WO2012059307A1 - Optimierung eines kernwerkzeugs, verfahren zur herstellung eines kernwerkzeugs und ein kernwerkzeug - Google Patents

Optimierung eines kernwerkzeugs, verfahren zur herstellung eines kernwerkzeugs und ein kernwerkzeug Download PDF

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WO2012059307A1
WO2012059307A1 PCT/EP2011/067822 EP2011067822W WO2012059307A1 WO 2012059307 A1 WO2012059307 A1 WO 2012059307A1 EP 2011067822 W EP2011067822 W EP 2011067822W WO 2012059307 A1 WO2012059307 A1 WO 2012059307A1
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core
thickening
produced
tool
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PCT/EP2011/067822
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Fathi Ahmad
Winfried Esser
Giuseppe Gaio
Waldemar Heckel
Rudolf Küperkoch
Oliver Lüsebrink
Thorsten Mattheis
Mirko Milazar
Artur Mol
Uwe Paul
Oliver Ricken
Oliver Schneider
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/06—Permanent moulds for shaped castings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C13/00—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes
    • B22C13/12—Moulding machines for making moulds or cores of particular shapes for cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
    • B22C23/02—Devices for coating moulds or cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores

Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing a core tool, method for producing a core tool and a core tool.
  • Core tools are used in the casting of hollow components, e.g. Turbine blades used to make the inner ceramic cores.
  • the object is achieved by a method according to claim 1, a method for producing a core tool according to
  • FIG. 1 schematically shows the sequence of the method
  • FIG. 4 shows a turbine blade
  • FIG. 5 shows a gas turbine
  • FIG. 1 on the left shows a core tool 1 which has a deviation and therefore has to be adapted during an optimization process during casting.
  • the core tool 1 consists of at least two parts or shells 7, 10, in the cavity 2 or intermediate space 2 of which a ceramic core 16 for a casting mold 25 (FIGS. 2, 3) is produced.
  • the core tool 1 is preferably locally thickened, in particular to the
  • the thickening 4 is preferably carried out by chromation
  • Non-compliance with the tolerance of the core tool 1 may be determined beforehand by flow measurement with the core tool 1 or on the casting member 19 cast with the generated core 16 and an outer casting shell 25 (FIG. 2).
  • the thickened core tool 1 ' can be used for mass production
  • the core tool 1 is used to make casting cores for turbine blades 120, 130 (FIG. 4), in which preferably a nickel base or
  • Cobaltbasissuperlegtechnik according to the figure 6 is used.
  • a core tool 1 can be used in the manufacture of cores for directionally solidified components 120, 130.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a rotor blade 120 or guide vane show ⁇ 130 of a turbomachine, which extends along a longitudinal axis of the 121st
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 to each other, a securing region 400, an adjoining blade or vane platform 403 and a blade 406 and a blade tip 415.
  • the vane 130 having at its blade tip 415 have a further platform (not Darge ⁇ asserted).
  • 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, for example, as a hammerhead out staltet ⁇ . Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has a medium felblatt to the Schau- 406 flows past, a leading edge 409 and a trailing edge 412th
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • 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. 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.
  • Such monocrystalline workpieces takes place, for example. by directed solidification from the melt. These are casting processes in which the liquid metallic alloy is transformed into a monocrystalline structure, i. to the single-crystal workpiece, or directionally solidified.
  • dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar crystalline
  • Grain structure (columnar, ie grains which run the entire length of the workpiece and here, in common usage, are referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie the entire workpiece consists of a single crystal.
  • directionally solidified ie grains which run the entire length of the workpiece and here, in common usage, are referred to as directionally solidified
  • a monocrystalline structure ie the entire workpiece consists of a single crystal.
  • 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.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. B. (MCrAlX, M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co),
  • Nickel (Ni) 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 EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • the density is preferably 95% of the theoretical
  • the layer composition comprises Co-30Ni-28Cr-8A1-0, 6Y-0, 7Si or Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y.
  • nickel-based protective layers such as Ni-10Cr-12Al-0.6Y-3Re or Ni-12Co-21Cr-IIAl-O, 4Y-2Re or Ni-25Co-17Cr-10A1-0, 4Y-1 are also preferably used , 5Re.
  • a thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrC> 2, Y2Ü3-Zr02, ie it is not, partially wise or completely stabilized by yttrium oxide
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the heat insulating layer can ⁇ ner to have better thermal shock resistance porous, micro- or macro-cracked pERSonal.
  • the thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the
  • Refurbishment means that components 120, 130 may need to be deprotected after use (e.g., by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, even cracks in the component 120, 130 are repaired. This is followed by a re-coating of the component 120, 130 and a renewed use of the component 120, 130.
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 3 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has a rotatably mounted about a rotational axis 102 ⁇ rotor 103 having a shaft 101, which is also referred to as the turbine rotor.
  • a compressor 105 for example, a torus-like
  • 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.
  • Each turbine stage 112 is formed, for example, from two blade rings .
  • the hot gas channel 111 of a row of vanes 115 is followed by a series 125 formed of rotor blades 120.
  • the vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the rotor blades 120 of a row 125 are mounted on the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example are attached.
  • substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • Iron, nickel or cobalt-based superalloys are used as material for the components, in particular for the turbine blades 120, 130 and components of the combustion chamber 110.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni)
  • X is an active element and is yttrium (Y) and / or silicon , Scandium (Sc) and / or at least one element of the rare earth or hafnium.
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • MCrAlX may still be present a thermal barrier coating, and consists for example of r02, Y203-Zr02, ie it is not, partially or completely stabilized by Ytt ⁇ riumoxid and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the guide blade 130 has a guide blade root facing the inner housing 138 of the turbine 108 (not shown here) and a guide blade foot opposite
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Durch eine lokale Verdickung eines Kernwerkzeugs (1) kann der Herstellungsprozess für das Gießen von Bauteilen besser angepasst werden.

Description

Optimierung eines Kernwerkzeugs, Verfahren zur Herstellung eines Kernwerkzeugs und ein Kernwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung eines Kernwerkzeugs, Verfahren zur Herstellung eines Kernwerkzeugs und ein Kernwerkzeug.
Kernwerkzeuge werden beim Gießen von hohlen Bauteilen, wie z.B. Turbinenschaufeln verwendet, um die inneren keramischen Kerne herzustellen.
Oft strömt in den Hohlraum der Hohlbauteile ein Kühlmedium, das an bestimmten Stellen des Bauteils wiederum aus dem
Bauteil heraus tritt.
Diese Menge soll jedoch kontrolliert eingestellt werden.
Aufgrund von Abweichungen im Kernwerkzeug, kommt es oft zu Abweichungen beim Gussteil, das dann einen Ausschuss
darstellt .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, o. g. Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung eines Kernwerkzeugs nach
Anspruch 10 und ein Kernwerkzeug gemäß Anspruch 11.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen
Figur 1 schematisch den Ablauf des Verfahrens,
Figur 2, 3 ein Gussverfahren
Figur 4 eine Turbinenschaufel,
Figur 5 eine Gasturbine,
Figur 6 eine Liste von Superlegierungen . Die Figuren und die Beschreibung stellen
Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.
Figur 1 links zeigt ein Kernwerkzeug 1, das eine Abweichung aufweist und daher während eines Optimierungsprozesses beim Gießen angepasst werden muss.
Das Kernwerkzeug 1 besteht aus zumindest zwei Teilen oder Schalen 7, 10, in dessen Hohlraum 2 oder Zwischenraum 2 ein keramischer Kern 16 für eine Gussform 25 (Fig. 2, 3) erzeugt wird .
Ist dieser Zwischenraum 2 zwischen den Teilen 7, 10 zu groß, so wird der vorzugsweise keramische Kern 16 für die
keramische Gussform zu groß und damit der Innenraum 22 (Fig. 2) des Gussbauteils 19 (Fig. 2) zu groß, so dass dann eine Abweichung gegeben ist, beispielsweise der Kühlverbrauch zu hoch ist.
Erfindungsgemäß (Fig. 1 rechts) wird das Kernwerkzeug 1 vorzugsweise lokal verdickt, insbesondere an den
Austrittsstellen 13 oder Ende 13 des Kernwerkzeugs 1.
Die Verdickung 4 erfolgt vorzugsweise durch Chromierung,
Alitierung oder Auftragsschweißen.
Weitere Methoden zur Aufdickung sind möglich.
Es entsteht ein neues aufgedicktes Kernwerkzeug 1' (Fig. 1 rechts) .
Die Nicht-Einhaltung der Toleranz des Kernwerkzeugs 1 kann vorab durch Durchflussmessung mit dem Kernwerkzeug 1 oder an dem Gussbauteil 19, das mit dem erzeugten Kern 16 und einer äußeren Gussschale 25 (Fig. 2) gegossen wird, ermittelt werden .
Ebenso kann das aufgedickte Kernwerkzeug 1' überprüft werden. Auch dies erfolgt vorzugsweise durch eine Durchflussmessung.
Eine weitere Iteration durch eine weitere Aufdickung und Bearbeiten der bereits aufgebrachten Verdickung 4 ist
möglich . Weist der durch das modifizierte Kernwerkzeug 1' hergestellte Kern 16' keine Geometrieabweichungen auf bzw. das mit dem Kern 16' hergestellte Gussbauteil 19' (Fig. 3), so kann das aufgedickte Kernwerkzeug 1' für die Serienproduktion
verwendet werden oder es wird mittels der neuen
Geometriedaten des aufgedickten Kernwerkzeugs 1' ein neues Kernwerkzeug ohne Aufdickungen hergestellt, da die Aufdickung je nach Material oder Dicke nicht dieselben
Erosionseigenschaften aufweist wie das Material des Kerns 10.
Vorzugsweise wird das Kernwerkzeug 1 zur Herstellung von Gusskernen für Turbinenschaufeln 120, 130 (Fig. 4) verwendet, bei denen vorzugsweise eine Nickelbasis oder
Kobaltbasissuperlegierung gemäß der Figur 6 verwendet wird. Ebenso kann ein solches Kernwerkzeug 1 beim Herstellen von Kernen für gerichtet erstarrte Bauteilen 120, 130 verwendet werden .
Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschau¬ fel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.
Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf¬ einander 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 Schaufel¬ spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge¬ stellt) .
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 ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau- felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab¬ strömkante 412 auf.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas- sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet .
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein. 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 er- folgt 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 be- steht 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 ausbil- den, 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) .
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 AI bekannt.
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 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
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) .
Vorzugsweise weist die SchichtZusammensetzung Co-30Ni-28Cr- 8A1-0, 6Y-0, 7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al- 0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-llAl-0, 4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr- 10A1-0, 4Y-1, 5Re . Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrC>2, Y2Ü3-Zr02, d.h. sie ist nicht, teil- weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid
und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht .
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme¬ dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör- ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die
MCrAlX-Schicht .
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wie- derbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Einsatz des Bauteils 120, 130.
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeu¬ tet) auf.
Die Figur 3 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations¬ achse 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 Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125. 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.
An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver¬ dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be- reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge¬ führt 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. 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 Turbinen- schaufei 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superle- gierungen verwendet.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (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, Scandium (Sc) und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden bzw. Hafnium) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI. Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, und besteht beispielsweise aus r02, Y203-Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Ytt¬ riumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge- stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegenden
Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Optimierung eines Kernwerkzeugs (1),
das (1) insbesondere aus zumindest zwei Teilen (7, 10) besteht,
wobei zumindest lokal,
insbesondere nur lokal,
eine Aufdickung (4) im Innern (2, 2') des Kernwerkzeugs (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die Aufdickung (4) des Kernwerkzeugs (1) nur lokal erfolgt .
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die Verdickung (4) auf Oberteil (7) und Unterteil (10) des Kernwerkzeugs (1) erfolgt .
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem zumindest ein Verf .hren der Chromierung, Alitierung oder Auftragsschweißen zur Aufdickung (4) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
bei dem das Kernwerkzeug (1) vor und nach der Aufdickung (4) überprüft wird, um Abweichungen festzustellen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, oder 5,
bei dem ein Gussbauteil (19, 19'),
das mit dem Kernwerkzeug (1, 1') hergestellt wurde
geometrisch überprüft wird,
um Abweichungen des Kernwerkzeugs (1, 1') festzustellen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, bei dem die Aufdickung (4) am Ende (13) eines Ausgangs des Kernwerkzeugs (1) oder im Bereich einer Öffnung in
Austrittskanten (412) eines herzustellenden hohlen Bauteils (120, 130) erzeugt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
bei dem mehrere Iterationen von Aufdickungen (4) und/oder Bearbeitungen von Aufdickungen (4) von Kernwerkzeugen (1,
1') durchgeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7,
bei die Überprüfung insbesondere mittels
Durchflussmessungen erfolgt.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kernwerkzeugs,
bei dem aufgrund der Daten des optimierter aufgedickten
Kernwerkzeugs (1')/ insbesondere nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9 oder des so hergestellten Kerns (16') oder des Gussbauteils (19'), das mit dem Kern (16') hergestellt wurde,
ein neues Kernwerkzeug ohne Aufdickung mit den Maßen des aufgedickten Kernwerkzeugs (1') hergestellt wird.
11. Kernwerkzeug (1') mit lokaler Aufdickung,
insbesondere hergestellt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
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