WO1988004698A2 - Process for manufacturing and/or redimensioning components, and component thus produced - Google Patents

Process for manufacturing and/or redimensioning components, and component thus produced Download PDF

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WO1988004698A2
WO1988004698A2 PCT/EP1987/000782 EP8700782W WO8804698A2 WO 1988004698 A2 WO1988004698 A2 WO 1988004698A2 EP 8700782 W EP8700782 W EP 8700782W WO 8804698 A2 WO8804698 A2 WO 8804698A2
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    • C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for the production and / or redimensioning of highly stressed metallic components and layers, and to such a metallic component.
  • layers to highly stressed metallic components, for example turbine blades and the like, in a plasma spraying process, which improve the resistance of the component to cavitation, abrasion and erosion.
  • layers do not form a completely load-bearing component of the component itself.
  • layers of this type can at least partially detach from the substrate under extreme mechanical stresses, in particular bending stresses.
  • the invention has for its object to provide a highly stressed metallic component, which is provided with a load-bearing coating with significantly higher application rates and less time and can be provided repeatedly.
  • a spray layer that is chemically unchanged compared to the spray powder is applied to a metallic substrate
  • the applied spray layer is at least partially remelted with the aid of a transferred arc into a homogeneous, fine crystalline layer
  • steps a) and b) are optionally repeated one or more times.
  • a highly stressed metallic component can be produced whose abrasion resistance corresponds to that of the substrate material, which permits a practically unlimited layer thickness
  • the layer is perfectly homogeneous and non-porous and does not require any thermal post-treatment to compensate for any properties of the substrate that may have been lost during the coating.
  • the coating can be carried out without any impairment of the mechanical properties of the substrate, and later repairs are possible without removing the layer. Both the layer and the substrate are repairable, and annealing the substrate in no way affects the layer.
  • the adhesion of the layer is so good that it can withstand deformations and vibrations during operation without being destroyed or tired.
  • the surface of the metallic component is advantageously sputter-cleaned in a vacuum with a transferred arc before coating, as a result of which a practically oxide-free surface of the substrate is achieved before the coating is applied.
  • the coating can either be advantageously carried out in the vacuum plasma spraying process (VPS) or advantageously in the protective gas plasma spraying process with intensive cooling of the component.
  • the component is preferably cooled by means of liquid argon.
  • a further development of the method according to the invention is that an additional material build-up is carried out by means of plasma welding with a transferred arc during or after the remelting of the spray layer in selected areas of the surface of the component.
  • an additional material build-up can be carried out by means of plasma welding with transferred material in selected areas of the surface of the component Arc are carried out.
  • an additional spray layer of any material can be applied as a protective layer in the plasma spray process.
  • This protective layer can be adapted to the special stresses and requirements of the component and is used, for example, to extend the life of the component.
  • the substrate in the boundary to the spray layer is expediently also melted on, it being possible for alloys to form with the remelted layer when the substrate is being melted.
  • the spray layer is expediently applied with a transferred arc and preferably with multiple powder injection into the plasma flame at an application rate of up to 20 kg / h.
  • a highly stressed metallic component with a metallic layer sprayed onto a metallic substrate is characterized in that the layer is a supporting component of the component and largely corresponds to that of the substrate in mechanical properties.
  • the thickness of the layer can be several cm and at least 0.5 mm.
  • the layer with a targeted layer thickness distribution is advantageously applied to the substrate in such a way that the desired final shape of the component results.
  • the substrate and the layer can expediently consist of a rustproof, martensitic chromium-nickel steel.
  • the object of the invention can also be achieved in that the substrate is made of a normal steel selected from a mechanical point of view and the layer as a supporting component of the component made of a corrosion-resistant metal or a corrosion-resistant alloy, such as a stainless steel.
  • FIG. 3 shows a component as in FIG. 1 after the U has melted the spray layer
  • FIG. 4 shows a section of a component with an additional material structure applied to the spray layer by plasma welding
  • FIG. 5 shows a component with an additional material structure applied under the spray layer by means of plasma welding
  • 6 shows a component as in FIG. 1 with a substrate
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a metallic component 1, on the metallic substrate 2 of which a spray layer 3 which is chemically unchanged compared to the wettable powder is applied in a plasma spraying process.
  • the spray layer 3 as indicated in FIG. 2, is applied true to shape by corresponding beam guidance of the plasma jet, i.e. with a specifically set thickness as required. This is particularly important when redimensioning a component 1 that has been machined to different thicknesses during operation, for example a turbine blade.
  • the coating with the spray layer 3 can be carried out in the vacuum plasma spraying process (VPS), or also in the protective gas plasma spraying process, but then with intensive cooling of the component 1, in order to reliably avoid mechanical modification of the component 1.
  • the required cooling of component 1 can be carried out, for example, using liquid argon.
  • the applied spray layer 3 (FIG. 1) is remelted into a homogeneous, finely crystalline layer 4 with the aid of a transferred arc, in such a way that the substrate 2 is also melted in its boundary 5 to the spray layer 3.
  • an alloy is formed with the spray layer 3 melted into the layer 4, which leads to an intimate connection between the layer 4 and the substrate 2.
  • the alloying process and the intimacy of the connection of the Layer 4 with the substrate 2 is significantly promoted in that the surface of the metallic component 1 is sputter-cleaned in a vacuum with a transferred arc before coating. This results in an oxide-free surface for the application of the spray layer 3.
  • the remelted layer 4 has become a supporting component of the component 1 and corresponds largely to the mechanical properties of that of the substrate 2.
  • the thickness of the layer 4 can be several cm and is at least 0.5 mm.
  • the spray layer 3 or the remelted layer 3 is applied to the substrate 2 with a targeted layer thickness distribution in such a way that the desired final shape of the component 1 is obtained essentially without further processing.
  • the applied spray layer 3 does not need to be completely remelted into a homogeneous, finely crystalline layer 4 in all cases. It may be sufficient to perform the melting only at selected or exposed locations on the spray layer 3.
  • an additional material structure 6 can be carried out by means of plasma welding with a transferred arc, since the spray layer 3 or remelted layer 4 can be welded is.
  • an additional material structure 7 can also be carried out by means of plasma welding with a transferred arc before coating in selected areas of the surface of the component 1. This leads to an advantage when applying the spray layer 3 in that it can be sprayed with a relatively uniform thickness.
  • Spray layer 3 is expediently applied with a transferred arc and preferably with multiple powder injection into the plasma flame at an application rate of up to 20 kg / h.
  • an additional spray layer 8 of any material to the component 1 (FIG. 6) as a protective layer adapted to the special stresses and requirements of component 1, for example to extend the service life, in the plasma spraying process (PSV) .
  • the substrate 2 and the layer 4 can for example consist of a stainless martensitic chromium-nickel steel.
  • the substrate 2 can consist of a normal steel selected from a mechanical point of view and the layer 4 as a supporting component of the component can consist of a corrosion-resistant metal or a corrosion-resistant alloy, such as a stainless steel.

Abstract

A process for manufacturing and/or redimensioning highly stressed metal components (1) and coatings (4) with the aim of producing a component with a support coating at little cost, consists a) in applying, by the plasma spray technique, to a metal substrate (2), following exactly its form, a spray coating which is chemically unchanged in relation to the powder sprayed, b) in causing the spray coating to melt, by means of a diffused electric arc, in order to obtain a homogeneous and fine-grain coating (4) and c) in repeating stages a) and b) possibly one or several times.

Description

Verfahren zur Herstellung und/oder Redimensionierung von Bauteilen und derartiges Bauteil Process for the production and / or redimensioning of components and such component
B E S C H R E I B U N GDESCRIPTION
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung und/oder Redimensionierung von hochbeanspruchten metallischen Bauteilen und Schichten sowie auf ein derartiges metallisches Bauteil.The invention relates to a method for the production and / or redimensioning of highly stressed metallic components and layers, and to such a metallic component.
Es ist bekannt, auf hochbeanspruchte metallische Bauteile, beispielsweise Turbinenschaufeln und dergleichen, im Plasmaspritzverfahren Schichten aufzubringen, die die Beständigkeit des Bauteils gegenüber Kavitation, Abrieb und Erosion verbessern. Derartige Schichten bilden jedoch keinen vollständig tragenden Bestandteil des Bauteils selbst. Insbesondere können sich derartige Schichten bei extremen mechanischen Beanspruchungen, insbesondere Biegebeanspruchungen, vom Substrat wenigstens teilweise lösen.It is known to apply layers to highly stressed metallic components, for example turbine blades and the like, in a plasma spraying process, which improve the resistance of the component to cavitation, abrasion and erosion. However, such layers do not form a completely load-bearing component of the component itself. In particular, layers of this type can at least partially detach from the substrate under extreme mechanical stresses, in particular bending stresses.
Es ist weiter bekannt, hochbeanspruchte metallische Bauteile durch Lichtbogenauftragsschweißung zu redimensionieren. Hierbei entsteht zwar eine innige Verbindung des Auftrags mit dem Substrat, das Substrat selbst wird jedoch durch den Hochtemperaturprozeß thermisch und mechanisch beeinflußt, was in vielen Fällen eine nicht erwünschte thermische Nachbehandlung des Bauteiles erforderlich macht. Darüber hinaus ist eine mechanische Nachbearbeitung des Bauteils mit viel Materialabtrag zur Erzielung der Maßhaltigkeit bzw. einer definierten Formgebung des Bauteils nahezu unerläßlich.It is also known to redimension highly stressed metallic components by means of arc deposition welding. Although this creates an intimate connection between the application and the substrate, the substrate itself is thermally and mechanically influenced by the high-temperature process, which in many cases makes undesired thermal aftertreatment of the component necessary. In addition, a mechanical post-processing of the component with a lot of material removal to achieve dimensional accuracy or one defined shape of the component almost indispensable.
Dazu kommt, daß bei einer erneuten Redimensionierung der frühere Schweißauftrag entfernt werden muß. ImIn addition, the previous welding job must be removed if the dimensions are redimensioned again. in the
Handverfahren lassen sich bei derartigenManual procedures can be used in such
Auftragsschweißungen allenfalls Auftragsraten von weniger als 1 kg/h, im roboterautomatisierten VerfahrenBuild-up welding, at most, order rates of less than 1 kg / h, in the robot-automated process
Auftragsraten von allenfalls 2 bis 4 kg/h erreichen.Application rates of at most 2 to 4 kg / h can be achieved.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hochbeanspruchtes metallisches Bauteil zu schaffen, welches mit wesentlich höheren Auftragsraten und geringerem Zeitaufwand mit einer tragenden Beschichtung versehen ist und wiederholt versehen werden kann.The invention has for its object to provide a highly stressed metallic component, which is provided with a load-bearing coating with significantly higher application rates and less time and can be provided repeatedly.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved with a method of the type mentioned in the present invention in that
a) im Plasmaspritzverfahren eine gegenüber dem Spritzpulver chemisch unveränderte Spritzschicht formtreu auf ein metallisches Substrat aufgebracht wird,a) in the plasma spraying process, a spray layer that is chemically unchanged compared to the spray powder is applied to a metallic substrate,
b) die aufgebrachte Spritzschicht wenigstens teilweise mit Hilfe eines übertragenen Lichtbogens in eine homogene feinkristalline Schicht umgeschmolzen wird, undb) the applied spray layer is at least partially remelted with the aid of a transferred arc into a homogeneous, fine crystalline layer, and
c) die Schritte a) und b) gegebenenfalls ein- oder mehrmals wiederholt werden.c) steps a) and b) are optionally repeated one or more times.
Mit einem derartigen Verfahren läßt sich ein hochbeanspruchtes metallisches Bauteil herstellen, dessen Abriebwiderstand dem des Substratmaterials entspricht, das eine praktisch unbegrenzte Schichtdicke zuläßt, dessen Schicht perfekt homogen und porenfrei ist und das keine thermische Nachbehandlung zum Ausgleich von bei der Beschichtung etwa verlorengegangenen Eigenschaften des Substrats nötig macht. Die Beschichtung kann ohne jegliche Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Substrats erfolgen, eine spätere Wiederreparatur ist ohne Schichtentfernung möglich. Sowohl die Schicht als auch das Substrat sind reparaturfähig, und ein Glühen des Substrats beeinträchtigt die Schicht in keiner Weise. Die Schicht ist in ihrer Haftung so gut, daß sie Verformungen und Vibrationen im Betrieb ohne Zerstörung oder Ermüdung übersteht.With such a method, a highly stressed metallic component can be produced whose abrasion resistance corresponds to that of the substrate material, which permits a practically unlimited layer thickness The layer is perfectly homogeneous and non-porous and does not require any thermal post-treatment to compensate for any properties of the substrate that may have been lost during the coating. The coating can be carried out without any impairment of the mechanical properties of the substrate, and later repairs are possible without removing the layer. Both the layer and the substrate are repairable, and annealing the substrate in no way affects the layer. The adhesion of the layer is so good that it can withstand deformations and vibrations during operation without being destroyed or tired.
Vorteilhaft wird die Oberfläche des metallischen Bauteils vor dem Beschichten im Vakuum mit einem übertragenen Lichtbogen sputtergereinigt, wodurch eine praktisch oxidfreie Oberfläche des Substrats vor dem Aufbringen der Beschichtung erreicht wird.The surface of the metallic component is advantageously sputter-cleaned in a vacuum with a transferred arc before coating, as a result of which a practically oxide-free surface of the substrate is achieved before the coating is applied.
Die Beschichtung kann entweder vorteilhaft im Vakuum-Plasma-Spritzverfahren (VPS) oder vorteilhaft im Schutzgas-Plasma-Spritzverfahren unter intensiver Kühlung des Bauteils durchgeführt werden. Bevorzugt erfolgt die Kühlung des Bauteils dabei mittels flüssigen Argons.The coating can either be advantageously carried out in the vacuum plasma spraying process (VPS) or advantageously in the protective gas plasma spraying process with intensive cooling of the component. The component is preferably cooled by means of liquid argon.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß während oder nach dem U.mschmelzen der Spritzschicht in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils ein zusätzlicher Materialaufbau mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen durchgeführt wird.A further development of the method according to the invention is that an additional material build-up is carried out by means of plasma welding with a transferred arc during or after the remelting of the spray layer in selected areas of the surface of the component.
Alternativ kann vor dem Beschichten in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils ein zusätzlicher Materialaufbau mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen durchgeführt werden.Alternatively, an additional material build-up can be carried out by means of plasma welding with transferred material in selected areas of the surface of the component Arc are carried out.
Ergänzend kann abschließend eine zusätzliche Spritzschicht beliebigen Materials als Schutzschicht im Plasmaspritzverfahren aufgebracht werden. Diese Schutzschicht läßt sich den speziellen Beanspruchungen und Erfordernissen des Bauteils anpassen und dient beispielsweise zur Lebensdauerverlängerung des Bauteils.In addition, an additional spray layer of any material can be applied as a protective layer in the plasma spray process. This protective layer can be adapted to the special stresses and requirements of the component and is used, for example, to extend the life of the component.
Zweckmäßig wird beim Umschmelzen der Spritzschicht das Substrat in der Grenze zur Spritzschicht mit¬ angeschmolzen, wobei beim Anschmelzen des Substrats eine Legierungsbildung mit der umgeschmolzenen Schicht erfolgen kann.When the spray layer is remelted, the substrate in the boundary to the spray layer is expediently also melted on, it being possible for alloys to form with the remelted layer when the substrate is being melted.
Zweckmäßig erfolgt das Aufbringen der Spritzschicht mit übertragenem Lichtbogen und bevorzugt mit Mehrfachpulverinjektion in die Plasmaflamme mit einer Auftragsrate von bis zu 20 kg/h.The spray layer is expediently applied with a transferred arc and preferably with multiple powder injection into the plasma flame at an application rate of up to 20 kg / h.
Ein hochbeanspruchtes metallisches Bauteil mit auf ein metallisches Substrat aufgespritzter metallischer Schicht ist zur Lösung der Aufgabe der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht ein tragender Bestandteil des Bauteils ist und in den mechanischen Eigenschaften weitgehend denen des Substrats entspricht.To achieve the object of the invention, a highly stressed metallic component with a metallic layer sprayed onto a metallic substrate is characterized in that the layer is a supporting component of the component and largely corresponds to that of the substrate in mechanical properties.
Die Dicke der Schicht kann dabei mehrere cm und wenigstens 0,5 mm betragen.The thickness of the layer can be several cm and at least 0.5 mm.
Vorteihaft ist die Schicht mit gezielter Schichtdickenverteilung derart auf das Substrat aufgebracht, daß sich die gewünschte Endform des Bauteils ergibt .The layer with a targeted layer thickness distribution is advantageously applied to the substrate in such a way that the desired final shape of the component results.
Zweckmäßig können das Substrat und die Schicht aus einem rostfreien, martensitischen Chromnickelstahl bestehen.The substrate and the layer can expediently consist of a rustproof, martensitic chromium-nickel steel.
Bei einem metallischen Bauteil mit auf ein metallisches Substrat aufgespritzter metallischer Schicht kann die Aufgabe der Erfindung auch dadurch gelöst werden, daß das Substrat aus einem nach mechanischen Gesichtspunkten ausgewählten Normalstahl und die Schicht als mittragender Bestandteil des Bauteils aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer korrosionsbeständigen Legierung, wie einem Edelstahl, besteht.In the case of a metallic component with a metallic layer sprayed onto a metallic substrate, the object of the invention can also be achieved in that the substrate is made of a normal steel selected from a mechanical point of view and the layer as a supporting component of the component made of a corrosion-resistant metal or a corrosion-resistant alloy, such as a stainless steel.
Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. The drawings show:
Fig. 1 und 2 ein Bauteil mit Substrat und Spritzschicht in schematischer Darstellung,1 and 2 a component with substrate and spray layer in a schematic representation,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Bauteil mit Substrat- und Spritzschicht,2 shows a section of a component with a substrate and spray layer,
Fig. 3 ein Bauteil wie in Fig. 1 nach dem U schmelzen der Spritzschicht,3 shows a component as in FIG. 1 after the U has melted the spray layer,
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Bauteil mit auf der Spritzschicht durch Plasmaschweißen aufgebrachten zusätzlichen Materialaufbau,4 shows a section of a component with an additional material structure applied to the spray layer by plasma welding,
Fig. 5 ein Bauteil mit unter der Spritzschicht mittels Plasmaschweißens aufgebrachtem zusätzlichen Materialaufbau, und Fig. 6 ein Bauteil, wie in Fig. 1, mit Substrat,5 shows a component with an additional material structure applied under the spray layer by means of plasma welding, and 6 shows a component as in FIG. 1 with a substrate,
Spritzschicht und zusätzlicher Schutzschicht.Spray layer and additional protective layer.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein metallisches Bauteil 1, auf dessen metallisches Substrat 2 eine gegenüber dem Spritzpulver chemisch unveränderte Spritzschicht 3 im Plasmaspritzverfahren aufgebracht ist. Die Spritzschicht 3 ist, wie in Fig. 2 angedeutet, durch entsprechende Strahlführung des Plasmastrahls formgetreu aufgebracht, d.h. mit gezielt eingestellter Dicke je nach Erfordernis. Dies ist insbesondere wichtig bei der Redimensionierung eines im Betrieb in unterschiedlicher Dicke abgearbeiteten Bauteils 1, beispielsweise einer Turbinenschaufel. Die Beschichtung mit der Spritzschicht 3 kann im Vakuum-Plasma-Spritzverfahren (VPS) durchgeführt sein, oder auch im Schutzgas-Plasma-Spritzverfahren, dann aber unter intensiver Kühlung des Bauteils 1, um eine mechanische Veränderung des Bauteils 1 sicher zu vermeiden. Die erforderliche Kühlung des Bauteils 1 kann beispielsweise mittels flüssigen Argons durchgeführt werden.1 shows a schematic representation of a metallic component 1, on the metallic substrate 2 of which a spray layer 3 which is chemically unchanged compared to the wettable powder is applied in a plasma spraying process. The spray layer 3, as indicated in FIG. 2, is applied true to shape by corresponding beam guidance of the plasma jet, i.e. with a specifically set thickness as required. This is particularly important when redimensioning a component 1 that has been machined to different thicknesses during operation, for example a turbine blade. The coating with the spray layer 3 can be carried out in the vacuum plasma spraying process (VPS), or also in the protective gas plasma spraying process, but then with intensive cooling of the component 1, in order to reliably avoid mechanical modification of the component 1. The required cooling of component 1 can be carried out, for example, using liquid argon.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die aufgebrachte Spritzschicht 3 (Fig. 1) mit Hilfe eines übertragenen Lichtbogens in eine homogene, feinkristalline Schicht 4 umgeschmolzen, und zwar derart, daß das Substrat 2 in seiner Grenze 5 zur Spritzschicht 3 mitangeschmolzen wird. Beim Anschmelzen des Substrats 2 erfolgt eine Legierungsbildung mit der in die Schicht 4 umgeschmolzenen Spritzschicht 3, welche zu einer innigen Verbindung zwischen Schicht 4 und Substrat 2 führt. Der Legierungsvorgang und die Innigkeit der Verbindung der Schicht 4 mit dem Substrat 2 wird erheblich dadurch gefördert, daß die Oberfläche des metallischen Bauteils 1 vor dem Beschichten im Vakuum mit einem übertragenen Lichtbogen sputtergereinigt wird. Hierdurch ergibt sich eine oxidfreie Oberfläche für das Aufbringen der Spritzschicht 3.As shown in FIG. 3, the applied spray layer 3 (FIG. 1) is remelted into a homogeneous, finely crystalline layer 4 with the aid of a transferred arc, in such a way that the substrate 2 is also melted in its boundary 5 to the spray layer 3. When the substrate 2 melts, an alloy is formed with the spray layer 3 melted into the layer 4, which leads to an intimate connection between the layer 4 and the substrate 2. The alloying process and the intimacy of the connection of the Layer 4 with the substrate 2 is significantly promoted in that the surface of the metallic component 1 is sputter-cleaned in a vacuum with a transferred arc before coating. This results in an oxide-free surface for the application of the spray layer 3.
Die umgeschmolzene Schicht 4 ist ein tragender Bestandteil des Bauteils 1 geworden und entspricht in den mechanischen Eigenschaften weitgehend denen des Substrats 2. Die Dicke der Schicht 4 kann mehrere cm betragen und beträgt wenigstens 0,5 mm.The remelted layer 4 has become a supporting component of the component 1 and corresponds largely to the mechanical properties of that of the substrate 2. The thickness of the layer 4 can be several cm and is at least 0.5 mm.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Spritzschicht 3 bzw. die umgeschmolzene Schicht 3 mit gezielter Schichtdickenverteilung derart auf das Substrat 2 aufgebracht, daß sich die gewünschte Endform des Bauteils 1 im wesentlichen ohne weitere Bearbeitung ergibt.As shown in FIG. 2, the spray layer 3 or the remelted layer 3 is applied to the substrate 2 with a targeted layer thickness distribution in such a way that the desired final shape of the component 1 is obtained essentially without further processing.
Die aufgebrachte Spritzschicht 3 braucht nicht in allen Fällen vollständig in eine homogene feinkristalline Schicht 4 umgeschmolzen werden. Es kann ausreichend sein, die U schmelzung lediglich an ausgewählten oder exponierten Stellen der Spritzschicht 3 vorzunehmen.The applied spray layer 3 does not need to be completely remelted into a homogeneous, finely crystalline layer 4 in all cases. It may be sufficient to perform the melting only at selected or exposed locations on the spray layer 3.
In einer Weiterbildung kann, wie in Fig. 4 gezeigt, während oder nach dem Umschmelzen der Spritzschicht 3 in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils 1 ein zusätzlicher Materialaufbau 6 mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen vorgenommen werden, da die Spritzschicht 3 bzw. umgeschmolzene Schicht 4 schweißbar ist. ie in Fig. 5 dargestellt, kann auch vor dem Beschichten in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils 1 ein zusätzlicher Materialaufbau 7 mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen erfolgen. Dies führt zu einem Vorteil beim Aufbringen der Spritzschicht 3 dahingehend, daß diese mit relativ gleichmäßiger Dicke gespritzt werden kann.In a further development, as shown in FIG. 4, during or after the remelting of the spray layer 3 in selected areas of the surface of the component 1, an additional material structure 6 can be carried out by means of plasma welding with a transferred arc, since the spray layer 3 or remelted layer 4 can be welded is. 5, an additional material structure 7 can also be carried out by means of plasma welding with a transferred arc before coating in selected areas of the surface of the component 1. This leads to an advantage when applying the spray layer 3 in that it can be sprayed with a relatively uniform thickness.
Das Aufbringen der Spritzschicht 3 erfolgt zweckmäßig mit übertragenem Lichtbogen und vorzugsweise mit Mehrfachpulverinjektion in die Plasmaflamme mit einer Auftragsrate von bis zu 20 kg/h. Es besteht auch die Möglichkeit, auf das Bauteil 1 (Fig. 6) abschließend eine zusätzliche Spritzschicht 8 beliebigen Materials als den speziellen Beanspruchungen und Erfordernissen des Bauteils 1 angepaßte Schutzschicht, beispielsweise zur Lebensdauer erlängerung, im Plas a-Spritz-Verfahren (PSV) aufzubringen.Spray layer 3 is expediently applied with a transferred arc and preferably with multiple powder injection into the plasma flame at an application rate of up to 20 kg / h. There is also the possibility of finally applying an additional spray layer 8 of any material to the component 1 (FIG. 6) as a protective layer adapted to the special stresses and requirements of component 1, for example to extend the service life, in the plasma spraying process (PSV) .
Das Substrat 2 und die Schicht 4 können beispielsweise aus einem rostfreien martensitischen Chromnickelstahl bestehen.The substrate 2 and the layer 4 can for example consist of a stainless martensitic chromium-nickel steel.
Als weiteres Beispiel kann das Substrat 2 aus einem nach mechanischen Gesichtspunkten ausgewählten Normalstahl und die Schicht 4 als mittragender Bestandteil des Bauteils aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer korrosionsbeständigen Legierung, wie einem Edelstahl, bestehen.As a further example, the substrate 2 can consist of a normal steel selected from a mechanical point of view and the layer 4 as a supporting component of the component can consist of a corrosion-resistant metal or a corrosion-resistant alloy, such as a stainless steel.
Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Schutzbereich nicht einschränken. The reference symbols in the claims are not intended to limit the scope.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zur Herstellung und/oder Redimensionierung von hochbeanspruchten metallischen Bauteilen (1) und Schichten (4), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß1. A process for the production and / or redimensioning of highly stressed metallic components (1) and layers (4), thereby g e k e n n z e i c h n e t that
a) im Plasmaspritzverfahren eine gegenüber dem Spritzpulver chemisch unveränderte Spritzschicht (3) formtreu auf ein metallisches Substrat (2) aufgebracht wird,a) in the plasma spraying process, a spray layer (3) that is chemically unchanged compared to the spray powder is applied to a metallic substrate (2),
b) die aufgebrachte Spritzschicht (3) wenigstens teilweise mit Hilfe eines übertragenen Lichtbogens in eine homogene feinkristalline Schicht (4) umgeschmolzen wird, undb) the applied spray layer (3) is remelted at least partially into a homogeneous, finely crystalline layer (4) with the aid of a transferred arc, and
c) die Schritte a) und b) gegebenenfalls ein- oder mehrmals wiederholt werden.c) steps a) and b) are optionally repeated one or more times.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Oberfläche des metallischen Bauteils (1) vor dem Beschichten im Vakuum mit einem übertragenen Lichtbogen sputtergereinigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the surface of the metallic component (1) is sputter-cleaned in a vacuum with a transferred arc before coating.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung im Vakuum-Plasma-Spritzverfahren (VPS) durchgeführt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is carried out in a vacuum plasma spraying process (VPS).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung im Schutzgas-Plasma-Spritzverfahren unter intensiver Kühlung des Bauteils (1) durchgeführt wird.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the coating is carried out in an inert gas plasma spraying process with intensive cooling of the component (1).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Kühlung des Bauteils (1) mittels flüssigen Argons durchgeführt wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the cooling of the component (1) is carried out by means of liquid argon.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß während oder nach dem Umschmelzen der Spritzschicht (3) in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils (1) ein zusätzlicher Materialaufbau (6) mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen durchgeführt wird.6. The method according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that during or after remelting the spray layer (3) in selected areas of the surface of the component (1) an additional material structure (6) is carried out by means of plasma welding with a transferred arc.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß vor dem Beschichten in ausgewählten Bereichen der Oberfläche des Bauteils (1) ein zusätzlicher Materialaufbau (7) mittels Plasmaschweißens mit übertragenem Lichtbogen durchgeführt wird.7. The method according to claim 1, characterized in that an additional material structure (7) is carried out by means of plasma welding with a transferred arc before coating in selected areas of the surface of the component (1).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,.. daß abschließend eine zusätzliche Spritzschicht (8) beliebigen Materials als Schutzschicht im Plasmaspritzverfahren aufgebracht wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that . , that finally an additional spray layer (8) of any material is applied as a protective layer in the plasma spraying process.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Umschmelzen der Spritzschicht (3) das Substrat (2) in der Grenze (5) zur Spritzschicht (3) mitangeschmolzen wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when the spray layer (3) is remelted, the substrate (2) is also melted in the boundary (5) to the spray layer (3).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß beim Anschmelzen des Substrats (2) eine Legierungsbildung mit der umgeschmolzenen Schicht (4) erfolgt.10. The method according to claim 9, characterized in that when the substrate (2) is melted, an alloy is formed with the remelted layer (4).
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Aufbringen der Spritzschicht (3) mit übertragenem Lichtbogen erfolgt.11. The method according to claim 1, characterized in that the spray layer (3) is applied with a transferred arc.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Aufbringen der Spritzschicht (3) mit12. The method according to claim 11, characterized in that the application of the spray layer (3) with
Mehrfachpulverinjektion in die Plasmaflamme mit einer Auftragsrate von bis zu 20 kg/h erfolgt.Multiple powder injection into the plasma flame is carried out at an application rate of up to 20 kg / h.
13. Hochbeanspruchtes metallisches Bauteil (1) mit auf ein metallisches Substrat (2) aufgespritzter metallischer Schicht (4), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schicht (4) ein tragender Bestandteil des Bauteils (1) ist und in den mechanischen Eigenschaften weitgehend denen des Substrats (2) entspricht.13. Highly stressed metallic component (1) with a metallic layer (4) sprayed onto a metallic substrate (2), characterized in that the layer (4) is a supporting component of the component (1) and in mechanical properties largely those of the substrate (2) corresponds.
14. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Schicht (4) mehrere cm beträgt. 14. Component according to claim 13, characterized in that the thickness of the layer (4) is several cm.
15. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Dicke der Schicht (4) wenigstens 0,5 mm beträgt.15. Component according to claim 13, characterized in that the thickness of the layer (4) is at least 0.5 mm.
16. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Schicht (4) mit gezielter Schichtdickenverteilung derart auf das Substrat (2) aufgebracht ist, daß sich die gewünschte Endform des Bauteils (1) ergibt.16. The component according to claim 13, characterized in that the layer (4) is applied to the substrate (2) with a targeted layer thickness distribution in such a way that the desired final shape of the component (1) results.
17. Bauteil nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Substrat (2) und die Schicht (4) aus einem rostfreien, martensitischen Chromnickelstahl bestehen.17. The component according to claim 13, characterized in that the substrate (2) and the layer (4) consist of a stainless, martensitic chromium-nickel steel.
18. Metallisches Bauteil (1) mit auf ein metallisches Substrat (2) aufgespritzter metallischer Schicht (4), dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Substrat (2) aus einem nach mechanischen Gesichtspunken ausgewählten Normalstahl und die Schicht (4) als mittragender Bestandteil des Bauteils aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer korrosionsbeständigen Legierung, wie einem Edelstahl, besteht. 18. Metallic component (1) with a metallic layer (4) sprayed onto a metallic substrate (2), characterized in that the substrate (2) consists of a normal steel selected according to mechanical aspects and the layer (4) as a supporting component of the component a corrosion-resistant metal or alloy, such as stainless steel.
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