DE4411677C1 - Verfahren zum Entfernen organischer Materialien von Triebwerkskomponenten - Google Patents
Verfahren zum Entfernen organischer Materialien von TriebwerkskomponentenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Entfer
nen von schmelzbaren organischen Abdeck-, Füll- oder Dämpfungs
materialien aus Hohlräumen und von Oberflächen von Triebwerks
komponenten.
Für die Neuteilfertigung und Instandsetzung von Triebwerkskom
ponenten werden schmelzbare organische Abdeck-, Füll- oder Däm
pfungsmaterialien wie beispielsweise Wachs oder Wachsgemische
bei Beschichtungsprozessen, beim Laserbohren, beim Abätzen von
Beschichtungen oder bei Dreh- und Schleifoperationen von Trieb
werkskomponenten eingesetzt. Darüber hinaus werden die Oberflä
chen von nicht korrosionsbeständigen Werkstoffen während der
Lagerung mit öl- oder wachshaltigen Schutzschichten zur Konser
vierung versehen. Derartige schmelzbare organische Abdeck-,
Füll- oder Dämpfungsmaterialien werden bisher in Anlagen, die
mit CKWs (beispielsweise Trichlorethen oder Tetrachlorethen)
oder FCKWs (beispielsweise Trichlortrifluorethan oder Dichlor
tetraflourethan) zur Auflösung der wachsartigen Abdeck-, Füll-
oder Dämpfungsmaterialien arbeiten, von den anhaftenden organischen
Materialien befreit. Eine derartige Reinigung mit chlorierten
Kohlenwasserstoffen in Dampfentfettungsanlagen ist nach dem
Fachbuch "Säuberung technischer Oberflächen" unter dem Kapitel
"Vergleichende Bewertung" von J. Kresse, EXPERT VERLAG, Esslingen,
Band 264, Seite 95, notwendig, um Oberflächen höchsten Ent
fettungsgrades bereitzustellen.
Anlagen, die mit CKWs oder FCKWs betrieben werden, sind aufwendig
und teuer in ihrer Pflege, Wartung und Instandhaltung. Dies
beruht teilweise auf verschärften Auflagen in bezug auf Umwelt-
und Arbeitsschutz. Weiterhin muß ein hoher analytischer Aufwand
betrieben werden, um eine sichere Funktionsweise dieser Anlagen
zu gewährleisten. Darüber hinaus sind CKWs nur begrenzt für die
Reinigung von Oberflächen von Titanbauteilen, die häufig als
Triebwerkskomponenten eingesetzt werden, wegen der Gefahr einer
erhöhten Spannungsrißkorrosion des Titans nach Kontakt mit CKWs
verwendbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Entfernen von
abschmelzbaren organischen Materialien von Triebwerkskomponenten
anzugeben, das die obigen Nachteile überwindet und kostengünstig,
reproduzierbar und zuverlässig die Oberflächen von Triebwerks
komponenten reinigt und von organischen Restfilmen vollständig
befreit, ohne Umwelt und Arbeitsplatz zu belasten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch folgende Verfahrensschritte
- a) Abschmelzen des organischen Materials in einer art gleichen Schmelze,
- b) Verdünnen und Anlösen eines anhaftenden Restfilms mittels temperiertem Öl an der vorgewärmten Trieb werkskomponente,
- c) Verdünnen und Anlösen eines noch an den Oberflächen anhaftenden Materialfilms mittels organischen Reini gern, die FCKW und CKW frei sind,
- d) ein- oder mehrfaches Nachbehandeln der Oberflächen der Triebwerkskomponenten mittels verdünnten Reinigungslösun gen mit zwischengeschalteten Spül- und/oder Trock nungsschritten, wobei die Reinigungslösungen schritt weise zunehmend verdünnt werden.
Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß das aufschmelzbare
organische Material bis auf einen an der Triebwerkskomponente
anhaftenden Restfilm vollständig und ohne großen technischen
Aufwand im Verfahrensschritt a) zurückgewonnen wird. Die Dicke
des Restfilms kann durch Erhöhung der Temperatur der Schmelze
und der Temperatur der in die Schmelze eintauchenden Trieb
werkskomponente minimiert werden.
Auch das im Verfahrensschritt b) verwendete temperierte Öl kann
mehrfach eingesetzt werden bis es mittels Destillation oder
anderen Trennverfahren von dem im Verfahrensschritt b) aufge
nommenen organischen Material getrennt und damit regeneriert
werden muß.
Schließlich können alle Reinigungs- und Spülprozesse dieses
Verfahrens vorteilhaft in Kreisprozessen geführt werden,
wobei die Reiniger und Reinigungslösungen über Umkehrosmose,
Ultrafiltration und/oder Destillation zurückgewonnen werden
können, ohne die Umwelt zu belasten.
In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens erfolgt die
Auflösung des anhaftenden Restfilms in einem Mineralöl oder
voll synthetischen Öl mit einer Dichte von 0,6-0,8 g/cm³. Dieses
spezifisch leichte Öl hat den Vorteil, daß sich das spezifisch
schwerere organische Material als Ölbadsumpf absetzt und das
Ölbad darüber im oberen Bereich einsatzbereit bleibt.
Bei einer anderen bevorzugten Durchführung des Verfahrens er
folgt die Auflösung des anhaftenden Restfilms in einem Ölbad
bei Badtemperaturen von 80°C bis 150°C. Diese relativ hohen
Badtemperaturen tragen dazu bei, daß einerseits ein schnelles
Anlösen und Verdünnen des Restfilms erfolgt und andererseits
der auf der Oberfläche der Triebwerkskomponente anhaftende Ma
terialfilm, der im wesentlichen aus Ölmolekülen besteht, in seiner Dicke mi
nimiert wird.
Das Nachbehandeln des Materialfilms kann durch Reiniger auf
Alkoholbasis erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Nachbehandlung
des Materialfilms mittels eines Reinigers aus 0,1 Vol-% bis 1
Vol-% Tensid und 99 Vol-% bis 99,9 Vol-% Glycolderivat oder Mi
schungen von Glycolderivaten. Dieser Reiniger ist in der Lage
den auf der Oberfläche verbliebenen Materialfilm, der im we
sentlichen aus Ölmolekülen besteht, vollständig aufzulösen,
ohne daß der Einsatz von CKWs oder FCKWs erforderlich wird. Die
Glycolderivate ihrerseits sind wasserlöslich und können mit
einfachen Spülschritten von den Oberflächen der Triebwerkskom
ponenten abgespült werden. Dazu wird vorzugsweise destilliertes
und/oder demineralisiertes Wasser verwendet.
Der Reiniger auf Glycolbasis enthält vorzugsweise mindestens
eines der folgenden Glycolderivate:
- a) R1-(C₂H₄O)OH), mit R1 = CH₃, R1 = C₂H₅ oder R1 = C₄H₉), und
- b) R2-(C₂H₄O)nH, mit R2 = CH₃O, R2 = C₂H₅O oder R2 = C₄H₉ und mit n = 2 bis 5.
Diese Reiniger haben den Vorteil, daß durch einen einfachen
Destillationsvorgang die Glycolderivate zurückgewonnen werden
können und damit wiederverwendbar sind, so daß ein Kreisprozeß
ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird der Reiniger in Verdünnungsgraden mit Wasser
im Verhältnis 1 : 1 bis 1 : 10 als Reinigungslösung für die Nach
behandlung eingesetzt. Dabei werden die Reinigungslösungen
schrittweise zunehmend verdünnt. Innerhalb der bevorzugten
Grenzen der Verdünnung zeigt sich eine besonders effektive
Reinigung der Oberflächen, die ohne zusätzliche Kon
trollverfahren durchgeführt werden kann.
Zum Reinigen werden vorzugsweise der Reiniger und/oder die
Reinigungslösungen auf 60°C bis 80°C aufgeheizt. Das
verbessert die Wirkung insbesondere der Tenside im Reiniger und
erhöht die Reinigungswirkung der Reinigungslösungen. Beim
Spülen wird vorzugsweise das Wasser auf 80°C bis 95°C
aufgeheizt. Wenn mit Alkohol gespült oder gereinigt wird, kann
der Alkohol bis kurz unter seinen Siedepunkt erhitzt werden, um
eine Reinigung von anhaftenden Restmaterialien oder ein Ab
spülen verbliebener Restsubstanzen von der Oberfläche zu ge
währleisten.
Zwischen den Spül- und Reinigungsschritten können vorzugsweise
Trocknungsschritte mit Heißluft einer Temperatur zwischen 110%
und 150°C erfolgen. Mit diesem bevorzugten Temperaturbereich
werden vorteilhaft wässerige Flüssigkeiten abgedampft. Um
vorteilhaft die Oberflächen von jeglicher Kontamination zu
befreien, kann vorzugsweise als letzter Trocknungsschritt ein
Vakuumtrocknen durchgeführt werden.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren an Durchführungsbei
spielen erläutert.
Die Kühlkanäle einer Turbinenschaufel werden für das Laserbohren
mit Wachs, das bei 75°C erweicht und einen Tropfpunkt zwischen
80° und 85°C aufweist ausgegossen. Dieses Wachs ist vorzugsweise
ein mineralisch gesättigtes Kohlenwasserstoffwachs, das zwischen
73°C und 78°C fest wird. Nach dem Laserbohren wird die Turbinen
schaufel auf 80°C erwärmt und in eine artgleiche Wachs
schmelze, die auf 110°C erhitzt wurde, getaucht. Beim Her
ausziehen der Turbinenschaufel aus der Wachsschmelze fließt
das Wachs aus den Kühlkanälen der Turbinenschaufel. Der
Restfilm aus Wachs, der an den Innenwänden der Kühlkanäle an
haftet, wird anschließend in einem 120°C heißen Ölbad für 15
bis 30 Minuten verdünnt und angelöst. Beim Herausnehmen der
Turbinenschaufel aus dem Ölbad verbleibt ein dünner Material
film auf den Oberflächen und Innenflächen der Turbinenschaufel,
der im wesentlichen aus Ölmolekülen besteht. Dieser Material
film wird mit einem Reiniger auf der Basis von DI-Alkohol
derivaten mit einem Flammpunkt von 80°C bis 130°C bei einer
Temperatur zwischen 60°C und 80°C für 15 bis 30 Minuten
verdünnt und angelöst und anschließend in demineralisiertem
Wasser abgespült.
Danach wird die Turbinenschaufel in einem für alle Metalle
verwendbaren Neutralreiniger bei einer Temperatur von 60°C bis 80°C
für 15 bis 30 Minuten getaucht und schließlich in heißem
demineralisiertem Wasser bei einer Temperatur von 95°C für 5
Minuten gespült.
Abschließend wird die Turbinenschaufel bei 130°C für eine Zeit
von 15 bis 45 Minuten getrocknet.
Die zeitliche Länge der einzelnen Verfahrensschritte hängt von
der Größe der Triebwerkskomponente und von der Komplexität der
Gestalt der Triebwerkskomponente ab. Neben dem hier
beschriebenen Entfernen einer Wachsfüllung können auf gleiche
Weise auch Schutzschichten und Konservierungsschichten entfernt
werden, sofern diese aus einem aufschmelzbaren, organischen
Material bestehen
Vor dem Abdrehen der Schaufelspitzen eines BLISK-Rotors, der
einstückig aus Rotorscheibe und Schaufeln besteht, auf einem
Endradius werden zunächst die Zwischenräume zwischen den
Schaufeln des BLISK-Rotors mit Wachs ausgegossen, um die
Schwingungen der Schaufeln beim Abdrehen der Schaufelspitzen zu
dämpfen.
Nach dem Erreichen des Endmaßes der Schaufelspitzen wird der
BLISK-Rotor erwärmt und in eine Wachsschmelze getaucht, so daß
nach dem Abschmelzen des Hauptanteils des Wachses nur ein
Restfilm an organischem Material auf der Rotoroberfläche
anhaftet.
Dieser Restfilm wird in einem temperierten Ölbad bei 130°C
angelöst und weiter verdünnt, so daß nur ein dünner
Materialfilm zurückbleibt, der im wesentlichen aus Ölmolekülen
besteht. Dieser Materialfilm wird anschließend in einem
Reiniger der zu 0,1 Vol-% aus Tensiden und zu 99,9 Vol-% aus
einer Mischung von Glycolderivaten besteht, angelöst und weiter
verdünnt, so daß er mit mehreren nachfolgenden Spül- und
Reinigungsschritten, bei denen die Verdünnung einer
Reinigungslösung schrittweise vergrößert wird, vollständig von
der Oberfläche verschwindet.
Zum Abschluß wird der BLISK-Rotor einer Vakuumtrocknung
ausgesetzt, so daß er vollständig von Kontaminationen befreit
wird.
Zum Schutz vor Beschichtung beim galvanischen Abscheiden von
Platinschichten auf einer Triebwerkskomponente werden die nicht
zu beschichtenden Bereiche zunächst mit einer Schutzschicht aus
einem aufschmelzbaren organischen Material geschützt. Nach der
Abscheidung des Platins wird das aufschmelzbare organische
Material entfernt. Dazu wird die Triebwerkskomponente nach
einem gründlichen Spül- und Trocknungsschritt in eine art
gleiche Schmelze aus organischem Material getaucht, bis nur
noch ein Restfilm von minimaler Dicke auf der
Turbinenkomponente haftet. Dieser Restfilm wird wie in Beispiel
2 in einem temperierten Ölbad behandelt, so daß nur noch ein
Materialfilm, der im wesentlichen aus Ölmolekülen besteht, auf der Oberfläche
verbleibt. Mit Hilfe eines Reinigungsbades aus 0,8 Vol-%
Tensiden und 99,2 Vol-% Glycolderivaten wird dieser Materialfilm
angelöst und weiter verdünnt, so daß ein Abspülen durch eine
Reinigungslösung und ein Spülen mit destilliertem und
demineralisiertem Wasser die Oberfläche, die nicht mit Platin
beschichtet werden sollte, vollständig freilegt.
Von einem Turbinenbauteil soll zur Vorbereitung einer Reparatur
selektiv eine Metallspritzschicht aus Ni/Al abgeätzt werden.
Während des Abätzens ist eine Nickelschicht, die sich
stellenweise auf dem Bauteil befindet, partiell zu schützen.
Das Bauteil selber besteht aus einem Nickelbasiswerkstoff. Ein
Hauptbestandteil der Ätzlösung ist ein Nitroaromat. In dieser
Lösung sind der Grundwerkstoff, die Metallspritzschicht und die
Nickelschicht chemisch nicht beständig.
Zur Vorbereitung der selektiven Ätzung wird das Bauteil in
einem Neutralreiniger gereinigt und mit Wachs des Beispiels abgedeckt.
Die Stellen, an denen die Metallspritzschicht aus Ni/Al abgeätzt
werden soll, werden mechanisch freigelegt.
Nach dem selektiven Ätzen der Metallspritzschicht aus Ni/Al
wird zunächst das Bauteil mit kaltem Wasser abgesprüht und
anschließend trockengeblasen.
Zum Entfernen der Wachsabdeckung über der Nickelschicht und dem
Nickelbasiswerkstoff des Bauteils nach Beendigung der Ätzung
wird dieses in einer Wachsschmelze abgeschmolzen, in einem
Ölbad behandelt und in einen Reiniger entsprechend Beispiel 2
für 15 bis 30 Minuten bei 78°C getaucht. Nach einer
Zwischenspülung in demineralisiertem Wasser wird das Bauteil
in eine Reinigungslösung mit einer ersten Verdünnungsstufe
getaucht und wieder mit heißem Wasser abgespült. Danach wird
das Bauteil in eine Reinigungslösung mit größerer Verdünnung
getaucht und wiederholt mit heißem Wasser abgespült. Die Ver
dünnung der Reinigungslösung wird solange schrittweise
vergrößert, bis nur noch Wasser an den Oberflächen des
Bauteils haftet, so daß mit einer anschließenden
Vakuumtrocknung das Bauteil von Kontaminationen vollständig
befreit werden kann.
Claims (11)
1. Verfahren zum Entfernen von schmelzbaren organischen Ab
deck-, Füll- oder Dämpfungsmaterialien aus Hohlräumen und
von Oberflächen von Triebwerkskomponenten mit den fol
genden Verfahrensschritten
- a) Abschmelzen des organischen Materials in einer art gleichen Schmelze,
- b) Verdünnen und Anlösen eines anhaftenden Restfilms mittels temperiertem Öl an der vorgewärmten Triebwerkskomponente,
- c) Verdünnen und Anlösen eines noch an den Oberflächen anhaftenden Materialfilms mittels organischen Reinigern, die FCKW- und CKW-frei sind,
- d) ein- oder mehrfaches Nachbehandeln der Oberflächen der Triebwerkskomponenten mittels verdünnten Reinigungslösungen mit zwischengeschalteten Spül und/oder Trocknungsschritten, wobei die Reinigungslösungen schrittweise zunehmend verdünnt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdünnen
und das Anlösen des anhaftenden Restfilms in einem Mineralöl
oder voll synthetischen Öl mit einer Dichte von 0,6-0,8
g/cm³) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Verdünnen und das Anlösen des anhaftenden Restfilms in einem Ölbad
bei Badtemperaturen von 80°C bis 150°C erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Nachbehandeln des Materialfilms mit
tels eines Reinigers aus 0,1 Vol-% bis 1 Vol-% Tensid und 99
Vol-% bis 99,9 Vol-% Glycolderivat oder Mischungen von Gly
colderivaten erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Reiniger mindesten eines der folgen
den Glycolderivate enthält:
- a) R1-(C₂H₄O)OH), mit R1 = CH₃, R1 = C₂H₅ oder R1 = C₄H₉), und
- b) R2-(C₂H₄O)nH, mit R2 = CH₃O, R2 = C₂H₅O oder R2 = C₄H₉ und mit n = 2 bis 5.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Reiniger in Verdünnungsgraden mit
Wasser im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 10 als Reinigungslösung
eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Reiniger und/oder die
Reinigungslösungen auf 60°C bis 80°C aufgeheizt
werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Verdünnung und für die Spülschritte
demineralisiertes Wasser eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß für die Spülschritte 80°C
bis 95°C heißes Wasser verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Trocknungsschritt Heißluft einer
Temperatur zwischen 110°C und 150°C eingesetzt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß als letzter Trocknungsschritt ein
Vakuumtrocknen durchgeführt wird.
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