EP1541717A2 - Process for the manufacture of coated light-metal components that are exposed to a turbulent flow - Google Patents
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- EP1541717A2 EP1541717A2 EP20040026409 EP04026409A EP1541717A2 EP 1541717 A2 EP1541717 A2 EP 1541717A2 EP 20040026409 EP20040026409 EP 20040026409 EP 04026409 A EP04026409 A EP 04026409A EP 1541717 A2 EP1541717 A2 EP 1541717A2
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
Definitions
- the invention relates to a method for the coating of Alloy blanks and the production of turbulent flowed around light metal components from this blank after the Preamble of the main claims 1 and 6.
- Turbulent flow around light metal components are used as wear-resistant and high temperature resistant components in the Machine, apparatus, engine and turbine construction, in particular for passenger car and commercial vehicle engines with exhaust gas turbochargers (ATL).
- ATL exhaust gas turbochargers
- compressor wheels of Exhaust gas turbochargers currently made of aluminum standard alloys manufactured by investment casting process.
- the strength limits apply Centrifugal and vibration stresses at ATL (Exhaust gas turbocharger) -Verdichtung wheels with cost-effective Aluminum standard alloys can now be achieved.
- ATL Verdicherssel is e.g. a material change to titanium possible.
- ATL compressor wheels results Titanium by NC milling to a cost doubling of the Exhaust gas turbocharger. It is therefore cheaper that Investment casting process for blanks of the Compressor wheel made of aluminum standard alloys maintain and appropriate coating materials for the Blanks of the ATL compressor wheels to search.
- a process for the production of metal-ceramic composite materials in which an oxide-containing preform is reacted with liquid aluminum or an aluminum alloy in such a way that a material containing Al 2 O 3 and aluminide (eg TiAl) is produced is described in DE 196 05 858 A1.
- the preform is a green body or a pre-sintered or plasma-sprayed precursor.
- the green body or precursor is, for example, layered on a base body. Subsequently, the green body or precursor is so long immersed in liquid aluminum or in a liquid aluminum alloy until it is either completely or only in the surface region at least partially converted to Al 2 O 3 and aluminides.
- the preform is infiltrated under vacuum, atmospheric pressure or gas pressure with liquid aluminum or a liquid aluminum alloy.
- a post-treatment in eg a heated, oxygen-containing atmosphere, a richer Al 2 O 3 cover layer is formed.
- the molded body is used as a wear-resistant and high-temperature resistant component, inter alia, in turbine and engine construction.
- a method of making oxide ceramic fluoropolymer layers on light metal components of e.g. Aluminum is in DE 42 39 391 A1.
- the light metal components are u.a. Rotors of pumps with high speeds, e.g. For Turbocharger.
- the Oxide ceramic layers have layer thicknesses between 40 to 150 ⁇ m.
- the invention has for its object to provide a method for Coating of a light metal blank and a process for the production of turbulent flows around light metal components to specify from this blank, with the wear-resistant and high temperature resistant components for Turbulent flow around light metal components cost-effective can be produced.
- the object is achieved by the features of Main claims solved.
- the coating of a blank out a light metal base material is by means of anodic Oxidation is performed and it becomes an oxide-ceramic layer deposited on the blank, the blank on the Coating is biased to pressure.
- ATL compressor wheels will consist of the blank Base body and blading made of a light metal base material manufactured, preprocessed and / or sections finished. Subsequently, on the processed blank produces an oxide germanic layer.
- Another advantage is that the ductile Aluminum wheel center of the compressor by the strong increased heat transfer resistance of the oxide ceramic Layer is protected from strong temperature fluctuations. As a result, the stress critical points in the Bore area of the blank in non-stationary operations exposed to lower material temperatures.
- the batches are processed Blanks on the anode side in symmetrical arrangement put together and in an acid bath with a suitable cathode subjected to the oxidation process. It is about the selected process parameters the temporal layer growth regulated such that different layer thicknesses for certain parts of the respective blanks are produced.
- the Layer thicknesses of the individual blanks are during the Coating measured simultaneously to the one to be realized different layer thicknesses of the coating of the blank manufacture.
- a DC cathode acid bath is shown.
- the cathode 1 is made of graphite, for example.
- the blanks of the compressor wheels consisting of a base body and the blading, by anodic oxidation with an Al 2 O 3 layer
- the blanks of the compressor wheels 2 are immersed as an anode 3 in an acid bath 4.
- the aluminum ions produced by the flow of current combine with the oxygen (O) ions attracted from the acid bath to form the desired oxide-ceramic Al 2 O 3 layer.
- the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is partly produced approximately halfway through the diffusion of oxygen ions into the blank and the other half as a coating layer on the surface of the blank.
- a total layer thickness of Al 2 O 3 of, for example, more than 0.2 mm is deposited.
- the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is greater than 10% of the total thickness of the blade 8 in the outer contour region 7, in particular in the outlet region 5 of the blade with over 30% of the overall blade thickness and in the entry-side hub contour region 6 of the blade Total bucket thickness deposited.
- the coating will be in another Process step the batches of processed blanks assembled on the anode side in a symmetrical arrangement and in the acid bath with a e.g. a graphite cathode the Subjected to oxidation process.
- About the elected Process parameter is the temporal layer growth in such a way regulated that different layer thicknesses for certain Parts of the respective blanks are produced.
- the Layer thicknesses of the individual blanks are during the Coating measured simultaneously to the one to be realized different layer thicknesses of the coating of the blank manufacture.
- the manufactured compressor wheel is then replaced e.g. in rotor construction of the Turbocharger and for the overall balancing of the compressor and Turbine wheel used in the bandage.
- the invention is not limited to the specified Embodiment limited.
- the coated light metal components as wear-resistant and High temperature resistant components in machine, apparatus and usable for other turbine construction.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von
Leichtmetall-Rohlingen und die Herstellung von turbulent
umströmten Leichtmetall-Bauteilen aus diesem Rohling nach dem
Oberbegriff der Hauptansprüche 1 und 6.The invention relates to a method for the coating of
Alloy blanks and the production of turbulent
flowed around light metal components from this blank after the
Preamble of the
Turbulent umströmte Leichtmetall-Bauteile finden Verwendung als verschleißfeste und hochtemperaturfeste Komponenten im Maschinen-, Apparate-, Motoren- und Turbinenbau, insbesondere bei PKW- und Nutzfahrzeug- Motoren mit Abgasturboladern (ATL). Beispielsweise werden Verdichterräder von Abgasturboladern derzeit aus Aluminium-Standardlegierungen mittels Feinguss-Fertigungsverfahren hergestellt. Der Hauptentwicklungstrend der Turbomotoren geht zu einer weiteren Steigerung der Aufladegrade bzw. zu wachsenden Umlaufgeschwindigkeiten der ATL-Verdichterräder. Dies führt jedoch dazu, dass die Festigkeitsgrenzwerte betreffend Fliehkraft- und Schwingungsbeanspruchungen bei ATL (Abgasturbolader)-Verdichtungsrädern mit kostengünstigen Aluminium-Standardlegierungen mittlererweile erreicht werden. Um die erhöhten Beanspruchungen der ATL-Verdicherräder zu bewältigen, ist z.B. ein Werkstoffwechsel zu Titan möglich. Jedoch führt die Herstellung von ATL-Verdichterrädern aus Titan mittels NC-Fräsung zu einer Kostenverdopplung des Abgasturboladers. Es ist deshalb kostengünstiger das Feinguss-Fertigungsverfahren für die Rohlinge des Verdichterrades aus Aluminium-Standardlegierungen beizubehalten und geeignete Beschichtungswerkstoffe für die Rohlinge der ATL-Verdichterräder zu suchen.Turbulent flow around light metal components are used as wear-resistant and high temperature resistant components in the Machine, apparatus, engine and turbine construction, in particular for passenger car and commercial vehicle engines with exhaust gas turbochargers (ATL). For example, compressor wheels of Exhaust gas turbochargers currently made of aluminum standard alloys manufactured by investment casting process. Of the Main development trend of the turbo engines goes to a further increase the charging levels or to be increased Circulation speeds of the ATL compressor wheels. this leads to however, that the strength limits apply Centrifugal and vibration stresses at ATL (Exhaust gas turbocharger) -Verdichtung wheels with cost-effective Aluminum standard alloys can now be achieved. To the increased demands of the ATL Verdicherräder too cope, is e.g. a material change to titanium possible. However, the manufacture of ATL compressor wheels results Titanium by NC milling to a cost doubling of the Exhaust gas turbocharger. It is therefore cheaper that Investment casting process for blanks of the Compressor wheel made of aluminum standard alloys maintain and appropriate coating materials for the Blanks of the ATL compressor wheels to search.
Ein Verfahren zur Herstellung von Metallkeramik-Verbundwerkstoffen bei dem ein oxidhaltiger Vorkörper mit flüssigem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung derart umgesetzt wird, dass ein Al2O3 und Aluminid (z.B. TiAl) enthaltender Werkstoff hergestellt wird, ist in der DE 196 05 858 A1 beschrieben. Der Vorkörper ist ein Grünkörper oder ein vorgesinterter bzw. plasmagespritzter Precursor. Der Grünkörper oder Precursor ist beispielsweise schichtförmig auf einem Grundkörper aufgebaut. Anschließend wird der Grünkörper oder Precursor so lange in flüssiges Aluminium oder in eine flüssige Aluminiumlegierung eingetaucht bis er entweder vollständig oder nur im Oberflächenbereich zumindest teilweise in Al2O3 und Aluminide umgewandelt ist. Dabei wird der Vorkörper unter Vakuum, Normaldruck oder Gasdruck mit flüssigem Aluminium oder einer flüssigen Aluminiumlegierung infiltriert. Durch eine Nachbehandlung in z.B. einer erhitzten, sauerstoffhaltigen Atmosphäre wird eine reichere Al2O3 -Deckschicht gebildet. Der Formkörper wird als verschleißfeste und hochtemperaturfeste Komponente u.a. im Turbinen- und Motorenbau verwendet.A process for the production of metal-ceramic composite materials in which an oxide-containing preform is reacted with liquid aluminum or an aluminum alloy in such a way that a material containing Al 2 O 3 and aluminide (eg TiAl) is produced is described in DE 196 05 858 A1. The preform is a green body or a pre-sintered or plasma-sprayed precursor. The green body or precursor is, for example, layered on a base body. Subsequently, the green body or precursor is so long immersed in liquid aluminum or in a liquid aluminum alloy until it is either completely or only in the surface region at least partially converted to Al 2 O 3 and aluminides. In this case, the preform is infiltrated under vacuum, atmospheric pressure or gas pressure with liquid aluminum or a liquid aluminum alloy. By a post-treatment in eg a heated, oxygen-containing atmosphere, a richer Al 2 O 3 cover layer is formed. The molded body is used as a wear-resistant and high-temperature resistant component, inter alia, in turbine and engine construction.
Ein Verfahren zur Herstellung von Oxidkeramik-Fluorpolymer-Schichten auf Leichtmetall-Bauteilen aus z.B. Aluminium ist in der DE 42 39 391 A1 angegeben. Die Leichtmetall-Bauteile sind u.a. Rotoren von Pumpen mit hohen Drehzahlen z.B. für Turbolader. Mittels der anodischen Oxidation unter Funkentladung wird eine Oxidkeramik-Polymerschicht auf die Leichtmetall-Bauteile aus z.B. Aluminium aufgebracht. Die Oxidkeramik Schichten besitzen Schichtdicken zwischen 40 bis 150 µm.A method of making oxide ceramic fluoropolymer layers on light metal components of e.g. Aluminum is in DE 42 39 391 A1. The light metal components are u.a. Rotors of pumps with high speeds, e.g. For Turbocharger. By means of anodic oxidation under Spark discharge is an oxide ceramic polymer layer on the Light metal components of e.g. Aluminum applied. The Oxide ceramic layers have layer thicknesses between 40 to 150 μm.
Aus der DE 41 39 006 C2 ist ein Verfahren zur Erzeugung von Oxidkeramikschichten auf Sperrschicht bildenden Metallen oder deren Legierungen durch anodische Oxidation unter Funkentladung beschrieben. Mit dem Verfahren werden Gegenstände aus Aluminium, Magnesium, Titan oder deren Legierungen mit einer Oxidkeramikschicht bis zu 100 µm Dicke hergestellt.From DE 41 39 006 C2 is a method for the production of Oxide ceramic layers on barrier layer forming metals or their alloys by anodic oxidation under Radio discharge described. With the procedure will be Objects made of aluminum, magnesium, titanium or their Alloys with an oxide ceramic layer up to 100 μm thick produced.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beschichtung von einem Leichtmetall-Rohling und ein Verfahren zur Herstellung von turbulent umströmten Leichtmetall-Bauteilen aus diesem Rohling anzugeben, mit dem verschleißfeste und hochtemperaturfeste Komponenten für turbulent umströmte Leichtmetall-Bauteile kostengünstig herstellbar sind.The invention has for its object to provide a method for Coating of a light metal blank and a process for the production of turbulent flows around light metal components to specify from this blank, with the wear-resistant and high temperature resistant components for Turbulent flow around light metal components cost-effective can be produced.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Hauptansprüche gelöst. Die Beschichtung eines Rohlings aus einem Leichtmetall-Basiswerkstoff wird mittels anodischer Oxidation durchgeführt und es wird eine Oxidkeramik Schicht auf dem Rohling abgeschieden, wobei der Rohling über die Beschichtung auf Druck vorgespannt wird. Zur Herstellung von turbulent umströmten Leichtmetall-Bauteilen, insbesondere ATL-Verdichterräder wird der Rohling bestehend aus Basiskörper und Beschaufelung aus einem Leichtmetall-Basiswerkstoff gefertigt, vorbearbeitet und/oder Teilbereiche endbearbeitet. Anschließend wird auf dem bearbeiteten Rohling eine Oxidkermanische Schicht erzeugt.The object is achieved by the features of Main claims solved. The coating of a blank out a light metal base material is by means of anodic Oxidation is performed and it becomes an oxide-ceramic layer deposited on the blank, the blank on the Coating is biased to pressure. For production of turbulent flows around light metal components, in particular ATL compressor wheels will consist of the blank Base body and blading made of a light metal base material manufactured, preprocessed and / or sections finished. Subsequently, on the processed blank produces an oxide germanic layer.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind der Beschreibung sowie den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Favorable embodiments and advantages of the invention are the Description and the other claims.
Durch die Beschichtung des Rohlings mit einer oxidkeramischen Schicht wird die Beständigkeit des Materials gegenüber Fliehkraft- und Schwingungsbelastung erhöht.By coating the blank with an oxide ceramic Layer is opposed to the resistance of the material Centrifugal force and vibration load increased.
Des Weiteren ist von Vorteil, dass das kostengünstige Feinguss-Fertigungsverfahren für die Rohlinge aus Aluminium-Standardlegierungen beibehalten werden kann. Furthermore, it is advantageous that the cost-effective Precision casting manufacturing process for blanks made of aluminum standard alloys can be maintained.
Durch die Vorspannung von Basiskörper und Beschaufelung mittels der Beschichtung erfahren die spannungskritischen Bereiche, z.B. die Bohrungen, im Bereich des Verdichterradrückens bei hohen Drehzahlen des Turboladers geringere Zugspannungen.By the bias of base body and blading By means of the coating experience the stress critical Areas, e.g. the holes, in the area of Verdichterradrückens at high speeds of the turbocharger lower tensile stresses.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der duktile Aluminium-Radkörper des Verdichters durch den stark gesteigerten Wärmedurchgangswiderstand der Oxidkeramik Schicht vor starken Temperaturschwankungen geschützt wird. Dadurch werden die spannungskritischen Stellen im Bohrungsbereich des Rohlings bei nicht stationären Vorgängen geringeren Werkstofftemperaturen ausgesetzt.Another advantage is that the ductile Aluminum wheel center of the compressor by the strong increased heat transfer resistance of the oxide ceramic Layer is protected from strong temperature fluctuations. As a result, the stress critical points in the Bore area of the blank in non-stationary operations exposed to lower material temperatures.
Für die Beschichtung werden die Chargen der bearbeiteten Rohlinge anodenseitig in symmetrischer Anordnung zusammengestellt und im Säurebad mit einer geeigneten Kathode dem Oxidationsprozess unterzogen. Dabei wird über die gewählten Prozessparameter das zeitliche Schichtwachstum derart geregelt, dass unterschiedliche Schichtdicken für bestimmte Teile der jeweiligen Rohlinge erzeugt werden. Die Schichtdicken der einzelnen Rohlinge werden während der Beschichtung simultan gemessen, um die zu realisierenden unterschiedlichen Schichtdicken der Beschichtung des Rohlings herzustellen.For the coating, the batches are processed Blanks on the anode side in symmetrical arrangement put together and in an acid bath with a suitable cathode subjected to the oxidation process. It is about the selected process parameters the temporal layer growth regulated such that different layer thicknesses for certain parts of the respective blanks are produced. The Layer thicknesses of the individual blanks are during the Coating measured simultaneously to the one to be realized different layer thicknesses of the coating of the blank manufacture.
Durch die unterschiedlichen Schichtdicken für bestimmte Teile des Rohlings werden die Schwingungsbeanspruchung und die Belastung durch den so genannten Low Cycle Fatigue im Außenkonturbereich der Schaufel vermindert.Due to the different layer thicknesses for certain parts of the blank, the vibration stress and the Exposure to Low Cycle Fatigue Outside contour area of the blade reduced.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.In the following the invention with reference to a in the drawing described embodiment explained in more detail.
Dabei zeigen:
- Fig. 1
- die Beschichtung der Chargen der vorbereiteten Rohlinge im Säurebad,
- Fig. 2
- ein beschichtetes Verdichterrad, und
- Fig. 3
- den Verfahrensablauf zur Herstellung der Verdichterräder
- Fig. 1
- the coating of the batches of the prepared blanks in the acid bath,
- Fig. 2
- a coated compressor wheel, and
- Fig. 3
- the procedure for the production of the compressor wheels
In Fig. 1 ist ein Gleichstrom Kathoden Säurebad dargestellt.
Die Kathode 1 besteht z.B. aus Graphit. Um die Rohlinge der
Verdichterräder, bestehend aus einem Basiskörper und der
Beschaufelung, durch anodische Oxidation mit einer Al2O3 -
Schicht zu beschichten, werden die Rohlinge der
Verdichterräder 2 als Anode 3 in ein Säurebad 4 eingetaucht.
Es erfolgt eine symmetrische Oberflächenbeschichtung der zu
beschichtenden Charge der Verdichterräder. Die über den
Stromfluss entstehenden Aluminium-Ionen verbinden sich dabei
mit den aus dem Säurebad angezogenen Sauerstoff (O)- Ionen zu
der gewünschten oxidkeramischen Al2O3- Schicht. Die
Schichtdicke der Al2O3- Schicht wird teilweise etwa zur
Hälfte durch Eindiffusion der Sauerstoff-Ionen in den Rohling
und zur anderen Hälfte als Auftragsschicht auf der Oberfläche
des Rohlings erzeugt. Es wird eine Gesamtschichtdicke aus
Al2O3 von beispielsweise mehr als 0,2 mm abgeschieden.In Fig. 1, a DC cathode acid bath is shown. The
Durch die Beschichtung werden der Basiskörper und die
Beschaufelung auf Druck derart vorgespannt, dass die
spannungskritischen Bereiche des Verdichters bei hohen
Drehzahlen geringeren Zugspannungen ausgesetzt werden. Gemäß
Fig. 2 wird die Schichtdicke der Al2O3 -Schicht bezogen auf
die Gesamtdicke der Schaufel 8 dabei im Außenkonturbereich 7,
insbesondere im Austrittsbereich 5 der Schaufel mit über 30%
der Gesamtschaufeldicke und im eintrittsseitigen
Nabenkonturbereich 6 der Schaufel mit über 10% der
Gesamtschaufeldicke abgeschieden. The coating biases the base body and the blading so that the stress critical areas of the compressor are subjected to lower tensile stresses at high speeds. According to FIG. 2, the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is greater than 10% of the total thickness of the
In Fig.3 ist der Verfahrensablauf zur Herstellung der Verdichterräder dargestellt. In einem ersten VerfahrensSchritt werden der Basiskörper und die Beschaufelung des Rohlings beispielsweise aus einer Standard-Aluminiumlegierung mit einem Feinguss-Fertigungsverfahren hergestellt. Anschließend werden z.B. folgende Bearbeitungsschritte an den gegossenen Rädern des Rohlings durchgeführt:
- Herstellung der Bohrungen im Radrücken
- Vorwuchten der Räder
- Drehbearbeitung der Radrückwand
- Schleifen der Schaufelkonturen.
- Production of the holes in the Radrücken
- Pre-balancing the wheels
- Turning of the wheel back wall
- Grinding the blade contours.
Dabei können beispielsweise entweder Teilbereiche oder auch das gesamte Verdichterrad bereits einer Endbearbeitung mit einer Wuchtung der Einzelteile unterzogen werden. In den meisten Fällen wird jedoch die Vorbearbeitung der Rohling auf eine Teilbearbeitung und Vorwuchtung beschränkt.In this case, for example, either subregions or the entire compressor already with a finishing be subjected to a balancing of the items. In the However, in most cases, the pre-processing of the blank is on a partial processing and pre-balancing limited.
Bei der Bearbeitung des Rohlings des Verdichterrades wird der Oberflächenauftrag der nachfolgenden Beschichtung durch Geometrieanpassung berücksichtigt. Beispielsweise werden dünnere Schaufel- und Nabenkörperkonturen hergestellt.During processing of the blank of the compressor wheel of the Surface application of the subsequent coating by Geometry adjustment considered. For example made thinner blade and hub body contours.
Für die Beschichtung werden in einem weiteren Verfahrensschritt die Chargen der bearbeiteten Rohlinge anodenseitig in symmetrischer Anordnung zusammengestellt und im Säurebad mit einer z.B. einer Graphit - Kathode dem Oxidationsprozess unterzogen. Über die gewählten Prozessparameter wird das zeitliche Schichtwachstum derart geregelt, dass unterschiedliche Schichtdicken für bestimmte Teile der jeweiligen Rohlinge erzeugt werden. Die Schichtdicken der einzelnen Rohlinge werden während der Beschichtung simultan gemessen, um die zu realisierenden unterschiedlichen Schichtdicken der Beschichtung des Rohlings herzustellen. For the coating will be in another Process step the batches of processed blanks assembled on the anode side in a symmetrical arrangement and in the acid bath with a e.g. a graphite cathode the Subjected to oxidation process. About the elected Process parameter is the temporal layer growth in such a way regulated that different layer thicknesses for certain Parts of the respective blanks are produced. The Layer thicknesses of the individual blanks are during the Coating measured simultaneously to the one to be realized different layer thicknesses of the coating of the blank manufacture.
Nach der Beschichtung wird eine Geometriekontrolle durchgeführt.After the coating becomes a geometry control carried out.
Anschließend wird für die Verfahrensabläufe, bei denen lediglich eine Teilbearbeitung und Vorwuchtung vor der Beschichtung erfolgte, eine Endbearbeitung des Rohlings und die End-Einzelteilwuchtung durchgeführt.Subsequently, for the procedures, in which only a partial processing and Vorwuchtung before the Coating took place, a finishing of the blank and the final item balancing is done.
Das gefertigte Verdichterrad wird dann z.B. im Rotorbau des Turboladers und für die Gesamtwuchtung des Verdichter- und Turbinenrades im Verband verwendet.The manufactured compressor wheel is then replaced e.g. in rotor construction of the Turbocharger and for the overall balancing of the compressor and Turbine wheel used in the bandage.
Die Erfindung ist nicht auf das angegebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere sind die beschichteten Leichtmetall-Bauteile als verschleißfeste und hochtemperaturfeste Komponenten im Maschinen-, Apparate- und sonstigem Turbinenbau verwendbar.The invention is not limited to the specified Embodiment limited. In particular, the coated light metal components as wear-resistant and High temperature resistant components in machine, apparatus and usable for other turbine construction.
Claims (21)
dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rohling mittels anodischer Oxidation eine Oxidkeramik Schicht erzeugt wird, und dass der Rohling über die Beschichtung auf Druck vorgespannt wird.Method for coating a blank made of a light metal base material,
characterized in that on the blank by means of anodic oxidation, an oxide ceramic layer is produced, and that the blank is biased by the coating on pressure.
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mittels Feinguss-Fertigungsverfahren aus Aluminiumlegierungen hergestellt wird, und dass mittels anodischer Oxidation eine Al2O3 -Schicht auf dem Rohling erzeugt wird.Method according to claim 1,
characterized in that the blank is produced by investment casting of aluminum alloys, and that by means of anodic oxidation, an Al 2 O 3 layer is produced on the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Al2O3 -Schicht teilweise durch Eindiffusion von O-Ionen in den Rohling und teilweise als Auftrag von O-Ionen auf der Oberfläche des Rohlings erzeugt wird. Method according to claim 1 or 2,
characterized in that the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is generated in part by diffusion of O ions into the blank and partly as an application of O ions on the surface of the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass über die gewählten Prozessparameter das zeitliche Schichtwachstum derart geregelt wird, dass unterschiedliche Schichtdicken für bestimmte Teile des Rohlings erzeugt werden.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that over the selected process parameters, the temporal layer growth is controlled such that different layer thicknesses are generated for certain parts of the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicken des Rohlings während der Beschichtung simultan gemessen werden, um die zu realisierenden unterschiedlichen Schichtdicken der Beschichtung des Rohlings herzustellen.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the layer thicknesses of the blank are measured simultaneously during the coating in order to produce the different layer thicknesses of the coating of the blank to be realized.
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling mit einem herkömmlichen Fertigungsverfahren hergestellt wird, dass der Rohling vorbearbeitet und/oder Teilbereiche endbearbeitet werden, und dass anschließend auf dem bearbeiteten Rohling eine oxidkeramische Schicht erzeugt wird.Method for producing turbulently flowed components from a blank made of a light metal base material,
characterized in that the blank is produced by a conventional manufacturing method, that the blank is preprocessed and / or subregions are finished, and that subsequently on the machined blank an oxide ceramic layer is produced.
dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 zur Beschichtung des Rohlings verwendet wird. Method according to claim 6,
characterized in that a method according to claims 1 to 5 is used for coating the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass für die Beschichtung die Chargen der bearbeiteten Rohlinge anodenseitig in symmetrischer Anordnung zusammengestellt und im Säurebad mit einer geeigneten Kathode dem Oxidationsprozess unterzogen werden, dass über die gewählten Prozessparameter das zeitliche Schichtwachstum derart geregelt wird, dass unterschiedliche Schichtdicken für bestimmte Teile der jeweiligen Rohlinge erzeugt werden, und dass die Schichtdicken der einzelnen Rohlinge während der Beschichtung simultan gemessen werden, um die zu realisierenden unterschiedlichen Schichtdicken der Beschichtung des Rohlings herzustellen.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that for the coating, the batches of the processed blanks on the anode side in a symmetrical arrangement and subjected to the oxidation process in the acid bath with a suitable cathode, that on the selected process parameters, the temporal layer growth is controlled such that different layer thicknesses for certain parts of the respective blanks are generated, and that the layer thicknesses of the individual blanks are measured simultaneously during the coating in order to produce the different layer thicknesses of the coating of the blank to be realized.
dadurch gekennzeichnet, dass für den anodischen Oxidationsprozess eine Kathode aus Graphit eingesetzt wird.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that a cathode made of graphite is used for the anodic oxidation process.
dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beschichtung eine Geometriekontrolle durchgeführt wird, und dass anschließend eine Endbearbeitung des Rohlings erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that after the coating, a geometry control is performed, and that subsequently takes place a finishing of the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass der Rohling aus einem Basiskörper mit Beschaufelung hergestellt wird. Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the blank is made from a base body with blading.
dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper mit Beschaufelung für den Rotorbau eines Turboladers als Verdichter verwendet wird.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the base body with blading for the rotor construction of a turbocharger is used as a compressor.
dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper und die Beschaufelung aus einer Standard-Aluminiumlegierung mit einem Feinguss-Fertigungsverfahren hergestellt werden.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the base body and the blading are made of a standard aluminum alloy with a precision investment casting process.
dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper und die Beschaufelung des Verdichters durch anodische Oxidation mit einer Al2O3 - Schicht beschichtet werden.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the base body and the blading of the compressor are coated by anodic oxidation with an Al 2 O 3 layer.
dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper und die Beschaufelung mittels der Beschichtung auf Druck derart vorgespannt werden, dass die spannungskritischen Bereiche des Verdichters bei hohen Drehzahlen geringeren Zugspannungen ausgesetzt werden.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the base body and the blading are biased by the coating to pressure so that the stress critical areas of the compressor are exposed to lower tensile stresses at high speeds.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Al2O3 -Schicht bezogen auf die Schaufeldicke im Außenkonturbereich insbesondere im Austrittsbereich der Schaufel mit über 30% der Gesamtschaufeldicke abgeschieden wird. Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is deposited with respect to the blade thickness in the outer contour region, in particular in the outlet region of the blade with over 30% of the total blade thickness.
dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Al2O3 -Schicht bezogen auf die Schaufeldicke im eintrittsseitigen Nabenkonturbereich der Schaufel mit über 10% der Gesamtschaufeldicke abgeschieden wird.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that the layer thickness of the Al 2 O 3 layer is deposited with respect to the blade thickness in the inlet-side hub contour region of the blade with over 10% of the total blade thickness.
dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung des Rohlings des Verdichterrades der Oberflächenauftrag der nachfolgenden Beschichtung durch Geometrieanpassung berücksichtigt wird.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that during processing of the blank of the compressor wheel, the surface application of the subsequent coating is taken into account by geometry adaptation.
dadurch gekennzeichnet, dass dünnere Schaufel- und Nabenkörperkonturen bei der Bearbeitung des Rohlings hergestellt werden.Method according to claim 18,
characterized in that thinner blade and Nabenkörperkonturen are produced in the processing of the blank.
dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtschichtdicke aus Al2O3 von mehr als 0,2 mm abgeschieden wird.Method according to at least one of the preceding claims,
characterized in that a total layer thickness of Al 2 O 3 of more than 0.2 mm is deposited.
dadurch gekennzeichnet, dass folgende Bearbeitungsschritte an den gegossenen Rädern des Rohlings durchgeführt werden:
characterized in that the following processing steps are performed on the cast wheels of the blank:
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10354648 | 2003-11-22 | ||
| DE2003154648 DE10354648A1 (en) | 2003-11-22 | 2003-11-22 | Process for the production of coated, turbulent light metal components with turbulent flow |
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Family Applications (1)
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