the hot isostatically pressed tool.

Claims

1. A method for producing long fiber reinforced components which have a matrix material with embedded therein, coated with matrix material, substantially parallel long fibers, in which

a workpiece ( 10 ) is produced from, in particular, matrix material with at least one cavity ( 16 ) which is open at least on one side and which is smaller in cross section than the component ( 24 ) to be produced,
- the cavity (16) is filled with matrix material be coated with long fibers (18) are arranged wherein the individual long fibers (18) in Wesent union parallel to each other,
- The workpiece ( 10 ) with the long fibers ( 18 ) located in its cavity ( 16 ) is encapsulated and a hot isostatic pressing operation is carried out and
- Then the workpiece ( 10 ) is machined to produce the outer contour of the long fiber reinforced component ( 24 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the workpiece ( 10 ) is vibrated when long fibers ( 18 ) are introduced into the at least one cavity ( 16 ).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the at least one cavity ( 16 ) of the workpiece ( 10 ) additional powder of matrix material is introduced.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the workpiece ( 10 ) before the introduction of the long fibers gene ( 18 ) in the at least one cavity ( 16 ) is etched.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the at least one cavity ( 16 ) at least one core made of in particular matrix material is used, the min least one core being smaller in cross section than the at least one cavity ( 16 ) and the remaining space is filled with long fibers ( 18 ).

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the workpiece ( 10 ) on its min least one to the cavity ( 16 ) open side ( 12; 14 ) for covering the front ends of the long fibers ( 18 ) with matrix material ( 20th ) is seen before the hot isostatic pressing process takes place.

7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the cavity ( 16 ) in the workpiece ( 10 ) is worked out, in particular by spark erosion.

8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the workpiece ( 10 ) is in one piece or in several parts.

9. Component obtainable by a method according to a of claims 1 to 8.

10. Use of a method according to one of claims 1 to 7 for producing a long fiber reinforced turbine blade ( 24 ).