WO2006097450A2 - Verfahren zum herstellen einer komponente einer turbine - Google Patents

Verfahren zum herstellen einer komponente einer turbine Download PDF

Info

Publication number
WO2006097450A2
WO2006097450A2 PCT/EP2006/060662 EP2006060662W WO2006097450A2 WO 2006097450 A2 WO2006097450 A2 WO 2006097450A2 EP 2006060662 W EP2006060662 W EP 2006060662W WO 2006097450 A2 WO2006097450 A2 WO 2006097450A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
mold
component
casting
sprayed
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/060662
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2006097450A3 (de
Inventor
Jochen Barnikel
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2006097450A2 publication Critical patent/WO2006097450A2/de
Publication of WO2006097450A3 publication Critical patent/WO2006097450A3/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component, in particular a turbine in a mold and a spray layer formed on the surface of the component, and a turbine component, which is produced by such a method.
  • the surface layers to be formed on the components are produced by thermal spraying on the components themselves.
  • the application of the layers is often difficult or even impossible because, for example, channels or cavities are present in the cast-molded components which are not accessible to commercially available coating apparatuses.
  • the invention is based on the object to provide a method for producing a component of a turbine, by means of which inner contours and complex geometries of cast components of a turbine can be coated inexpensively.
  • the object is achieved according to the invention with a generic method in which the sprayed layer is applied to the upper surface of the component ⁇ form and casting material is poured into the mold such that a permanent connection between the sprayed layer and the casting material and the component or the casting is coated with the sprayed layer after being released from the mold. Furthermore, the object having a steam turbines ⁇ NEN component is dissolved, which is made by such OF INVENTION ⁇ to the invention method.
  • the casting mold of the steam turbine component to be produced is provided with a layer which is present as an outer layer during casting of the casting or component of the turbine and after removal of the casting mold on the surface of the component.
  • surfaces in such cavities of a component can be inexpensively provided with a functional layer, which are not accessible to conventional spraying methods.
  • a release layer is applied to the surface of the mold before the application of the spray coating.
  • Separating layer forms after pouring the casting material and during the detachment of the mold from the cast body targeted the separation point between the mold and casting.
  • This adhesive layer leads to a better coupling of the functional layer to the cast body and contributes thus also to increase the quality of the components to be produced.
  • an oxidation protective layer is placed on the mold surface up ⁇ wherein Inventions proper method after the application of the injection layer.
  • the oxidation protection layer is used in the ferti ⁇ gen castings between the casting material and the functional surface layer to lie and there protects the gegos- sene component even in a damage of the surface against corrosion, in particular from oxidation during the operation of the associated system.
  • the method according to the invention advantageously forms the basis for a non-destructive examination of the sprayed layer (s) prior to pouring the cast material.
  • the mold provided with a layer according to the invention can advantageously be produced by a thermal spraying method, in particular by means of plasma spraying, flame spraying and / or high-speed flame spraying.
  • the inventive method is so be ⁇ was determined Sonders well suited to apply a heat-medämmendes material to components of turbines, which then acts on the finished ver ⁇ built component as a thermal barrier coating.
  • the spray layer and in particular the release layer, adhesion layer and / or oxidation protection layer can be applied to a core of the casting mold with great advantage.
  • cores prepared in accordance with the invention in subsequent pouring steps Even complex inner contours of components of a turbine with the desired functional layers and also with complete layer systems can be provided in a particularly simple and cost-effective manner.
  • FIG. 2 shows the section according to FIG. 1 in the case of a casting or a component of a turbine to be produced, which is cast around the casting core shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a cast core 10 as part of a mold, not shown further, on the surface of which, following thermal spraying processes, a release layer 12, a thermal barrier coating 14 and an adhesive layer 16 have been applied.
  • the separating layer 12 is formed from a material which promotes detachment of the subsequently applied thermal barrier coating 14 from the casting core 10.
  • the heat-insulating layer 14 itself is formed from a heat-insulating material, ie a material which has a comparatively low coefficient of thermal conductivity.
  • the adhesive layer 16 is made of a comparatively tough and slightly flexible material, which also has in particular a similar coefficient of thermal expansion as the casting material.
  • FIG. 2 illustrates the actual casting process of the method according to the invention in which a casting material 18 is introduced into the mold.
  • the casting material 18 is the basic ⁇ material of the manufactured component of the turbine. It acts together with the adhesive layer 16 in such a manner is that a permanent connection of the Wärmdämm Mrs 14 with the casting material 18 ge ⁇ forms.
  • the casting core 10 is removed at the separating layer 12 of the cast component and it results in the ⁇ ser a cavity 20th
  • an erosion-resistant layer may be between iron core 10 and insulation layer 14 further includes another layer may be det surebil ⁇ .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente einer Turbine, ist gekennzeichnet durch die Schritte: Aufbringen einer Spritzschicht (14) auf die Oberfläche einer Form (10) und Eingießen von Gussmaterial (18) in die Form (10), derart, dass eine dauerhafte Verbindung zwischen der Spritzschicht (14) und dem Gussmaterial (18) hergestellt und die Komponente nach einem Herauslösen aus der Form (10) mit der Spritz- schicht (14) überzogen ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen einer Komponente einer Turbine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente, insbesondere einer Turbine in einer Form und einer auf der Oberfläche der Komponente ausgebildeten Spritzschicht sowie eine Turbinen-Komponente, welche nach einem derartigen Verfahren hergestellt ist.
Im technischen Gebiet der Dampfturbinen und auch der Gasturbinen ist es grundsätzlich bekannt, an deren Komponenten Spritzschichten aufzubringen, welche der jeweils zugehörigen Oberfläche der Komponenten besonders günstige Eigenschaften verleiht.
Die dabei an den Komponenten auszubildenden Oberflächenschichten werden durch thermisches Spritzen auf die Komponenten selbst erzeugt. Das Aufbringen der Schichten ist aufgrund der Geometrien der zu beschichtenden Komponenten jedoch oftmals schwierig oder gar unmöglich, weil sich beispielsweise Kanäle oder Hohlräume in den als Gusskörper hergestellten Komponenten befinden, die für handelsübliche Beschichtungs- apparaturen nicht zugänglich sind.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Komponente einer Turbine bereitzustellen, mittels dem auch Innenkonturen und komplexe Geometrien von Guss-Komponenten einer Turbine kostengünstig beschichtet werden können.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem gattungsgemäßen Verfahren gelöst, bei dem die Spritzschicht auf die Ober¬ fläche der Form der Komponente aufgebracht und nachfolgend Gussmaterial in die Form derart eingegossen wird, dass eine dauerhafte Verbindung zwischen der Spritzschicht und dem Gussmaterial hergestellt und die Komponente bzw. der Gusskör- per nach einem Herauslösen aus der Form mit der Spritzschicht überzogen ist. Ferner ist die Aufgabe mit einer Dampfturbi¬ nen-Komponente gelöst, welche nach einem derartigen erfin¬ dungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Gussform der herzustellenden Dampfturbinen-Komponente mit einer Schicht versehen wird, die dann beim Gießen des Gusskörpers bzw. Bauteils der Turbine und nach dem Entfernen der Gussform an der Oberfläche der Komponente als äußere Schicht vorliegt .
Auf diese Weise können erfindungsgemäß auch Oberflächen in solchen Hohlräumen einer Komponente kostengünstig mit einer funktionalen Schicht versehen werden, welche für konventionelle Spritzverfahren nicht zugänglich sind.
Aufgrund der besseren Zugänglichkeit der Gussform für das erfindungsgemäße Ausbilden der Schicht, kann eine bessere Schichtqualität und eine bessere Gleichmäßigkeit der Schicht¬ dicke erreicht werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Spritzschicht eine Trennschicht auf die Oberfläche der Form aufgebracht. Die
Trennschicht bildet nach dem Eingießen des Gussmaterials und während des Ablösens der Form vom Gusskörper gezielt die Trennstelle zwischen Form und Gusskörper. Dadurch kann die Qualität der Gusskörper erhöht und die Ausschussrate sowie das so genannte Gussputzen als Nacharbeit erheblich verrin¬ gert werden.
Ferner wird vorteilhaft nach dem Aufbringen der Spritzschicht eine Haft- bzw. Anbindungs Schicht auf die Oberfläche der Form aufgebracht. Diese Haftschicht führt zu einer besseren An- kopplung der funktionalen Schicht an den Gusskörper und trägt damit ebenfalls zur Erhöhung der Qualität der herzustellenden Komponenten bei.
Schließlich ist es auch von Vorteil, wenn bei dem erfindungs- gemäßen Verfahren nach dem Aufbringen der Spritzschicht eine Oxidationsschutzschicht auf die Oberfläche der Form aufge¬ bracht wird. Die Oxidationsschutzschicht kommt bei den ferti¬ gen Gusskörpern zwischen dem Gussmaterial und der funktionalen Oberflächenschicht zum Liegen und schützt dort die gegos- sene Komponente selbst bei einer Beschädigung von deren Oberfläche vor Korrosion, insbesondere von Oxidation während des Betriebs der zugehörigen Anlage.
Mit den oben genannten weiteren Schichten kann erfindungsge- maß ferner ein "Negativ" eines ganzen Schichtsystems aufge¬ baut werden, welches dann am fertigen Gusskörper als "Positiv" zur Wirkung kommt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bildet darüber hinaus vorteil- haft die Grundlage für eine zerstörungsfreie Prüfung der Spritzschicht/en vor dem Eingießen des Gussmaterials.
Hergestellt werden kann die erfindungsgemäß mit einer Schicht versehene Gussform vorteilhaft durch ein thermisches Spritz- verfahren, insbesondere mittels Plasmaspritzen, Flammspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist, so wurde ermittelt, be¬ sonders gut geeignet, um an Komponenten von Turbinen ein wär- medämmendes Material aufzubringen, welches an der fertig ver¬ bauten Komponente dann als Wärmedämmschicht wirkt.
Ferner kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit großem Vorteil die Spritzschicht und insbesondere die Trennschicht, Haftschicht und/oder Oxidationsschutzschicht auf einem Kern der Gussform aufgebracht werden. Mit derart erfindungsgemäß vorbereiteten Kernen können dann in nachfolgenden Gießschrit- ten besonders einfach und kostengünstig selbst komplexe Innenkonturen von Komponenten einer Turbine mit den gewünschten funktionalen Schichten und auch mit ganzen Schichtsystemen versehen werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt eines Gusskerns, welcher gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet ist, und
Fig. 2 den Schnitt gemäß Fig. 1 bei einem Gusskörper bzw. einer herzustellenden Komponente einer Turbine, welche/r um den in Fig. 1 dargestellten Gusskern herum gegossen wird.
In Fig. 1 ist als ein Teil einer weiter nicht dargestellten Form ein Gusskern 10 dargestellt, an dessen Oberfläche auf- einander folgend durch thermische Spritzverfahren eine Trennschicht 12, eine Wärmedämmschicht 14 und eine Haftschicht 16 aufgebracht worden sind.
Die Trennschicht 12 ist dabei aus einem Material gebildet, welches ein Ablösen der nachfolgend aufgebrachten Wärmedämmschicht 14 von dem Gusskern 10 begünstigt.
Die Wärmedämmschicht 14 selbst ist aus einem wärmedämmenden Material gebildet, also einem Material, welches einen ver- gleichsweise geringen Wärmeleitkoeffizienten aufweist.
Die Haftschicht 16 ist aus einem vergleichsweise zähen und geringfügig flexiblen Material hergestellt, welches ferner insbesondere einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist wie der Gusswerkstoff. Fig. 2 veranschaulicht den eigentlichen Gießprozess des er¬ findungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein Gussmaterial 18 in die Form eingebracht wird. Das Gussmaterial 18 ist das Grund¬ material der herzustellenden Komponente der Turbine. Es wirkt mit der Haftschicht 16 derart zusammen, dass eine dauerhafte Verbindung der Wärmdämmschicht 14 mit dem Gussmaterial 18 ge¬ bildet wird.
Anschließend wird der Gusskern 10 an der Trennschicht 12 aus der gegossenen Komponente entfernt und es ergibt sich in die¬ ser ein Hohlraum 20.
An den Innenwänden des derart hergestellten Hohlraums 20 befindet sich auf diese Weise die Wärmedämmschicht 14, welche über die HaftSchicht 16 dauerhaft an dem Gussmaterial 18 an¬ gekoppelt ist.
Zusätzlich zu dem oben beschriebenen Schichtsystem kann zwischen Gusskern 10 und Wärmedämmschicht 14 ferner eine weitere Schicht, beispielsweise eine Erosionsschutzschicht ausgebil¬ det sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Komponente, insbesondere einer Turbine, in einer Form (10) und einer auf der Oberflä- che der Komponente ausgebildeten Spritzschicht (14), gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufbringen der Spritzschicht (14) auf die Oberfläche der Form (10) und Eingießen von Gussmaterial (18) in die Form (10), derart, dass eine dauerhafte Verbindung zwischen der Spritz- schicht (14) und dem Gussmaterial (18) hergestellt und die Komponente nach einem Herauslösen aus der Form (10) mit der Spritzschicht (14) überzogen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Spritzschicht (14) eine Trennschicht (12) auf die Oberfläche der Form (10) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Spritzschicht (14) eine Haftschicht (16) auf die Oberfläche der Form (10) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Spritzschicht (14) eine Oxidations- schutzschicht auf die Oberfläche der Form (10) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschicht (14) vor dem Eingießen des Gussmaterials (18) zerstörungsfrei geprüft wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschicht (14) mit einem thermischen Verfahren, insbesondere mittels Plasmaspritzen, Flammspritzen und/oder Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgebracht wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschicht (14) mit einem wärmedämmenden Material als eine Wärmedämmschicht aufgebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzschicht (14) und insbesondere die Trennschicht (12) , Haftschicht (16) und/oder Oxidationsschutzschicht auf einem Kern (10) der Form aufgebracht wird.
9. Turbinen-Komponente, welche nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
PCT/EP2006/060662 2005-03-17 2006-03-13 Verfahren zum herstellen einer komponente einer turbine WO2006097450A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05005873A EP1702698A1 (de) 2005-03-17 2005-03-17 Verfahren zum Herstellen einer Komponente einer Turbine
EP05005873.4 2005-03-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2006097450A2 true WO2006097450A2 (de) 2006-09-21
WO2006097450A3 WO2006097450A3 (de) 2006-11-02

Family

ID=35645795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/060662 WO2006097450A2 (de) 2005-03-17 2006-03-13 Verfahren zum herstellen einer komponente einer turbine

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP1702698A1 (de)
WO (1) WO2006097450A2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2100680B1 (de) * 2008-02-29 2013-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen eines Bauteils

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3797556A (en) * 1972-10-18 1974-03-19 T Imagawa Methods of producing accurate bore surfaces
JPS5762851A (en) * 1980-09-30 1982-04-16 Natl Res Inst For Metals Coating casting method
DE3705903A1 (de) * 1987-02-24 1988-09-01 Interatom Verfahren zum herstellen von gussteilen aus metallischem werkstoff mit einer eingegossenen auskleidung von hohlraeumen, kanaelen, mulden
EP0353480A2 (de) * 1988-07-30 1990-02-07 T&N TECHNOLOGY LIMITED Kolben
US6485845B1 (en) * 2000-01-24 2002-11-26 General Electric Company Thermal barrier coating system with improved bond coat
DE10315382A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-28 Daimlerchrysler Ag Umgusskörper zum Eingießen in ein Gussteil als Leichtmetall, Verbundgussteil daraus und Verfahren zur Herstellung des Umgusskörpers sowie Verfahren zur Herstellung des Verbundgussteiles

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3797556A (en) * 1972-10-18 1974-03-19 T Imagawa Methods of producing accurate bore surfaces
JPS5762851A (en) * 1980-09-30 1982-04-16 Natl Res Inst For Metals Coating casting method
DE3705903A1 (de) * 1987-02-24 1988-09-01 Interatom Verfahren zum herstellen von gussteilen aus metallischem werkstoff mit einer eingegossenen auskleidung von hohlraeumen, kanaelen, mulden
EP0353480A2 (de) * 1988-07-30 1990-02-07 T&N TECHNOLOGY LIMITED Kolben
US6485845B1 (en) * 2000-01-24 2002-11-26 General Electric Company Thermal barrier coating system with improved bond coat
DE10315382A1 (de) * 2003-04-04 2004-10-28 Daimlerchrysler Ag Umgusskörper zum Eingießen in ein Gussteil als Leichtmetall, Verbundgussteil daraus und Verfahren zur Herstellung des Umgusskörpers sowie Verfahren zur Herstellung des Verbundgussteiles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN Bd. 006, Nr. 142 (M-146), 31. Juli 1982 (1982-07-31) & JP 57 062851 A (NATL RES INST FOR METALS), 16. April 1982 (1982-04-16) *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006097450A3 (de) 2006-11-02
EP1702698A1 (de) 2006-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1970142B1 (de) Verfahren zum Feingießen von metallischen Bauteilen mit dünnen Durchgangskanälen
DE102007023152A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gussteils, Gussform und damit hergestelltes Gussteil
EP3551412B1 (de) Verlorener formkern sowie ein verfahren zur herstellung eines bauteils
EP3215286A1 (de) Verfahren zum herstellen eines kompressorlaufrads
EP1664383A1 (de) Verschleissschutzschicht, bauteil mit einer derartigen verschleissschutzschicht sowie herstellverfahren
DE102009011913A1 (de) Wärmedämmschichtsystem
WO2015150071A2 (de) Verfahren zum herstellen eines hohlkörpers mittels kaltgasspritzen und zur durchführung dieses verfahrens geeigneter formkern
DE19959598A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Schaufel einer Strömungsmaschine
DE102007050124B4 (de) Gehäuse für ein Laufrad
WO2017148997A1 (de) Formkern mit expansionsmaterial
WO2006097450A2 (de) Verfahren zum herstellen einer komponente einer turbine
EP1593445B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines hohlgegossenen Bauteils mit Innenbeschichtung
DE2657271B1 (de) Verfahren zum Herstellen eines rohrfoermigen Koerpers aus verschleissfestem Metall
DE102004042127B4 (de) Rotor-Stator-Vorrichtung mit Anstreifbelag, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendung
DE102007021736A1 (de) Verfahren zur Nachbehandlung von Schweißverbindungen
EP1629957A1 (de) Spritzgiessform
DE102005061196B3 (de) Gießverfahren mit verlorenem Kern und eingegossener Komponente
EP1235657A2 (de) Verlorene form zur herstellung einer zylinderlaufbuchse
WO2011098065A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteils und ein derartiges bauteil
DE102015119396A1 (de) Verbundbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils
DE102004039172B3 (de) Verfahren zur Herstellung von mit Mineralguß ausgekleideten Maschinenteilen und Verwendung des Verfahrens
DE2524806C2 (de) Verfahren zum Herstellen eines Werkzeugs zum Tiefziehen, Formen, Strangpressen bzw. Extrudieren oder dergleichen
DE202011051410U1 (de) Eingießbares Bauteil zur Anordnung in einer verlorenen Gießform für ein Formelement
DE102019205961B3 (de) Bauteil für eine Radaufhängung eines Fahrzeugs
DE102017106457B4 (de) Einsetzelement

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: RU

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Country of ref document: RU

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06708744

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 6708744

Country of ref document: EP