DE4341216C2

DE4341216C2 - Sealing component for gap or labyrinth seals and process for its manufacture

Info

Publication number: DE4341216C2
Application number: DE19934341216
Authority: DE
Inventors: Joachim Dr Soehngen; Wolfgang Schasberger; Johannes Dr Schroeder
Original assignee: MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1993-12-03
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2013-12-04
Also published as: DE4341216A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Dichtungsbauteil für Spalt- oder Labyrinthdichtungen mit einer Beschichtung aus einem Verbund von Metall und Hartstoffpartikeln.The invention relates to a sealing component for gap or Labyrinth seals with a composite coating of metal and hard particles.

Derartige Dichtungsbauteile sind aus der DE-OS 28 53 959 bekannt. Sie werden im wesentlichen als Bauteile für Gasdichtungen zwischen einem stationären und einem beweglichen Teil, die einander gegenüberstehen eingesetzt, wobei eines der Teile einen Vor sprung aufweist, der gegen die Oberfläche des anderen Teiles gerichtet ist, um beispielsweise eine Gasströmung zwischen beiden Teilen zu behindern. Ein äußerer Bereich des Vorsprungs ist dabei als Verbund aus einer Metallmatrix und einer Vielzahl von Schleifteilchen, die in der Matrix eingeschlossen sind und radial aus der Matrix nach außen vorstehen, ausgebildet, wobei die Schleifteilchen eine Härte haben, die größer ist als die Härte der Oberfläche der des anderen Teiles.Such sealing components are known from DE-OS 28 53 959. she are mainly used as components for gas seals between a stationary and a moving part, the one another face each other, with one of the parts a front has jump that against the surface of the other part is directed to, for example, a gas flow between hinder both parts. An outer area of the tab is a combination of a metal matrix and a multitude of abrasive particles included in the matrix and protrude radially outward from the matrix, formed, wherein the abrasive particles have a hardness greater than that Hardness of the surface of the other part.

Dieses Dichtungsbauteil hat den Nachteil, daß die aus der Ma trix vorstehenden unregelmäßigen Spitzen sehr schnell ver schleißen, da im Mikrobereich hohe Temperaturspitzen bis hin zur Schmelztemperatur eines der beiden Reibungspartner der Dichtung auftreten können. Die beim Anstreifen entstehende Wärme führt auf grund der geringen Überdeckung zwischen rotierendem und statischem Reibpartner besonders an den vorstehenden unregelmäßigen Spitzen zu erhöhtem Verschleiß.This sealing component has the disadvantage that the Ma trix protruding irregular tips very quickly wear, because in the micro range high temperature peaks up to to the melting temperature of one of the two friction partners of the seal may occur. The heat generated when brushing leads to due to the slight overlap between rotating and static Friction partners especially at the above irregular tips increased wear.

Darüber hinaus hat dieses bekannte Dichtungsbauteil den Nachteil, daß es sich mit den vorstehenden Spitzen der Schleifteilchen abrasiv in die gegenüberliegende Oberfläche des anderen Teils, der in Triebwer ken auch Einlauf- oder Anstreifbelag genannt wird, einarbeitet und dort Riefen und Kratzer hinterläßt, die auf der vollen Spaltlänge der Dichtung gasdurchlässig bleiben und lediglich im Kontaktbereich der vorstehenden Spitze mit der gegenüberliegenden Oberfläche des anderen Teils abdichten.In addition, this known sealing component has the disadvantage that with the protruding tips of the abrasive particles the opposite surface of the other part, which is in the engine ken is also called run-in or brushed on, incorporated and leaves scratches and scratches on the full length of the gap Seal remain gas permeable and only in the contact area of the protruding tip with the opposite surface of the other Seal partially.

Das aus der gleichen Druckschrift bekannte Verfahren zur Aufbringung der unregelmäßig geformten Schleifteilchen oder Hartstoffpartikel bevorzugt eine gemeinsame Abscheidung von Matrix und Teilchen durch elektrolytische Abscheidung, wodurch nachteilig eine völlig unwill kürliche und unregelmäßige Anordnung der Schleifteilchen in der Ma trix und auf dem Bauteil erfolgt, was die Entstehung großflächiger, riefen- und kratzerfreier, ebener Dichtflächen im Einlauf- oder An streifbelag behindert.The method of application known from the same publication the irregularly shaped abrasive particles or hard material particles prefers a common deposition of matrix and particles by electrolytic deposition, which disadvantageously makes a completely unwanted coarse and irregular arrangement of the abrasive particles in the dimension trix and on the component, which results in the formation of large, scratch-free and scratch-free, flat sealing surfaces in the inlet or on Streifbeling hindered.

Aus der DE-OS 21 63 068 sind Pudermetall-Honigwaben bekannt. Dieser Belag aus Honigwaben ist der abreibbare Partner in den sich Dich tungsbauteile mit ihren Hartstoffpartikeln einarbeiten.Powder metal honeycombs are known from DE-OS 21 63 068. This Honeycomb topping is the abradable partner in which you are Work in the components with their hard material particles.

Aus der US-PS 3,042,365 ist ebenfalls ein wabenförmiger abreibbarer Einlaufbelag bekannt, der auf dem Gegenstück zu einem Dichtungsbau teil angebracht ist. From US Pat. No. 3,042,365 a honeycomb abrasion is also possible Inlet lining known, on the counterpart to a seal construction part is attached.

In der US-PS 3,350,178 ist eine poröse Beschichtung einer Gleitlagerschale mit Notlaufeigenschaften offenbart. Auch derartige Gleitlagerschalen bilden ein Gegenstück zu einem Dichtungsbauelement.In US Pat. No. 3,350,178, a porous coating is one Plain bearing shell with emergency running properties disclosed. Even such Plain bearing shells form a counterpart to a sealing component.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Dichtungs bauteil anzugeben, das großflächige, riefen- und kratzerfreie, ebene Dichtflächen auf der gegenüberliegenden Oberfläche beim Einlaufen und Anstreifen der Dichtflächen bildet und hohe Rela tivgeschwindigkeiten zwischen Dichtungsbauteilen nutzbringend umsetzt ohne im mikroskopischen Bereich Wärmespitzen auszubil den.The object of the invention is to provide a generic seal to specify the component, the large, scratch and scratch-free, flat sealing surfaces on the opposite surface of the Shrinking and rubbing the sealing surfaces forms and high rela beneficial speeds between sealing components implemented without training heat peaks in the microscopic range the.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Hartstoffpartikel zu regel mäßig geformten Körpern, wie Kegelstumpf, Pyramidenstumpf, Zylinder, Würfel, Prisma oder Quader mit mindestens jeweils einer eingeebneten Oberfläche geformt sind, wobei vom Verbundmetall freie eingeebnete Oberflächen der Körper zueinander in Achsrichtung gesehen, plan parallel und mosaikartig aus eingeebneten Partikelflächen und metall freien Abstandfugen zu einer eine Metallmatrix radial überragende Dichtfläche angeordnet sind und die übrigen flächen der Körper in der Metallmatrix verankert sind, welche die Hartstoffpartikel unter einander zusammenhält und sie mit einem Bauteil, wie Triebwerksschaufel, zu einem Dichtungsbauteil verbindet.This problem is solved by regulating the hard material particles moderately shaped bodies such as truncated cones, truncated pyramids, cylinders, Cube, prism or cuboid with at least one leveled each Surface are formed, being leveled free of the composite metal Surfaces of the bodies seen from each other in the axial direction, flat parallel and mosaic-like from leveled particle surfaces and metal free spacing joints to a radially protruding a metal matrix Sealing surface are arranged and the other surfaces of the body in the Metal matrix are anchored, which the hard material particles underneath holding each other together and using a component like an engine blade, connects to a sealing component.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Dichtbauelementes ist, daß durch Ver größern der bleibenden Fläche am rotierenden Bauteil mittels der Körper aus Hartstoffpartikeln die Wärmeeinbringung vergleichmä ßigt und verringert wird, wodurch der Verschleiß vornehmlich auf das statische Bauteil, beispielsweise den Anstreifbelag gelenkt wird. Die planparallel ausgerichteten Oberflächen bilden außerdem eine Dichtfläche, die beim Einlaufen und Anstreifen der Beschichtung des Dichtungsbauteils gegen das andere Teil eine hohe Flächenreibung, die zu einer vergleichmäßigten Erwär mung führt, aufweist. Bei entsprechender Relativgeschwindigkeit zwischen Dichtungsbauteil und anderem Bauteil wird vorteilhaft eine heißplastische Verformung der Oberfläche des anderen Tei les hervorgerufen und eine riefen-, kratzer- und kerbenfreie großflächige Dichtfläche in die Oberfläche des anderen Teils unter plastischer Verformung eingearbeitet.A major advantage of this sealing component is that Ver increase the remaining area on the rotating component using the Body made of hard material particles the heat input evenly ßigt and reduced, whereby the wear primarily on the static component, for example the brushing surface is directed. Form the plane-parallel surfaces also a sealing surface that is used when running in and rubbing the coating of the sealing component against the other part a high surface friction, which leads to a more even heat mung leads. With a corresponding relative speed between the sealing component and another component is advantageous a hot plastic deformation of the surface of the other part les evoked and a scratch, scratch and notch free large sealing surface in the surface of the other part incorporated under plastic deformation.

Als Hartstoffpartikel bzw. Körper aus Hartstoffpartikeln werden vorzugsweise Sintermetalle oder keramische Werkstoffe wie beispielsweise ZrO₂ oder Al₂O₃ einge setzt, die eine hohe Verschleißfestigkeit besitzen, so daß das Dichtungsbauteil im Bereich der Beschichtung einen äußerst ge ringen Verschleiß aufweist. Dieses ist von besonderem Vorteil bei Schaufelspitzen von Laufschaufeln in Triebwerken und bei Dichtfinnenspitzen von Labyrinthdichtungen zur Abdichtung von Triebwerkswellen gegenüber dem Triebwerksgehäuse oder gegenüber dem Statoraufbau. Das Dichtungsbauteil mit der erfindungsgemä ßen Beschichtung kann in Turbinen vorteilhaft den Werkstoffaus rieb aus den Gehäuseeinlauf- oder -anstreifbelägen vermindern, da der abrasive Abrieb vernachlässigbar gering ist und die heißplastische Verformung ohne jeden Ausrieb eine Angleichung der Spaltdichtflächen erreicht, weil das überschüssige Material nicht ausschließlich wie aus dem Stand der Technik bekannt, abrasiv ent fernt wird, sondern auch heißplastisch-fließend verdrängt wird.As a hard material particle or body made of hard material particles are preferably sintered metals or ceramic Materials such as ZrO₂ or Al₂O₃ inserted sets that have a high wear resistance, so that Sealing component in the area of the coating is extremely ge wrestling wear. This is of particular advantage for blade tips of rotor blades in engines and at Sealing tips of labyrinth seals for sealing Engine shafts opposite the engine housing or opposite the stator structure. The sealing component with the Outer coating can advantageously be used in turbines reduce rubbing out of the housing inlet or brush coverings, because the abrasive abrasion is negligible and the hot plastic deformation without any abrasion an adjustment the gap sealing surfaces reached because the excess material is not exclusively as known from the prior art, abrasively ent is removed, but is also displaced in a hot-plastic, flowing manner.

In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist die Beschich tung auf Vorsprüngen, Erhebungen, Wülsten, Kragen, Ringen oder Dichtspitzen des Bauteils angeordnet. Das hat den Vorteil, daß die Verbundbeschichtung nur auf solchen Stellen aufzubringen ist, die für eine Beschichtung und insbesondere für eine definierte Anordnung der Hartstoffpartikel leicht zugänglich sind.In a preferred embodiment of the invention, the coating is on projections, elevations, beads, collars, rings or Sealing tips of the component arranged. This has the advantage that the composite coating should only be applied to such areas, that for a coating and especially for a defined one Arrangement of the hard material particles are easily accessible.

Bei Schaufelspitzen von Turbinenschaufeln oder Dichtringspitzen von Labyrinthdichtungen für Turbinenwellen- und -gehäuse ist vorzugsweise die Beschichtung als Panzerung in exponierter Position angeordnet. Damit wird vorteilhaft ein flächiges Ein arbeiten der Dichtfläche des Dichtungsbauteils in eine gegen überliegende Oberfläche des anderen Teiles erreicht und der Strömungswiderstand des Spaltes und damit seine Dichtwirkung erhöht.With blade tips of turbine blades or sealing ring tips of labyrinth seals for turbine shaft and housing preferably the coating as armor in exposed Position arranged. This is a flat area advantageous work against the sealing surface of the sealing component in one reached the surface of the other part and the Flow resistance of the gap and thus its sealing effect elevated.

Beim Einbetten der regelmäßig angeordneten und regelmäßig ge formten Hartstoffpartikel in eine metallische Matrix bleiben die Oberflächen der Partikel, die sich in die gegenüberliegende Oberfläche des anderen Teiles einarbeiten, frei von Metall. Diese von Metall freien, eingeebneten Oberflächen sind vorzugs weise regelmäßig begrenzt, so daß sie sich vorteilhaft zu einer mosaikartigen Oberfläche ohne hohen Sortier- und mit verminder tem Positionieraufwand zusammenfügen lassen. Vorzugsweise sind die regelmäßig begrenzten Oberflächen gemischte Polygone, wobei Sechsecke mit eingepaßten Vierecken bevorzugt werden, so daß eine geschlossene Reibfläche entsteht, die ein regelmäßiges Fugenmuster aus Matrixmetall aufweist. When embedding the regularly arranged and regularly ge shaped hard material particles remain in a metallic matrix the surfaces of the particles that are in the opposite Work in the surface of the other part, free of metal. These metal-free, leveled surfaces are preferred as regularly limited, so that they are advantageous to one mosaic-like surface without high sorting and with reduced Have the positioning effort put together. Are preferred the regularly delimited surfaces of mixed polygons, being Hexagons with fitted squares are preferred so that a closed friction surface is created, which is a regular one Has joint pattern made of matrix metal.

Bevorzugte regelmäßige Formen der Hartstoffpartikel sind Zylinder, Würfel oder Quader, die sich vorteilhaft in großen Mengen aus Stab-, Draht-, Stangen- oder Plattenmaterial aus Hartstoff herstellen las sen. Die Höhen bzw. Kantenlängen dieser Hartstoffpartikel liegen zwischen 0,1 und 5 mm. Wenn die Hartstoffpartikel vorzugsweise Säulen mit polygonalem Querschnitt sind wird als Ausgangsmaterial zur Her stellung dieser Partikel vorteilhaft Stangen- oder Stabmaterial ein gesetzt.Preferred regular shapes of the hard material particles are cylinders, Cubes or cuboids, which are advantageous in large quantities from rod, Make wire, bar or plate material from hard material sen. The heights or edge lengths of these hard material particles lie between 0.1 and 5 mm. If the hard material particles preferably columns with a polygonal cross-section is used as the starting material position of these particles advantageously a rod or rod material set.

Bei säulenartigen Hartstoffpartikeln können Probleme der Ver ankerung der Partikel in dem Matrixmetall auftreten, deshalb sind die Hartstoffpartikel vorzugsweise Kegel- oder Pyramiden stümpfe, wobei die Grundflächen der Kegel- oder Pyramidenstümpfe zum Bauteil hin ausgerichtet sind. Als Pyramidenstumpf geformte Hartstoffpartikel können vorteilhaft aus Hartstoffplatten getrennt, gebrochen, geschnitten oder gesägt werden.With columnar hard material particles, problems of ver anchorage of the particles occur in the matrix metal, therefore the hard material particles are preferably conical or pyramids stumps, the bases of the truncated cones or pyramids are oriented towards the component. Shaped as a truncated pyramid Hard material particles can advantageously be separated from hard material plates, broken, cut or sawn.

Die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Dichtungsbau teils für Spalt- oder Labyrinthdichtungen mit einer Beschich tung aus einem Verbund von Metall und Hartstoffpartikeln an zugeben, wird durch folgende Verfahrensschritte gelöst:The task of a process for making a seal construction partly for gap or labyrinth seals with a coating processing from a composite of metal and hard material particles admit is solved by the following procedural steps:

a) Manufacture with regularly shaped hard material particles at least one leveled surface,
b) applying and aligning the hard material particles on the Component, each with a leveled surface of the hard material particles facing outwards and plane parallel and mo Saik-like in relation to the leveled areas of the other ren hard material particles is arranged,
c) Introducing a matrix metal between the hard material par particles with each other and between hard material particles and Component for forming a composite coating and Coating the component.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Hartstoffpartikel exakt und derart in einem Muster auf dem Dichtungsbauteil an geordnet werden können, daß als Dichtfläche eine großflächige gemusterte Reibfläche entsteht, die sich beim Einlaufen oder Anstreifen durch thermoplastische Verformung der gegenüberlie genden Oberfläche des anderen Teils in das andere Teil ohne Bildung von Abrieb einarbeitet.This method has the advantage that the hard particles exactly and in a pattern on the sealing component can be arranged that as a sealing surface a large area patterned friction surface that arises when running in or Touching by thermoplastic deformation of the opposite surface of the other part into the other part without Incorporation of abrasion incorporated.

Eine bevorzugte Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß Stangenmaterial mit regelmäßig geformtem Querschnitt in gleich mäßige Abschnitte getrennt wird, wobei vorzugsweise ein Ritzen mit anschließendem Brechen, ein Schneiden oder ein Sägen des Stangenmaterials erfolgt. Mit diesem Verfahren lassen sich massenweise gleichgeformte Hartstoffpartikel herstellen.A preferred implementation of the method provides that Bar material with a regularly shaped cross section in the same moderate sections is separated, preferably scratching followed by breaking, cutting or sawing the Bar material is done. With this procedure you can mass-produce uniformly shaped hard material particles.

Bei einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens wird zur Herstellung der regelmäßig geformten Hartstoffpartikel Plattenmaterial in Rauten-, Rechteck-, Dreieck- oder sonstige Muster mit regelmäßigen Kanten geritzt und gebrochen, geschnit ten oder gesägt. Bei der Verwendung von Plattenmaterial kann die Genauigkeit der Höhe oder Kantenlänge der Hartstoffpartikel durch planparalleles Schleißen oder Polieren der Plattenober flächen vor dem Trennen erhöht werden. Ferner liefert die Ver wendung von Platten sowohl eine eingeebnete Grundfläche die dem Dichtungsbauteil zugewandt ist, als auch eine eingeebnete Ober fläche die der Oberfläche des anderen Teiles gegenübersteht.In a further preferred implementation of the method for the production of regularly shaped hard material particles Sheet material in diamond, rectangle, triangle or other Pattern with regular edges carved and broken, cut or sawn. When using plate material can the accuracy of the height or edge length of the hard material particles by plane-parallel grinding or polishing the top of the plate areas before cutting. Furthermore, Ver use of slabs both a leveled base area that the Sealing component is facing, as well as a leveled upper area that faces the surface of the other part.

Ein besonders rationelles und genaues Verfahren zum Herstellen von regelmäßig geformten Hartstoffpartikeln aus Stangen- oder Plattenmaterial ist vorzugsweise das Trennverfahren mittels Laser oder das Sägen mittels diamantbesetzter Scheiben.A particularly efficient and precise manufacturing process of regularly shaped hard material particles from rod or Plate material is preferably the separation process by means of Laser or sawing using diamond-coated discs.

Nach der Herstellung der regelmäßiggeformten Hartstoffpartikel werden diese auf das Dichtungsbauteil aufgebracht und ausge richtet. Dazu werden vorzugsweise automatisch arbeitende Hilfs werkzeuge zur exakten Ausrichtung und Positionierung einge setzt, was die Fertigungskosten erheblich vermindert.After the production of the regularly shaped hard material particles these are applied to the sealing component and removed judges. For this purpose, automatically working auxiliary devices are preferred tools for exact alignment and positioning sets, which significantly reduces the manufacturing costs.

Das Aufbringen und Ausrichten der Hartstoffpartikel kann vor zugsweise zunächst auf einem Träger mit Klebeschicht erfolgen, der mit den Hartstoffpartikeln bestückt wird. Dazu werden die Hartstoffpartikel so auf den Träger mit Klebeschicht aufge bracht, daß ihre eingeebneten, von Metall freizuhaltenden Ober flächen auf der Klebeschicht des Trägers haften. Anschließend wird der Träger mit den Hartstoffpartikeln auf dem Bauteil solange in Position gehalten, bis das Einbringen des Matrixma terials beendet ist. Das hat den Vorteil, daß die Hartstoff partikel auf dem Träger vorpositioniert werden können und die von Metall freizuhaltende Oberflächen der Hartstoffpartikel durch die Klebeschicht beim Einbringen des Matrixmetalls zwi schen den Hartstoffpartikeln untereinander und zwischen Hart stoffpartikeln und Bauteil geschützt werden.The hard material particles can be applied and aligned preferably first carried out on a carrier with an adhesive layer, which is equipped with the hard material particles. To do this, the Hard material particles so applied to the carrier with an adhesive layer brings that her leveled waiters, to be kept free of metal stick to the adhesive layer of the carrier. Subsequently becomes the carrier with the hard material particles on the component held in position until the Matrixma terials is finished. This has the advantage that the hard material particles can be pre-positioned on the carrier and the Surfaces of hard material particles to be kept free of metal through the adhesive layer when introducing the matrix metal between between the hard material particles and between hard particles and component are protected.

Der Träger mit Klebeschicht kann dabei ein Klebeband für radia le Dichtflächen, ein Klebestab für gestreckte Dichtflächen oder ein Klebesegment für komplexgeformte Dichtflächen sein.The carrier with adhesive layer can use an adhesive tape for radia le sealing surfaces, an adhesive stick for elongated sealing surfaces or be an adhesive segment for complex shaped sealing surfaces.

Zum Aufbringen und Ausrichten der Hartstoffpartikel werden in einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens zunächst die Hartstoffpartikel mit einer Hilfssubstanz auf dem Bauteil befestigt. Anschließend wird die Hilfssubstanz beim Einbringen des Matrixmaterials teilweise oder vollständig abgebaut. Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, daß mit einer guthaftenden Hilfssubstanz wie ein Hartlot oder ein Kleber die Hartstoff partikel bereits in ihrer endgültigen Anordnung auf dem Bauteil fixiert werden können, ohne daß beim anschließenden Einbringen der Metallmatrix die Gefahr einer Verschiebung der Hartstoff partikel besteht.To apply and align the hard material particles are in another preferred implementation of the method initially the hard material particles with an auxiliary substance on the component attached. Then the auxiliary substance is introduced of the matrix material partially or completely degraded. This Process variant has the advantage that with a good adhesive Auxiliary substance like a hard solder or an adhesive the hard material particles already in their final arrangement on the component can be fixed without the subsequent insertion the metal matrix the risk of a shift of the hard material particle exists.

Das Einbringen der Metallmatrix erfolgt vorzugsweise mittels galvanischer Abscheidung.The metal matrix is preferably introduced by means of galvanic deposition.

Die folgenden Figuren sind beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung und erläutern Durchführungsbeispiele des erfindungs gemäßen Herstellungsverfahrens.The following figures are exemplary embodiments of the Invention and explain implementation examples of the Invention according to the manufacturing process.

Fig. 1 zeigt eine Schaufelspitze einer Triebwerksschaufel, die als Dichtungsbauteil ausgebildet ist. Fig. 1 shows a blade tip of a engine blade that is constructed as a sealing member.

Fig. 2 zeigt eine Finne einer Labyrinthdichtung, die als Dichtungsbauteil ausgebildet ist. Fig. 2 shows a fin of a labyrinth seal, which is designed as a sealing component.

Fig. 3 zeigt einen dreidimensionalen Ausschnitt eines Dich tungsbauteils mit regelmäßig geformten Hartstoffpar tikeln. Fig. 3 shows a three-dimensional section of a processing device with regularly shaped hard particles.

Fig. 4 zeigt einen dreidimensionalen Ausschnitt eines Dich tungsbauteils mit pyramidenstumpfförmigen Hartstoff partikeln. Fig. 4 shows a three-dimensional section of a processing device with pyramid-shaped hard material particles.

Fig. 1 zeigt eine Schaufelspitze 1 einer Triebwerksschaufel 2, die als Dichtungsbauteil 8 ausgebildet ist mit einer Beschich tung 3 aus einem Verbund von Metallmatrix 4 und Hartstoffparti keln 5. Die Hartstoffpartikel 5 sind regelmäßig geformte Körper mit mindestens jeweils einer eingeebneten Oberfläche 6. Diese eingeebneten Oberflächen 6 der Hartstoffpartikel 5 sind frei von Metall und planparallel und mosaikartig zu einer Dicht fläche 7 angeordnet. Die übrigen Flächen der Hartstoffpartikel 5 sind in der Metallmatrix 4 verankert, welche die Hartstoff partikel 5 untereinander zusammenhält und mit der Schaufelspit ze 1 der Triebwerksschaufel 2 verbindet. Fig. 1 shows a blade tip 1 of an engine blade 2 , which is designed as a sealing component 8 with a coating device 3 made of a composite of metal matrix 4 and hard material particles 5 . The hard material particles 5 are regularly shaped bodies, each with at least one leveled surface 6 . This leveled surfaces 6 of the hard material particles 5 are free of metal and plane-parallel and mosaic-like to a sealing surface 7 . The remaining surfaces of the hard material particles 5 are embedded in the metal matrix 4, which particles 5 with each other holds the hard material and with the Schaufelspit ze 1 of the engine blade 2 connects.

Zur Herstellung dieses Dichtungsbauteils 8 werden zunächst regelmäßig geformte Hartstoffpartikel mit 5 mindestens einer eingeebneten Oberfläche 6 hergestellt. Danach werden die Hart stoffpartikel 5 auf der Schaufelspitze 1 aufgebracht und so ausgerichtet, daß jeweils eine eingeebnete Oberfläche 6 der Hartstoffpartikel 5 nach außen zeigt und planparallel und mo saikartig in Bezug auf die eingeebneten Flächen 6 der anderen Hartstoffpartikel 5 angeordnet ist. In diesem Beispiel werden die Hartstoffpartikel 5 mit einem Hartlot auf der Schaufelspit ze 1 befestigt. Anschließend wird das Matrixmetall 4 zwischen den Hartstoffpartikeln 5 untereinander und zwischen Hartstoff partikeln 5 und Schaufelspitze 1 zur Bildung einer Verbundbe schichtung und zur Panzerung der Schaufelspitze 1 eingebracht. Dazu wird die Schaufelspitze 1 in ein galvanisches Bad getaucht und das Matrixmetall 4 aus dem galvanischen Bad zwischen den Hartstoffpartikeln 5 untereinander und zwischen Hartstoffparti keln 5 und Schaufelspitze 1 abgeschieden.To produce this sealing component 8 , regularly shaped hard material particles with 5 at least one leveled surface 6 are first produced. Thereafter, the hardening material particles deposited on the blade tip 1 5 and oriented so that in each case a planarized surface 6 of the hard material particles 5 is facing outwards and is plane-parallel and mo saikartig arranged with respect to the flattened surfaces 6 of the other hard material particles. 5 In this example, the hard material particles 5 are fastened to the blade tip 1 using a hard solder. Subsequently, the matrix metal 4 is introduced between the hard material particles 5 with one another and between hard material particles 5 and blade tip 1 to form a composite coating and to armor the blade tip 1 . For this purpose the blade tip 1 is immersed in a galvanic bath and the matrix metal 4 from the plating bath between the particles of hard material 5, and between the hard material Parti angles 5 and blade tip 1 deposited.

Fig. 2 zeigt eine Finne 10 einer Labyrinthdichtung 11, die als Dichtungsbauteil 8 ausgebildet ist. Das Dichtungsbauteil 8 trägt eine Spitzenpanzerung 12 aus Hartstoffpartikeln 5, die in eine Metallmatrix 4 eingebettet sind. Die von der Metallmatrix 4 freien Oberflächen 6 der regelmäßig geformten Hartstoffparti kel 5 bilden eine Reibfläche, die sich beim Anstreifen und Einlaufen in die Oberfläche 14 eines gegenüberliegenden anderen Teiles 13 durch thermoplastische Verformung und verminderte Abrasion der gegenüberliegenden Oberfläche 14 einarbeiten. Dabei wird überschüssiges Material aus dem Anstreif- und Ein laufbereich verdrängt, so daß sich Randwülste 15 ausbilden können, die das überschüssige Material des anderen Bauteils 13 gegenüber der Dichtfläche 7 der Spitzenpanzerung 12 aufnehmen. FIG. 2 shows a fin 10 of a labyrinth seal 11 which is designed as a sealing component 8 . The sealing component 8 has a tip armor 12 made of hard material particles 5 , which are embedded in a metal matrix 4 . The free from the metal matrix 4 surfaces 6 of the regular-form hard material Parti kel 5 constitute a friction surface which incorporate themselves during rubbing and shrinking in the surface 14 of an opposite other part 13 by thermoplastic shaping, and reduced abrasion of the opposing surface fourteenth Excess material is displaced from the abrasion and a running area, so that edge beads 15 can form, which accommodate the excess material of the other component 13 against the sealing surface 7 of the tip armor 12 .

Fig. 3 zeigt einen dreidimensionalen Ausschnitt eines Dich tungsbauteils 8 mit regelmäßig geformten, quaderförmigen Hart stoffpartikeln 5 die in einer Metallmatrix 4 eingebettet sind. Die von Matrixmetall 4 freien, eingeebneten Oberflächen 6 sind regelmäßig begrenzte Flächen, die in diesem Beispiel rechteckig ausgebildet sind und planparallel, sowie mosaikartig angeordnet sind, so daß sie eine ebene Dichtfläche 7 bilden. Zur regelmä ßigen Anordnung der Hartstoffpartikel 5 wurden diese zunächst mit den eingeebneten Oberflächen 6 auf einen Träger mit Klebe schicht aufgebracht und mit Hilfe des Trägers solange über dem Bauteil 8 positioniert bis das Einbringen der Metallmatrix 4 zwischen den Hartstoffpartikeln 5 und dem Bauteil 8, sowie zwischen den Hartstoffpartikeln 5 untereinander beendet ist. Fig. 3 shows a three-dimensional section of a processing device component 8 with regularly shaped, cuboid hard material particles 5 which are embedded in a metal matrix 4 . The leveled surfaces 6 free of matrix metal 4 are regularly delimited surfaces which are rectangular in this example and are plane-parallel and arranged in a mosaic-like manner so that they form a flat sealing surface 7 . For the regular arrangement of the hard material particles 5 , these were first applied with the leveled surfaces 6 to a carrier with an adhesive layer and, with the aid of the carrier, positioned over the component 8 until the introduction of the metal matrix 4 between the hard material particles 5 and the component 8 , and between the hard material particles 5 have ended with one another.

Fig. 4 zeigt einen dreidimensionalen Ausschnitt eines Dichtungsbau teils 8 mit pyramidenstumpfförmigen Hartstoffpartikeln 5, die zu nächst mittels eines Hartlots 20 oder Klebers auf die Bauteilober fläche 21 in einer vorbestimmten Anordnung positioniert und befestigt werden. Anschließend werden die verbleibenden Zwischenräume zwischen den Hartstoffpartikeln 5 mit Matrixmetall 4 aufgefüllt. Dieses Auf füllen kann auch durch Plasmaspritzen oder Aufstäuben oder Aufdampfen erfolgen. Die Kegel- oder Pyramidenstümpfe 22 weisen gleiche Höhen auf und bilden mit Ihren von Matrixmetall 4 freibleibenden oder frei gelegten Oberflächen 6 eine ebene Dichtfläche 7, die sich aufgrund von Flächenreibung in eine gegenüberliegende Oberfläche eines anderen Teiles zu einer engen Spaltdichtung beim Anstreifen und Einlaufen durch heißplastische Verformung und verminderte Abrasion einarbeiten kann ohne daß störender abrasiv gebildeter Abrieb in störender Menge auftritt. Die Kegel- oder Pyramidenstumpfform der Hartstoffpartikel 5 verbessert die Verankerung der Hartstoffpartikel 5 in dem Matrix metall 4. Fig. 4 shows a three-dimensional section of a sealing construction part 8 with truncated pyramid-shaped hard material particles 5 , which are first positioned and fastened to the component surface 21 in a predetermined arrangement by means of a hard solder 20 or adhesive. The remaining spaces between the hard material particles 5 are then filled with matrix metal 4 . This fill up can also be done by plasma spraying or dusting or vapor deposition. The truncated cones or pyramids 22 have the same heights and, with their surfaces 6 which are free or exposed by matrix metal 4, form a flat sealing surface 7 which, due to surface friction in an opposite surface of another part, forms a narrow gap seal when touched and run in by hot plastic Deformation and reduced abrasion can be incorporated without disturbing abrasive abrasion occurring in a disturbing amount. The conical or truncated pyramid shape of the hard material particles 5 improves the anchoring of the hard material particles 5 in the metal matrix 4 .

Kegelstumpf-, pyramidenstumpf-, prismen- oder quaderförmige Hartstoffpartikel 5, wie sie die Fig. 3 und 4 zeigen, werden durch Ritzen und Brechen oder durch Schneiden oder Sägen von Hartstoffplatten, Hartstoffdrähten oder Hartstoffstangen oder Hartstoffstäben hergestellt. Zur besseren Verankerung in der Matrix können die Hartstoffpartikel 5 vorzugsweise im Bodenbereich verdickt sein, so daß die Querschnittfläche im Bodenbereich größer als im Kopfbereich der matrixfreie Oberflächen 6 aufweist, ist. Die Verdickung im Bodenbereich kann unregelmäßige Formen aufweisen oder aus einer Beschichtung bestehen.Truncated cone, truncated pyramid, prismatic or cuboid hard material particles 5 , as shown in FIGS. 3 and 4, are produced by scoring and breaking or by cutting or sawing hard material plates, hard material wires or hard material rods or hard material rods. For better anchoring in the matrix, the hard material particles 5 can preferably be thickened in the bottom area, so that the cross-sectional area in the bottom area is larger than in the head area of the matrix-free surfaces 6 . The thickening in the floor area can have irregular shapes or consist of a coating.

Eine andere Verbesserung der Verankerung kann ohne Verdickung der Partikel im Bodenbereich durch eine vorzugsweise aufgerauhte Mantel fläche der Partikel erreicht werden. Das Aufrauhen der Mantelfläche wird vorzugsweise durch Anätzen der Hartstoffdrähte oder Hartstoff stangen oder Hartstoffstäbe vor dem Zerteilen in regelmäßig geformte Partikel erfolgen.Another anchoring improvement can be made without thickening the Particles in the floor area through a preferably roughened coat area of the particles can be reached. Roughening the outer surface is preferably by etching the hard material wires or hard material rods or hard material rods before dividing them into regularly shaped ones Particles take place.

Claims

1. Sealing component for gap or labyrinth seals with a coating of a composite of metal and hard material particles, characterized in that the hard material particles to regularly shaped bodies ( 5 ), such as a truncated cone, cylinder, cube, prism or cuboid, each leveled with at least one Surface ( 6 ) are formed, the leveled surfaces ( 6 ) of the body ( 5 ), which are free of the composite material, being arranged plane-parallel and in a mosaic-like manner from the leveled particle surfaces and metal-free spacing joints to a sealing surface radially projecting from a metal matrix ( 4 ) and the other surfaces of the body are anchored in the metal matrix ( 4 ), which holds the hard material particles together and binds them with a component, such as an engine blade, to form a sealing component.

2. Sealing component according to claim 1, characterized in that the coating on elevations, beads, collars, rings or sealing tips of the component ( 2 , 8 ) is arranged.

3. Sealing component according to claim 1 or 2, characterized in that the coating on blade tips ( 1 ) of turbine blades or sealing ring tips ( 10 ) of labyrinth seals lines for turbine shaft and housing is arranged.

4. Sealing component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metal-free, leveled surfaces ( 7 ) are regularly limited areas.

5. Sealing component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the metal-free, leveled surfaces ( 6 ) are mixed polygons, preferably hexagons with fitted quadrilaterals.

6. Sealing component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the body ( 5 ) made of hard material particles are columns with a polygonal cross section.

7. Sealing component according to one of claims 1 to 6, characterized in that the body ( 5 ) made of hard material particles are aligned with their base to the component and have a larger cross section in the bottom area than in the head area.

8. A method for producing a sealing component according to one of the preceding claims, characterized by the following steps:

a) producing regularly shaped bodies ( 5 ) from hard material particles with at least one leveled surface ( 6 ),
b) applying and aligning the body ( 5 ) made of hard material particles on the component ( 2 , 8 ), each having a leveled upper surface ( 6 ) of the body ( 5 ) seen in the axial direction plane-parallel and mosaic-like with respect to the leveled surfaces of the other Body made of hard particles is arranged.
c) introducing a matrix metal ( 4 ) between the bodies ( 5 ) made of hard material particles with one another and between the body ( 5 ) and the component ( 2 , 8 ) to form a composite coating and to coat the component.

9. The method according to claim 8, characterized in that for the manufacture the regularly shaped body made of hard material particles, rod, Wire or rod material with a regularly shaped cross section in uniform sections is separated, preferably by scratching and breaking, by cutting or by sawing.

10. The method according to claim 8, characterized in that for the produc- tion of the regularly shaped body ( 5 ) made of hard material particles plat material in diamond, rectangle, triangle or other patterns with regular edges scratched, broken, cut or sawn.

11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that for the production of regularly shaped body ( 5 ) made of hard material particles made of rod, wire, rod or plate material as a separation process, laser cutting or sawing with diamonds set discs used becomes.

12. The method according to claim 8 or 11, characterized in that when applying and aligning the body ( 5 ) made of hard material particles on the component ( 2 , 8 ) automatically working auxiliary tools are used for exact alignment and positioning.

13. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that for applying and aligning the body ( 5 ) from Hartstoffparti kel first a carrier with an adhesive layer is equipped with the bodies ( 5 ) made of hard material particles, the leveled, to be kept free of metal Surfaces adhere to the adhesive layer of the carrier and then the carrier with the hard material particles on the construction part is held in position until the introduction of the matrix material ( 4 ) has ended.

14. The method according to any one of claims 8 to 12, characterized in that to apply and align the body ( 5 ) made of hard material particles, the body ( 5 ) with an auxiliary substance on the component ( 2 , 8 ) are attached and the auxiliary substance at Introducing the matrix material ( 4 ) is broken down.