EP1927416A1 - Process of manufacturing a casting with a marking, casted part and group of castings - Google Patents

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EP1927416A1
EP1927416A1 EP06023921A EP06023921A EP1927416A1 EP 1927416 A1 EP1927416 A1 EP 1927416A1 EP 06023921 A EP06023921 A EP 06023921A EP 06023921 A EP06023921 A EP 06023921A EP 1927416 A1 EP1927416 A1 EP 1927416A1
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EP
European Patent Office
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component
logo
identification
identification marking
casting
Prior art date
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Ceased
Application number
EP06023921A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Georg Dr. Bostanjoglo
Elisabeth Franke
Mirko Milazar
Winfried Osterkamp
Uwe Dr. Paul
Jan Dr. Steinbach
Rolf Dr. Wilkenhöner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to EP06023921A priority Critical patent/EP1927416A1/en
Publication of EP1927416A1 publication Critical patent/EP1927416A1/en
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    • G—PHYSICS
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    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F3/00—Labels, tag tickets, or similar identification or indication means; Seals; Postage or like stamps
    • G09F3/02—Forms or constructions
    • G09F3/0297—Forms or constructions including a machine-readable marking, e.g. a bar code
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B22D17/20—Accessories: Details
    • B22D17/22—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies
    • B22D17/2245—Dies; Die plates; Die supports; Cooling equipment for dies; Accessories for loosening and ejecting castings from dies having walls provided with means for marking or patterning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons
    • G—PHYSICS
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    • G09F3/00—Labels, tag tickets, or similar identification or indication means; Seals; Postage or like stamps

Definitions

  • the identification number 13 can be introduced by means of various processing methods, such as laser, EDM, punching, engraving or the like.
  • the logo 10 and the identification mark 13 are attached to a turbine blade 120, 130 in the root area 400.
  • the identification number 13 may also preferably be an RFID.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The procedure for the production of cast component (7) such as columnar hardened structure or crystalline structure with marker (7) having a stationary logo (10) and an identification marking, comprises introducing the identification marking in a turbine shovel in the root area through laser process or electrical discharge machining process. The component is poured off in a casting process. The logo is cast in the component during the casting. The material is applied on the component for the identification number, which is highly produced from the surface around the marker. The procedure for the production of cast component (7) such as columnar hardened structure or crystalline structure with marker (7) having a stationary logo (10) and an identification marking, comprises introducing the identification marking in a turbine shovel in the root area through laser process or electrical discharge machining process. The component is poured off in a casting process. The logo is cast in the component during the casting. The material is applied on the component for the identification number, which is highly produced from the surface around the marker. The logo is deeply poured from a surface around the logo. Nickel or cobalt based super alloy is used for the component. An independent claim is included for a component(s) produced by casting process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einer Markierung, ein Bauteil und eine Gruppe von Bauteilen.The invention relates to a method for producing a component with a marking, a component and a group of components.

Bauteile, sowie auch gegossene Bauteile, werden vom Hersteller oft mit einer Identifikationsnummer versehen, um das Bauteil unverwechselbar zu kennzeichnen und damit zu registrieren.Components, as well as cast components, are often provided with an identification number by the manufacturer in order to identify the component unmistakably and thus to register it.

Die DE 102 07 279 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteils, das eine sich fortschreibende Identifikationsnummer aufweist. Dabei wird die jeweils unterschiedliche Identifikationsnummer beim Gießen in das Bauteil eingebracht.The DE 102 07 279 A1 discloses a method of manufacturing a molded component having an updating identification number. The respective different identification number is introduced during casting into the component.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Bauteils mit einer Identifikationsnummer aufzuzeigen.It is therefore an object of the invention to provide a simplified method for producing a molded component with an identification number.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, durch ein Bauteil gemäß Anspruch 15 und durch eine Gruppe von Bauteilen gemäß Anspruch 23.The object is achieved by a method according to claim 1, by a component according to claim 15 and by a group of components according to claim 23.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die in vorteilhafter Art und Weise miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.In the subclaims further advantageous measures are listed, which can be combined in an advantageous manner with each other in order to achieve further advantages.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die unterschiedlichen Identifikationsnummern erst nachträglich eingebracht, nachdem das Gussverfahren des Bauteils erfolgreich abgeschlossen wurde. Der Schritt des Einbringens oder die Vorbereitungen des Einbringens der Identifikationsnummer sind damit unabhängig von Ausschussraten des Gussverfahrens.In the method according to the invention, the different identification numbers are introduced only after the casting process of the component has been successfully completed. The step of introducing or preparing the introduction of the identification number are thus independent of scrap rates of the casting process.

Das Verfahren hat daher gegenüber der DE 102 07 279 A1 folgende Vorteile. Wenn eine Identifikationsnummer festgelegt wird, so muss diese beim Stand der Technik schon in der Gussform enthalten sein. Dieses entsprechende Gussmuster muss jedes Mal individuell in die Keramikform eingebracht werden. Auch Gussformen unterliegen einer gewissen Ausschussrate, so dass eine mit einer Identifikationsnummer versehene Gussform gegebenenfalls nicht verwendet wird oder erneut hergestellt werden muss. Somit können keine einheitlichen Gussformen für dasselbe Bauteil verwendet werden.The procedure has therefore opposite the DE 102 07 279 A1 the following advantages. If an identification number is specified, it must already be included in the mold in the prior art. This corresponding casting pattern must be individually introduced into the ceramic mold each time. Also molds are subject to a certain reject rate, so that provided with an identification number mold may not be used or must be re-established. Thus, no uniform molds can be used for the same component.

Ebenso kommt es vor, dass ein gegossenes Bauteil nach dem Gießen nicht verwendet werden kann, da es Risse, Lunker oder Formabweichungen aufweist, so dass das Bauteil verworfen wird. In dem Fall wurde aber schon eine Identifikationsnummer vergeben, die dann nochmals in einer Keramikform verwendet werden kann oder nicht mehr verwendet wird. Insbesondere bei einer durchgehenden Nummerierung, wie z.B. bei 20 Turbinenschaufeln für die Reihe 1 einer Turbine, also Stufe 1, Leit 1, Leit 2, ... Leit 20 muss entweder beim Stand der Technik das fehlerhafte Bauteil, z.B. Leit 15 noch mal hergestellt werden oder die Nummerierung Leit 15 wird nicht verwendet, sondern Leit 21 wird hinzugefügt. Dies führt jedoch immer zur Unübersichtlichkeit in der Nummerierung.It also happens that a cast component can not be used after casting because it has cracks, voids or deviations in shape, so that the component is discarded. In the case, however, an identification number was assigned, which can then be used again in a ceramic mold or is no longer used. In particular, with a continuous numbering, such. at 20 turbine blades for the row 1 of a turbine, so stage 1, Leit 1, Leit 2, ... Leit 20 must either in the prior art, the faulty component, e.g. Leit 15 will be made again or the numbering Leit 15 will not be used, but Leit 21 will be added. However, this always leads to confusion in the numbering.

Das nachträgliche Einbringen der Identifikationsnummer weist fast keine oder keine Ausschussrate auf; hingegen weist die Herstellung von keramischen Gussformen eine deutlich verschiedene Ausschussrate auf.The subsequent introduction of the identification number has almost no or no reject rate; In contrast, the production of ceramic casting molds has a significantly different reject rate.

Es zeigen

Figur 1
der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Figur 2, 3, 4, 5
Bauteile, hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Figur 6
eine Gasturbine,
Figur 7
perspektivisch eine Turbinenschaufel,
Figur 8
perspektivisch eine Brennkammer,
Figur 9
eine Liste von Superlegierungen.
Show it
FIG. 1
the course of the process according to the invention,
FIGS. 2, 3, 4, 5
Components produced by the process according to the invention,
FIG. 6
a gas turbine,
FIG. 7
in perspective a turbine blade,
FIG. 8
in perspective a combustion chamber,
FIG. 9
a list of superalloys.

Figur 1 zeigt den ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung eines gegossenen Bauteils 7, 120, 130, 155 (Fig. 6, 7, 8) mit einer Markierung 11.FIG. 1 shows the first step of the method for producing a cast component 7, 120, 130, 155 (FIGS. 6, 7, 8) with a marking 11.

Die Markierung 11 weist ein feststehendes, also ein für viele Bauteile 7, 120, 130, 155 immer wieder verwendetes Logo 10 mit einer noch festzulegenden Identifikationskennzeichnung 13 auf. Das Logo 10 wird für eine Gruppe von Bauteilen 7, 120, 130, 155 nur einmal verwendet, wobei jedoch jeweils unterschiedliche Identifikationskennzeichnungen 13 verwendet werden.The marking 11 has a fixed, so for many components 7, 120, 130, 155 repeatedly used logo 10 with a still to be determined identification marking 13. The logo 10 is used only once for a group of components 7, 120, 130, 155, but different identification marks 13 are used in each case.

Für die Herstellung des Bauteils 120, 130, 155 wird geschmolzenes Metall 4 in eine Gussform 1 eingebracht, die ein entsprechendes Negativ eines feststehenden Logos 10 aufweist. Für das Gießverfahren kann jedes beliebige Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet werden.
Das Logo kann von der Oberfläche des Bauteils 7, 120, 130, 155 erhaben oder vertieft sein.For the production of the component 120, 130, 155, molten metal 4 is introduced into a casting mold 1, which has a corresponding negative of a stationary logo 10. Any method of the prior art may be used for the casting process.
The logo may be raised or recessed from the surface of the component 7, 120, 130, 155.

Neben CC-Legierungen können auch kolumnar erstarrte oder einkristalline Bauteile 7, 120, 130 mit dem Gussverfahren hergestellt werden.
Nach dem Gießen und Abkühlen wird die Gussform 1 entfernt und das Bauteil 7, 120, 130, 155 weist ein gewünschtes feststehendes Logo 10 auf. Das Logo 10 ist beispielsweise der Firmenname des Gießers oder der Auftraggeber des Gießers, wie z.B. SIEMENS oder der Name des Kunden des Turbinenherstellers.In addition to CC alloys, columnar solidified or monocrystalline components 7, 120, 130 can also be produced by the casting process.
After casting and cooling, the mold 1 is removed and the component 7, 120, 130, 155 has a desired fixed logo 10. The logo 10 is, for example, the company name of the founder or the customer of the founder, such as SIEMENS or the name of the customer of the turbine manufacturer.

In einem weiteren Verfahrensschritt, der sich nach dem Gießen anschließt, wird die Identifikationskennzeichnung 13 eingebracht.In a further method step, which adjoins after casting, the identification marking 13 is introduced.

Diese Identifikationskennzeichnung 13 wird für jedes Bauteil 7, 120, 130, 155 festgelegt. Dadurch wird die Markierung 11, die vorzugsweise nur aus dem Logo 10 und der Identifikationskennzeichnung 13 besteht, unverwechselbar.This identification mark 13 is determined for each component 7, 120, 130, 155. As a result, the marking 11, which preferably consists only of the logo 10 and the identification marking 13, unmistakable.

Wenn die Identifikationskennzeichnung 13 erhaben sein soll, wird vorzugsweise beim Guss an der entsprechenden Stelle lokal mehr Material vorgesehen (Fig. 4), das dann partiell abgetragen wird.
Ebenso kann Material aufgetragen werden, z.B. durch Schweißen, Löten, Beschichten mit Maskierung (Fig. 5), das dann ggf. bearbeitet wird, um die Identifikationsnummer 13 herauszuarbeiten oder das Schweiß- bzw. Lotgut wird direkt so aufgetragen, dass es eine Zeichenfolge, eine Nummer oder einen Strichcode darstellt.If the identification marking 13 is to be raised, more material is preferably provided locally during casting at the corresponding location (FIG. 4), which is then partially removed.
Likewise, material may be applied, eg, by welding, soldering, masking (FIG. 5), which may then be processed to work out the identification number 13, or the solder or solder is directly applied such that it has a string, represents a number or a barcode.

Die Identifikationskennzeichnung 13 ist vorzugsweise ein Strichcode, eine Nummer aber eine alphanumerische Abfolge und kann erhoben (Fig. 2) oder vertieft (Fig. 3) sein.The identification mark 13 is preferably a bar code, a number but an alphanumeric sequence and can be raised (FIG. 2) or recessed (FIG. 3).

Erhoben bedeutet, dass sich die Identifikationskennzeichnung 13 von der umgebenden Oberfläche 19 um die Identifikationsnummer 13 des Bauteils 7, 120, 130, 155 abhebt. Entsprechendes gilt für eine vertiefte Identifikationskennzeichnung 13.Raised means that the identification mark 13 stands out from the surrounding surface 19 by the identification number 13 of the component 7, 120, 130, 155. The same applies to a recessed identification marking 13.

Die Identifikationsnummer 13 kann mittels verschiedener Bearbeitungsverfahren, wie z.B. Laser, EDM, Stanzung, Gravierung oder dgl. eingebracht werden.
Vorzugsweise werden das Logo 10 und die Identifikationskennzeichnung 13 bei einer Turbinenschaufel 120, 130 im Wurzelbereich 400 angebracht. Die Identifikationsnummer 13 kann auch vorzugsweise ein RFID sein.The identification number 13 can be introduced by means of various processing methods, such as laser, EDM, punching, engraving or the like.
Preferably, the logo 10 and the identification mark 13 are attached to a turbine blade 120, 130 in the root area 400. The identification number 13 may also preferably be an RFID.

In Figur 4 auf der linken Seite ist eine Erhebung 16 (z.B. beim Gießen mit abgegossen oder aufgeschweißt oder gelötet) vorhanden, aus der dann die Identifikationskennzeichnung 13, hier ein Strichcode, herausgearbeitet wird (Figur 4 rechts).In Figure 4 on the left side of a survey 16 (eg cast when poured or welded or soldered) exists, from which then the identification marking 13, here a bar code, is worked out (Figure 4 right).

Figur 5 zeigt das Beschichten eines Bauteils 7 mit Beschichtungsmaterial 25, welches aus einer Beschichtungsdüse 22 tritt. Oberhalb eines Bauteils 7, 120, 130, 155 ist eine Maske 28 mit einem bestimmten Muster vorhanden, dass der Identifikationskennzeichnung 13 entspricht.
Dies kann auch beim Beschichten des Bauteils 7 erfolgen, d.h., die Identifikationsnummer besteht aus dem gleichen Material wie eine Beschichtung (MCrAl und/oder keramische Beschichtung) des Bauteils, deren Legierungen in Figur 8 aufgelistet sind.FIG. 5 shows the coating of a component 7 with coating material 25, which emerges from a coating nozzle 22. Above a component 7, 120, 130, 155 there is a mask 28 with a specific pattern that corresponds to the identification marking 13.
This can also be done when coating the component 7, ie, the identification number consists of the same material as a coating (MCrAl and / or ceramic coating) of the component whose alloys are listed in Figure 8.

Die Figur 6 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotationsachse 102 drehgelagerten Rotor 103 mit einer Welle 101 auf, der auch als Turbinenläufer bezeichnet wird.
Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartige Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer, mit mehreren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109.
Die Ringbrennkammer 110 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Turbine 108.
Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufelringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.FIG. 6 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
The gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a rotation axis 102 rotor 103 with a shaft 101, which is also referred to as a turbine runner.
Along the rotor 103 follow one another an intake housing 104, a compressor 105, for example, a toroidal combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber, with a plurality of coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109th
The annular combustion chamber 110 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example. There, for example, four turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings. As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.

Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind.The guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example.

An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt).Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).

Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und verdichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 bereitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 geführt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brennkammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 entspannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.During operation of the gas turbine 100, air 105 is sucked in and compressed by the compressor 105 through the intake housing 104. The compressed air provided at the turbine-side end of the compressor 105 is supplied to the burners 107 where it is mixed with a fuel. The mixture is then burned to form the working fluid 113 in the combustion chamber 110. From there, the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120. On the rotor blades 120, the working medium 113 expands in a pulse-transmitting manner so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and drive the machine coupled to it.

Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unterliegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 110 auskleidenden Hitzeschildelementen am meisten thermisch belastet.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden.
Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur).
Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinenschaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superlegierungen verwendet.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 B1 , EP 1 306 454 , EP 1 319 729 A1 , WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierungen Teil der Offenbarung.The components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during operation of the gas turbine 100. The guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the greatest thermal stress in addition to the heat shield elements lining the annular combustion chamber 110.
To withstand the prevailing temperatures, they can be cooled by means of a coolant.
Likewise, substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
As the material for the components, in particular for the turbine blade 120, 130 and components of the combustion chamber 110, for example, iron-, nickel- or cobalt-based superalloys are used.
Such superalloys are for example from EP 1 204 776 B1 . EP 1 306 454 . EP 1 319 729 A1 . WO 99/67435 or WO 00/44949 known; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloys.

Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht dargestellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt.The vane 130 has a guide vane foot (not shown here) facing the inner housing 138 of the turbine 108 and a vane head opposite the vane foot. The vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.

Die Figur 7 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.FIG. 7 shows a perspective view of a moving blade 120 or guide blade 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121.

Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.The turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.

Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.
Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufelspitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt).The blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 consecutively a fastening region 400, a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406 and a blade tip 415.
As a guide blade 130, the blade 130 may have at its blade tip 415 another platform (not shown).

Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt).
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schaufelblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf.In the mounting region 400, a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
The blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
The blade 120, 130 has a leading edge 409 and a trailing edge 412 for a medium flowing past the airfoil 406.

Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet.In conventional blades 120, 130, for example, solid metallic materials, in particular superalloys, are used in all regions 400, 403, 406 of the blade 120, 130.

Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 B1 , EP 1 306 454 , EP 1 319 729 A1 , WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil der Offenbarung.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.Such superalloys are for example from EP 1 204 776 B1 . EP 1 306 454 . EP 1 319 729 A1 . WO 99/67435 or WO 00/44949 known; These documents are part of the disclosure regarding the chemical composition of the alloy.
The blade 120, 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.

Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen werden als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.
Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen.
Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures).Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.
The production of such monocrystalline workpieces, for example, by directed solidification from the melt. These are casting methods in which the liquid metallic alloy solidifies into a monocrystalline structure, ie a single-crystal workpiece, or directionally.
Here, dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, ie grains that run the entire length of the workpiece and here, in common parlance, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie the whole Workpiece consists of a single crystal. In these processes, it is necessary to avoid the transition to globulitic (polycrystalline) solidification, since non-directional growth necessarily produces transverse and longitudinal grain boundaries which negate the good properties of the directionally solidified or monocrystalline component.
The term generally refers to directionally solidified microstructures, which means both single crystals that have no grain boundaries or at most small angle grain boundaries, and stem crystal structures that have probably longitudinal grain boundaries but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.

Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 A1 bekannt; diese Schriften sind bzgl. des Erstarrungsverfahrens Teil der Offenbarung.Such methods are known from U.S. Patent 6,024,792 and the EP 0 892 090 A1 known; these writings are part of the revelation regarding the solidification process.

Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf)). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1 , EP 0 786 017 B1 , EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1 , die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen.
Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen Dichte.
Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer).Likewise, the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare ones Earth, or hafnium (Hf)). Such alloys are known from the EP 0 486 489 B1 . EP 0 786 017 B1 . EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1 which are to be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.
The density is preferably 95% of the theoretical density.
A protective aluminum oxide layer (TGO = thermal grown oxide layer) is formed on the MCrAlX layer (as an intermediate layer or as the outermost layer).

Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht. Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die MCrAlX-Schicht.On the MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
The thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer. By means of suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), stalk-shaped grains are produced in the thermal barrier coating.
Other coating methods are conceivable, for example atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance. The thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the MCrAlX layer.

Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein.The blade 120, 130 may be hollow or solid.

Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeutet) auf.If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and may still film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.

Die Figur 8 zeigt eine Brennkammer 110 der Gasturbine 100. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ringbrennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Umfangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist.FIG. 8 shows a combustion chamber 110 of the gas turbine 100. The combustion chamber 110 is designed, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 107 arranged around a rotation axis 102 in the circumferential direction open into a common combustion chamber space 154, which produce flames 156. For this purpose, the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.

Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebsparametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermöglichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsmedium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen.To achieve a comparatively high efficiency, the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C. In order to enable a comparatively long service life even with these, for the materials unfavorable operating parameters, the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M side with an inner lining formed from heat shield elements 155.

Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer 110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110 may also be provided for the heat shield elements 155 and for their holding elements, a cooling system. The heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.

Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeitsmediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe), Kobalt (Co), Nickel (Ni), X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf). Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 B1 , EP 0 786 017 B1 , EP 0 412 397 B1 oder EP 1 306 454 A1 , die bzgl. der chemischen Zusammensetzung der Legierung Teil dieser Offenbarung sein sollen.Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
These protective layers may be similar to the turbine blades, so for example MCrAlX means: M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf). Such alloys are known from the EP 0 486 489 B1 . EP 0 786 017 B1 . EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1 which are to be part of this disclosure with regard to the chemical composition of the alloy.

Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wärmedämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrO2, Y2O3-ZrO2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronenstrahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.On the MCrAlX, for example, a ceramic thermal barrier coating may be present and consists for example of ZrO 2 , Y 2 O 3 -ZrO 2 , ie it is not, partially or completely stabilized by yttria and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
By means of suitable coating processes, such as electron beam evaporation (EB-PVD), stalk-shaped grains are produced in the thermal barrier coating.

Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärmedämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Körner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.Other coating methods are conceivable, e.g. atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD. The thermal barrier coating may have porous, micro- or macro-cracked grains for better thermal shock resistance.

Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Turbinenschaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen). Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse in der Turbinenschaufel 120, 130 oder dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Turbinenschaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der Turbinenschaufeln 120, 130 oder der Hitzeschildelemente 155.Refurbishment means that turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 may need to be deprotected (e.g., by sandblasting) after use. This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, cracks in the turbine blade 120, 130 or the heat shield element 155 are also repaired. This is followed by a re-coating of the turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 and a renewed use of the turbine blades 120, 130 or the heat shield elements 155.

In Figur 9 werden Superlegierungen aufgelistet, mittels deren das Gießverfahren durchgeführt werden kann.FIG. 9 lists superalloys by means of which the casting process can be carried out.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gussformmold
44
Metallmetal
77
Bauteilcomponent
1010
Logologo
1313
IdentifikationsnummerIdentification Number
100100
Gasturbinegas turbine
101101
Wellewave
102102
Rotationsachseaxis of rotation
103103
Rotorrotor
104104
Ansauggehäusesuction
105105
Verdichtercompressor
107107
Brennerburner
108108
Turbineturbine
109109
Abgasgehäuseexhaust housing
110110
Brennkammercombustion chamber
111111
HeißgaskanalHot gas duct
112112
Turbinenstufeturbine stage
113113
Arbeitsmediumworking medium
115115
Leitschaufelreihevane row
120120
Laufschaufelnblades
125125
Reiheline
130130
Leitschaufelnvanes
133133
Turbinenscheibeturbine disk
135135
Luftair
138138
Innengehäuseinner housing
140140
Befestigungsringfixing ring
143143
Statorstator
153153
Brennkammerwandcombustion chamber wall
154154
Brennkammerraumcombustion chamber space
155155
HitzeschildelementeHeat shield elements
156156
FlammenFlames
183183
Schaufelfußblade
400400
Befestigungsbereichfastening area
403403
Schaufelplattformblade platform
406406
Schaufelblattairfoil
409409
Anströmkanteleading edge
412412
Abströmkantetrailing edge
415415
Schaufelspitzeblade tip
418418
FilmkühllöcherFilm cooling holes
MM
Arbeitsmediumworking medium

Claims (23)

Verfahren zur Herstellung eines gegossenen Bauteils (7) mit einer Markierung (11),
die (11) ein feststehendes Logo (10) und
eine Identifikationskennzeichnung (13) aufweist,
bei dem das Bauteil (7) in einem Gießprozess abgegossen wird,
wobei bei dem Gießprozess das feststehende Logo (10) in das Bauteil (7) mitgegossen wird
und bei dem erst nach dem Gießen die Identifikationskennzeichnung (13) des Bauteils (7) eingebracht wird.Method for producing a cast component (7) with a marking (11),
the (11) a fixed logo (10) and
having an identification mark (13),
in which the component (7) is poured off in a casting process,
wherein in the casting process, the fixed logo (10) is cast in the component (7)
and in which only after the casting the identification marking (13) of the component (7) is introduced. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem Material für die Identifikationskennzeichnung (13) auf das Bauteil (7) aufgetragen wird.Method according to claim 1,
on the identification marking material (13) is applied to the component (7). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem Material für die Identifikationskennzeichnung (13) von dem Bauteil (7) abgetragen wird.Method according to claim 1 or 2,
at the identification tag material (13) is removed from the component (7). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ausgehend von einer Oberfläche um die Identifikationskennzeichnung (13) erhoben hergestellt wird.Method according to claim 1, 2 or 3,
in which the identification marking (13) is produced starting from a surface raised about the identification marking (13). Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ausgehend von der Oberfläche um die Identifikationskennzeichnung (13) vertieft hergestellt wird.Method according to claim 1, 2 or 3,
in which the identification marking (13) is recessed from the surface around the identification marking (13). Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem das Logo (10) ausgehend von einer Oberfläche um das Logo (10) vertieft eingegossen wird.Method according to claim 1,
in which the logo (10), starting from a surface around the logo (10) is poured recessed. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem das Logo (10) ausgehend von einer Oberfläche um das Logo (10) erhoben eingegossen wird.Method according to claim 1,
in which the logo (10) is poured from a surface raised around the logo (10). Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 5,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) durch mechanische Bearbeitung eingebracht wird.Method according to claim 1, 3 or 5,
in which the identification marking (13) is introduced by mechanical processing. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 5,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) durch eine Laserbearbeitung eingebracht wird.Method according to claim 1, 3 or 5,
in which the identification marking (13) is introduced by a laser processing. Verfahren nach Anspruch 1, 3 oder 5,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) durch EDM-Bearbeitung eingebracht wird.Method according to claim 1, 3 or 5,
in which the identification marking (13) is introduced by EDM processing. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) bei einer Turbinenschaufel (120, 130) unterhalb der Plattform (403), insbesondere im Wurzelbereich (403),
aufgebracht wird.Method according to one or more of the preceding claims,
in which the identification marking (13) in the case of a turbine blade (120, 130) below the platform (403), in particular in the root area (403),
is applied. Verfahren nach Anspruch 1 oder 11,
bei dem eine nickel- oder kobaltbasierte Superlegierung für das Bauteil (7) verwendet wird.Method according to claim 1 or 11,
in which a nickel- or cobalt-based superalloy is used for the component (7). Verfahren nach Anspruch 1, 11 oder 12,
bei dem eine kolumnar erstarrte Struktur beim Gießen erzeugt wird.Method according to claim 1, 11 or 12,
in which a columnar solidified structure is produced during casting. Verfahren nach Anspruch 1, 11 oder 12,
bei dem eine einkristalline Struktur beim Gießen erzeugt wird.Method according to claim 1, 11 or 12,
in which a monocrystalline structure is produced during casting. Bauteil hergestellt nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche.Component produced according to one or more of the preceding claims. Bauteil nach Anspruch 15,
bei dem das Logo (10) ausgehend von der Oberfläche des Bauteils (7) um das Logo (10) vertieft ist.Component according to claim 15,
in which the logo (10) is recessed from the surface of the component (7) around the logo (10). Bauteil nach Anspruch 15,
bei dem das Logo (10) ausgehend von der Oberfläche des Bauteils (7) um das Logo (10) erhoben ist.Component according to claim 15,
in which the logo (10) is raised from the surface of the component (7) around the logo (10). Bauteil nach Anspruch 15,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ausgehend von der Oberfläche des Bauteils (7) um das Logo (10) vertieft ist.Component according to claim 15,
in which the identification marking (13) is recessed from the surface of the component (7) around the logo (10). Bauteil nach Anspruch 15,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ausgehend von der Oberfläche des Bauteils (7) um das Logo (10) erhoben ist.Component according to claim 15,
in which the identification marking (13) is raised from the surface of the component (7) around the logo (10). Bauteil nach Anspruch 15,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ein RFID ist.Component according to claim 15,
wherein the identification tag (13) is an RFID. Bauteil nach Anspruch 15, 16 oder 17,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) ein Strichcode ist.Component according to claim 15, 16 or 17,
wherein the identification tag (13) is a bar code. Bauteil nach Anspruch 15, 16 oder 17,
bei dem die Identifikationskennzeichnung (13) eine Zeichenkette oder eine Nummer ist.Component according to claim 15, 16 or 17,
wherein the identification tag (13) is a string or a number. Gruppe von Bauteilen (7, 120, 130, 155),
insbesondere nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
die jeweils unterschiedliche Markierungen (11) aufweisen, wobei die Bauteile (7, 120, 130, 155) dasselbe Logo (10) und jeweils unterschiedliche Identifikationskennzeichnungen (13) aufweisen.Group of components (7, 120, 130, 155),
in particular according to one or more of the preceding claims,
each having different markings (11), wherein the components (7, 120, 130, 155) the same logo (10) and each have different identification marks (13).
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