DE4411680C1 - Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen von Triebwerksteilen, die dem Heißgasstrom ausgesetzt sind und die mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht versehen sind.

Bei der Beschichtung von Gasturbinenschaufeln mit Heißgaskorrosions­ schutzschichten treten häufig kleine Fehlstellen in Bauteiloberflä­ chen auf. Diese Fehlstellen in der Beschichtung sind vielfach auf Oberflächendefekte der gegossenen Rohschaufel zurückzuführen, die sich beim Beschichten in die Schutzschicht fortsetzen und stellen­ weise vergrößern. Derartige Fehlstellen in der Beschichtung stellen Schwachstellen für den Korrosionsangriff beim späteren Betrieb im beispielsweise Heißgaskanal eines Triebwerks dar. Aber auch Fehler, die direkt bei der Beschichtung ausgebildet werden, können als Schadstellen erkannt werden und wirken sich in gleicher Weise negativ auf die Korrosionsfestigkeit aus.

Aus DE-OS 26 35 467 ist ein Reparaturverfahren zum Ausbessern einer Wand die aus 2 Lagen besteht, bekannt. Zu Reparaturzwecken kann bei­ spielsweise die zu reparierende Lage mittels einer Schraube von der zweiten Lage abgehoben werden, da die Haftfestigkeit gering ist. Eine metallurgische Verbindung aus einer Heißgaskorrosionsschutzschicht und einem Triebwerksbauteil kann mit diesem Reparaturverfahren nicht ausgebessert werden, da die Schutzschichtlage nicht von der Bauteil­ oberfläche trennbar ist.

Aus DE 35 22 962 A1 ist ein Reparaturverfahren von Maschinenteilen bekannt, bei dem durch Aufbringung einer Beschichtung Schadstellen ausgebessert werden. Dieses Verfahren erfordert einen Abtrag der aufgebrachten Heißgaskorrosionsschutzschicht und ein Neubeschichten des Turbinenbauteils, was mit hohen Kosten verbunden ist.

In der Patentschrift DE 26 00 237 C2 wird ein Verfahren zur Reparatur von oberflächennahen Defekten eines Gegenstandes beschrieben. Bei diesem Verfahren kommt ein Pulvergemisch aus wenigstens zwei homoge­ nen feinteiligen Pulvern zur Anwendung, bei dem ein Pulver durch Zulegierung eines schmelzpunkterniedrigenden Elementes, wie Bor, einen niedrigeren Schmelzpunkt des Pulvergemisches als der Schmelz­ punkt des zu reparierenden Gegenstandes hat. Eine Verwendung von schmelzpunkterniedrigenden Zusätzen in Heißgaskorrosionsschichten für Triebwerkbauteile erzeugt Schwachstellen in der Korrosionsschutz­ schicht und ist deshalb nicht einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und Mittel anzugeben, mit dem Oberflächenfehler so nachbearbeitet werden können, daß eine geschlossene und unversehrte Korrosionsschutzschicht wieder­ hergestellt wird und dieses Verfahren auch für den Einsatz bei be­ triebsbedingten Beschädigungen der Beschichtung zur Reparatur herangezogen werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

• a) Einformen oder Einschleifen einer Vertiefung mittels eines Werk­ zeugs, das kugelförmige Vertiefungen geringer Tiefe bei gleich­ zeitig großem Sehnenradius ermöglicht unter Ausräumen der Fehl­ stelle der Beschichtung des Typs MCrAlX mit M aus der Gruppe der Metalle und X aus der Gruppe der seltenen Erden sowie unter Ausräumen von Fehlstellen an der Bau­ teiloberfläche des Grundmaterials,
• b) Einlegen eines paßgenauen Körpers aus Beschichtungsmaterial in die Vertiefung,
• c) Fügen des paßgenauen Körpers in der Vertiefung und
• d) konturgenaues Angleichen des Körpers an die Bauteiloberfläche und Wärmebehandeln des Bauteils.

Von besonderer Bedeutung ist bei diesem Reparaturverfahren, daß als Körper vorgeformte paßgenaue Teile aus Beschichtungsmaterial ein­ gesetzt werden, da hiermit ein aufwendiges Abätzen der fehlerhaften Beschichtung und eine Wiederholung des aufwendigen Beschichtungsvor­ gangs vermieden werden und die Beschichtung mit ihrer ursprünglich eingesetzten Materialzusammensetzung unmittelbar an den Fehlstellen neu eingebracht wird. Diese Lösung hat den weiteren Vorteil, daß die Beschichtung ungestört wiederhergestellt wird und je nach Tiefe der Fehlstelle auch Defekte in der Oberfläche des Bauteilwerkstoffs, wie beispielsweise Gußporen ausgeräumt werden können, die an­ schließend mit dem Werkstoff der Beschichtung durch den paßgenauen Körper aus Beschichtungswerkstoff aufgefüllt werden. Ferner hat die­ ses Verfahren den Vorteil, daß es schnell, gezielt und für eine Mas­ senfertigung kostengünstig angewandt werden kann. Außerdem können die Qualitätsforderungen an die ursprüngliche Beschichtung herabge­ setzt werden, so daß der Ausschuß minimiert werden kann, zumal selbst durch Gußporen bedingter Ausschuß verwendet oder vermindert werden kann.

Als Material des Körpers wird MCrAlX mit M aus der Gruppe der Metalle und X aus der Gruppe der seltenen Erden eingesetzt. Besonders bei diesem Beschichtungsmaterial zeigt sich die hohe Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, da der Beschichtungsprozeß für MCrAlX-Schichten äußerst aufwendig und kostenintensiv ist und sich die erfindungs­ gemäße einfache Nachbearbeitung oder Reparatur der Fehlstellen in der Beschichtung rechnet.

Die Vertiefung wird vorteilhaft kantenfrei mit fließenden Konturen eingebracht, um Spannungsspitzen oder Kerbwirkungen in der Vertiefung zu vermeiden, so daß das Bauteil nicht geschwächt wird. Dazu wird die Vertiefung vorzugsweise kugelförmig eingeformt oder eingeschliffen, so daß die Vertiefung einer eingearbeiteten Kugelklappe von geringer Tiefe bei gleichzeitig großem Sehnenradius ähnelt.

Als eingepaßter Körper wird vorteilhaft ein Kugelabschnitt verwendet, der den gleichen Kugelradius wie die Kugelklappe aufweist, dessen Höhe jedoch geringfügig größer als die Tiefe der Vertiefung ist. Dieser eingepaßte Körper kann damit einen Materialschwund, der eventuell beim Fügen auftritt, ausgleichen.

Der Körper wird beim Fügen einem Anpreßdruck ausgesetzt. Dieser Anpreßdruck kann beim bevorzugten Fügen mittels Widerstands­ schweißen vorteilhaft durch die Schweißelektrode aufgebracht werden. Bei einer Fügung durch Reibschweißen wird er unmittelbar von der Reibschweißmechanik aufgebracht, während beim Fügen durch Hartlöten eine zusätzliche Vorrichtung zum Aufbringen eines Anpreßdrucks er­ forderlich wird.

Besonders vorteilhaft wird das Verfahren bei der bevorzugten Nach­ bearbeitung oder Reparatur von Bauteilen eines Triebwerks, welche mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht versehen sind und den Heißgasen des Strömungskanals ausgesetzt sind, insbesondere Schaufelblätter, Mantelringsegmente, Gehäuseinnenwandsegmente, Schaufelfußplattformen oder Segmente auf dem Außenumfang von Rotorscheiben eingesetzt.

Mit den nachfolgenden Figuren werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erläutert.

Claims (3)

1. Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen (1, 4, 10, 11, 12) in Bauteil­ oberflächen (3) von Triebwerksteilen, die dem Heißgasstrom ausgesetzt sind und die mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht (2) versehen sind, mit folgenden Verfahrensschritten:

• a) Einformen oder Einschleifen einer Vertiefung (8, 16, 17, 18) mittels eines Werkzeugs, das kugelförmige Vertiefungen geringer Tiefe bei gleichzeitig großem Sehnenradius ermöglicht unter Ausräumen der Fehlstelle (1, 4, 10, 11, 12) der Beschichtung (2) des Typs MCrAlX mit M aus der Gruppe der Metalle und X aus der Gruppe der seltenen Erden sowie ggf. auch unter Ausräumen von Fehlstellen (1, 4, 10, 11, 12) an der Bauteilober­ fläche des Grundmaterials (15),
• b) Einlegen eines paßgenauen Körpers (5) aus Beschichtungsmaterial in die Vertiefung (8, 16, 17, 18),
• c) Fügen des paßgenauen Körpers (5) in der Vertiefung (8, 16, 17, 18) und
• d) konturgenaues Angleichen des paßgenauen Körpers (5) an die Bauteiloberfläche (3) und Wärmebehandeln des Bauteils.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Fügetechnik Elektroschweißen, Reibschweißen oder Hartlöten, vorzugsweise Widerstandsschweißen eingesetzt wird.

3. Anwendung des Verfahrens zur Reparatur von Bauteilen eines Trieb­ werks, welche mit einer Heißgaskorrosionsschutzschicht versehen sind und den Heißgasen des Strömungskanals ausgesetzt sind, vorzugsweise Schaufelblätter, Mantelringsegmente, Gehäuseinnen­ wandsegmente, Schaufelfußplattformen oder Segmente auf dem Außen­ umfang von Rotorscheiben.