WO2016008793A1 - Powder switch for mixing - Google Patents

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WO2016008793A1
WO2016008793A1 PCT/EP2015/065667 EP2015065667W WO2016008793A1 WO 2016008793 A1 WO2016008793 A1 WO 2016008793A1 EP 2015065667 W EP2015065667 W EP 2015065667W WO 2016008793 A1 WO2016008793 A1 WO 2016008793A1
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WO
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powder
mixing chamber
outlet
flux
switch
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PCT/EP2015/065667
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Inventor
Bernd Burbaum
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/60—Mixing solids with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/80—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/80—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis
    • B01F25/90—Falling particle mixers, e.g. with repeated agitation along a vertical axis with moving or vibrating means, e.g. stirrers, for enhancing the mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/711—Feed mechanisms for feeding a mixture of components, i.e. solids in liquid, solids in a gas stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71745—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using pneumatic pressure, overpressure, gas or air pressure in a closed receptacle or circuit system

Definitions

  • the invention relates to a powder switch for laser beam build-up welding with powdered filler material for hard-to-weld nickel-based superalloys with a high proportion of intermetallic phase.
  • a rotor of a turbomachine for example a rotor of a gas turbine or steam turbine, has a rotor body ⁇ base and several mounted on the rotor body
  • Blades At least the blade tip is made of hard-to-weld nickel-base superalloys. Each blade has a blade root and a blade ⁇ blade and a tip and is mounted with the blade root in a corresponding recess of the rotor body.
  • cooling is often insufficient, especially at the blade tip.
  • a tempera ⁇ turunter Kunststoff approximately from 100 ° Celsius present. Therefore, in the region of the blade tip, a comparison occurs by the thermal ⁇ so as mechanical stress, in particular by a so-called running-in mating sealing surfaces frequently wear on. Cracking on the blade tip is the result. So far, the worn and / or torn region in the region of the blade tip was mechanically removed locally and restored by build-up welding with a filler material. However, this is very costly and time consuming. A longer life of a blade or
  • Blade tip is therefore desirable.
  • Other H disclosebau ⁇ parts are just exposed at their edges by the high tempera ⁇ ren extreme loads.
  • laser rastering process promising results have been achieved so far for laser-beam build-up welding of hard-to-weld nickel-base superalloys with a high proportion of intermetallic phase.
  • This will be a Welding additive powder (flux) admixed with the actual equivalent powdered filler material, pre-placed on the substrate material and remelted similar to the Selective La ⁇ Melting melt (SLM) by means of laser radiation.
  • SLM Selective La ⁇ Melting melt
  • a powder scarf ⁇ ters comprising: - a mixing chamber for receiving a powder and / or a welding additive, in particular a flux,
  • a first conveying device for guiding the powder with a first inlet and a first outlet and a second conveying device with a second inlet and a second outlet for guiding the welding additive, in particular the flux,
  • a first admixing channel which connects the first conveying device to the mixing chamber to the
  • the invention relates to laser beam buildup welding with powdered filler material for hard-to-weld nickel-based superalloys with a high proportion of intermetallic phase ⁇ ⁇ (eg Alloy 247) with the use of welding filler metal. set powder, in particular flux. So far, the
  • the first inlet of the first conveyor is connected to a first reservoir for powder.
  • the second inlet of the second conveyor tion with a second reservoir for the welding additive, in particular flux, connected.
  • the connector may be a simple tube.
  • the reservoirs can be equipped with pumps which pump the powder or the welding additive to the inlets and the mixing channels.
  • the first and the second conveyor can be driven separately, so that at least the powder and the welding means, in particular ⁇ sondere the flux zuei- in an arbitrary ratio can be mixed Nander.
  • the first admixing channel is arranged between the first inlet and the first outlet.
  • the second admixing channel between second inlet and second outlet can be arranged.
  • the first as well as the second admixing channel may be a simple tube which is arranged running obliquely downward into the mixing chamber.
  • the first outlet is connected to the first collecting container, for collecting the powder not supplied to the mixing chamber.
  • the second outlet is connected to the second collecting container, for collecting the non-mixing chamber supplied Sch spazusatz- means, in particular the flux.
  • the unused powder mass flow can in each case be introduced into a respectively provided collecting container and thus reused.
  • the collecting container can be connected directly to the reservoir.
  • the collecting container can also be only a pipe or hose through which the powder or welding additive is transported directly to the respective Vorratsbe ⁇ container.
  • the mixing chamber has at least one means for Mi ⁇ rule of the powder and / or the welding means, in particular ⁇ sondere of the flux. This can cause an improvement of the mixture.
  • the agent may be considered as Chamber attached blades and / or projections and / or other mixing elements to be configured. The agent can thereby be ⁇ placed on the mixing chamber inside eg added. Also, the agent may be mounted in the mixing chamber or agitator effect a controlled from outside Be ⁇ movement of the mixing chamber.
  • the mixing chamber outlet is connected to an application nozzle, for applying the from
  • a power source for generating a heat input zone on the substrate material is seen above and the mixing chamber outlet with a welding nozzle ver ⁇ inhibited for applying from the mixing chamber discharged powder and / or welding means, in particular the flux on a substrate material, wherein the welding in addition, the energy source has, for generating and supplying the energy, in particular a laser radiation.
  • a laser radiation may be parallel to the welding thereby, that the radiation hits the Wesent ⁇ union perpendicular to the substrate material.
  • the powder comprises a nickel-base superalloy. This is mainly used for high-temperature components.
  • FIG. 1 shows a powder switch according to the invention.
  • a fast powder switch 1 for laser beam buildup welding of nickel base superalloy and flux.
  • the switch powder on at least a mixing chamber 2 for receiving a powder, in particular ⁇ sondere a nickel-base superalloy powder 3 and a flux.
  • the powder switch 1 comprises a first conveyor 5 for guiding the nickel-base Superle ⁇ government powder 3 with a first inlet 6 and a first outlet 7 and a second conveyor 8 with a second inlet 9 and a second outlet 10 for guiding the flux 4.
  • the powder switch 1 comprises a first admixing channel 11, which connects the first conveyor 5 with the mixing chamber 2 for feeding the powder 3 into the mixing chamber 2 and a second admixing channel 12, which connects the second conveyor 8 with the mixing chamber 2 for feeding the flux 4 in The mixing chamber 2.
  • the first 11 and the second 12 mixing channel can be arranged obliquely downwards leading to the mixing chamber 2.
  • the conveying devices 5, 8 as well as the admixing channels 11, 12 can be designed as simple tubes.
  • the powder switch 1 also comprises a Mischsch- passage 15 for discharging of water present in the mixing chamber 2 powder 3 and / or flux 4.
  • the first A ⁇ run 6 of the first conveyor 5 is provided with a first pre-storage container 13 for the nickel- Superalloy powder 3 connected. This connection can be made for example via a simple hose.
  • the second inlet 9 of the second conveyor 8 is connected to a second reservoir 14 for flux 4.
  • nickel-base superalloy 3 and flux 4 are conveyed to the powder switch 1 at the same time and Kings ⁇ NEN where necessary, individually or coupled into a mixed chamber 2. Also, the reservoir 13,14 but also be controlled separately. From the mixing chamber 2, the mixture located in the mixing chamber 2 is conveyed to the substrate material 30, where it is either directly welded onto a powder mixture as a powder mixture or pre-placed in layers and remelted.
  • the mixing chamber outlet 15 with egg ⁇ ner application nozzle 16, through which also the laser radiation 18 is to be performed is connected, for applying the discharged from the mixing chamber 2 powder and / or flux 30 on the substrate material due to the lower density of the flux floats during the remelting on the me ⁇ metallic molten bath, so that it can be easily removed after the remelting process before a new powder ⁇ is applied layer.
  • Controlled cooling conditions for the solidification of the nickel-base superalloy 3 result from this process control.
  • a large penetration depth of the electrons in the respective powder storage layer results, which is why larger layer thicknesses can be remelted than in other known generative processes, such as, for example, selective laser sintering (US Pat. SLS).

Abstract

The invention relates to a powder switch (1) for mixing, comprising: - a mixing chamber (2) for receiving a powder and/or a welding additive, in particular a fluxing agent (4), - a first conveying device (5) for guiding the powder, having a first inlet (6) and a first outlet (7), and a second conveying device (8) for guiding the welding additive, in particular the fluxing agent (4), having a second inlet (9) and a second outlet (10), - a first adding channel (11), which connects the first conveying device (5) to the mixing chamber (2) in order to feed the powder into the mixing chamber (2), - a second adding channel (12), which connects the second conveying device (8) to the mixing chamber (2) in order to feed the welding additive, in particular the fluxing agent (4), into the mixing chamber (2), and - a mixing chamber outlet (15) for letting the powder and/or welding additive, in particular the fluxing agent (4), present in the mixing chamber (2) out.

Description

Beschreibung description
Pulverschalter zum Mischen Die Erfindung betrifft einen Pulverschalter für das Laserstrahl-Auftragschweißen mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff für schwer schweißbare Nickelbasis-Superlegierungen mit großem Anteil an intermetallischer Phase. Ein Rotor einer Strömungsmaschine, so zum Beispiel ein Rotor einer Gasturbine oder Dampfturbine, verfügt über einen Rotor¬ grundkörper sowie mehrere am Rotorgrundkörper montierte The invention relates to a powder switch for laser beam build-up welding with powdered filler material for hard-to-weld nickel-based superalloys with a high proportion of intermetallic phase. A rotor of a turbomachine, for example a rotor of a gas turbine or steam turbine, has a rotor body ¬ base and several mounted on the rotor body
Schaufeln. Dabei wird zumindest die Schaufelspitze aus schwer schweißbaren Nickelbasis-Superlegierungen hergestellt. Jede Schaufel verfügt über einen Schaufelfuß sowie ein Schaufel¬ blatt und eine Spitze und ist mit dem Schaufelfuß in einer entsprechenden Ausnehmung des Rotorgrundkörpers montiert. Aufgrund der hohen Temperaturen in einer Gasturbine ist die Kühlung jedoch oftmals gerade an der Schaufelspitze nicht ausreichend. Besonders an der Schaufelspitze ist ein Tempera¬ turunterschied in etwa von 100° Celsius vorhanden. Daher tritt im Bereich der Schaufelspitze durch die thermische so¬ wie mechanische Beanspruchung, hier insbesondere durch ein Einlaufen in sogenannte Gegendichtflachen, häufig ein Ver- schleiß auf. Rissbildung an der Schaufelspitze ist die Folge. Bisher wurde die verschlissene und/oder mit Rissen behaftete Region im Bereich der Schaufelspitze mechanisch lokal abgetragen und durch ein Auftragsschweißen mit einem Zusatzwerkstoff wieder hergestellt. Dies ist jedoch sehr kosten- und zeitintensiv. Eine längere Lebensdauer einer Schaufel bzw.Blades. At least the blade tip is made of hard-to-weld nickel-base superalloys. Each blade has a blade root and a blade ¬ blade and a tip and is mounted with the blade root in a corresponding recess of the rotor body. However, due to the high temperatures in a gas turbine, cooling is often insufficient, especially at the blade tip. Especially at the blade tip is a tempera ¬ turunterschied approximately from 100 ° Celsius present. Therefore, in the region of the blade tip, a comparison occurs by the thermal ¬ so as mechanical stress, in particular by a so-called running-in mating sealing surfaces frequently wear on. Cracking on the blade tip is the result. So far, the worn and / or torn region in the region of the blade tip was mechanically removed locally and restored by build-up welding with a filler material. However, this is very costly and time consuming. A longer life of a blade or
Schaufelspitze ist daher wünschenswert. Auch andere Heißbau¬ teile sind gerade an ihren Rändern durch die hohen Temperatu¬ ren extremen Belastungen ausgesetzt. Beim sogenannten Laser Rastering Process wurden bisher vielversprechende Ergebnisse zum Laserstrahl-Auftragsschweißen von schwer schweißbaren Nickelbasis-Superlegierungen mit großem Anteil an intermetallischer Phase erzielt. Dazu wird ein Schweißzusatzpulver (Flussmittel) dem eigentlichen artgleichen pulverförmigen Zusatzwerkstoff beigemischt, auf dem Substratwerkstoff vorplatziert und ähnlich dem Selective La¬ ser Melting (SLM) mittels Laserstrahlung umgeschmolzen. Blade tip is therefore desirable. Other Heißbau ¬ parts are just exposed at their edges by the high tempera ¬ ren extreme loads. In the so-called laser rastering process promising results have been achieved so far for laser-beam build-up welding of hard-to-weld nickel-base superalloys with a high proportion of intermetallic phase. This will be a Welding additive powder (flux) admixed with the actual equivalent powdered filler material, pre-placed on the substrate material and remelted similar to the Selective La ¬ Melting melt (SLM) by means of laser radiation.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine erste Auf¬ gabe der vorliegenden Erfindung einen Pulverschalter zum Mischen von Pulver mit Flussmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem Bauteile aus einer Nickel-Basislegierung schnell generiert werden können. Starting from this prior art it is a first on ¬ administration of the present invention to provide a powder switches for mixing powder with flux of the type mentioned, can be generated quickly with the components of a nickel-based alloy.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Angabe eines Pulverschal¬ ters umfassend: - eine Mischkammer zur Aufnahme eines Pulvers und/oder eines Schweißzusatzmittels, insbesondere eines Flussmittels, The object is achieved by specifying a powder scarf ¬ ters comprising: - a mixing chamber for receiving a powder and / or a welding additive, in particular a flux,
- eine erste Fördereinrichtung zum Führen des Pulvers mit einem ersten Einlauf und einem ersten Auslauf sowie eine zweiten Fördereinrichtung mit einem zweiten Einlauf und einem zweiten Auslauf zum Führen des Schweißzusatzmittels, insbesondere des Flussmittels ,  a first conveying device for guiding the powder with a first inlet and a first outlet and a second conveying device with a second inlet and a second outlet for guiding the welding additive, in particular the flux,
- einen ersten Zumischkanal , welcher die erste För- dereinrichtung mit der Mischkammer verbindet zum a first admixing channel, which connects the first conveying device to the mixing chamber to the
Zuführen des Pulvers in die Mischkammer,Feeding the powder into the mixing chamber,
- einen zweiten Zumischkanal, welcher die zweite För¬ dereinrichtung mit der Mischkammer verbindet, zum Zuführen des Schweißzusatzmittels, insbesondere des Flussmittels in die Mischkammer, - a second admixing channel which connects the second För ¬ dereinrichtung with the mixing chamber, for feeding the welding means, in particular of the flux into the mixing chamber,
- einen Mischkammerauslass , zum Auslassen des in der Mischkammer vorhandenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, insbesondere Flussmittels. Die Erfindung betrifft das Laserstrahl-Auftragschweißen mit pulverförmigem Zusatzwerkstoff für schwer schweißbare Nickel- basis-Superlegierungen mit großem Anteil an intermetallischer Phase γλ (z.B. Alloy 247) unter der Verwendung von Schweißzu- satzpulver, insbesondere Flussmittel. Bisher wird dem a mixing chamber outlet, for discharging the powder present in the mixing chamber and / or welding additive, in particular flux. The invention relates to laser beam buildup welding with powdered filler material for hard-to-weld nickel-based superalloys with a high proportion of intermetallic phase γ λ (eg Alloy 247) with the use of welding filler metal. set powder, in particular flux. So far, the
Schweißzusatzpulver ein eigentlich artgleicher pulvertörmiger Werkstoff beigemischt, auf dem Substratwerkstoff d.h., insbe¬ sondere der Werkstückoberfläche, vorplatziert und ähnlich dem Selective Laser Melting (SLM) mittels Laserstrahlung umgeschmolzen. Ein schneller Pulverschalter wird für einen solchen Prozess nicht eingesetzt. Vorgeschlagen wird daher ein Laserstrahl-Auftragschweißen von Nickelbasis-Superlegierung und Flussmittel unter Verwendung eines schnellen Pulverschal- ters . Dabei werden jeweils ein Pulver, vorzugsweise Nickelba¬ sis-Superlegierung und Schweißzusatzpulver, vorzugsweise Flussmittel, zu einem Pulverschalter gleichzeitig gefördert und können dort bedarfsweise einzeln oder gekoppelt in eine Mischkammer gefördert werden. Von der Mischkammer aus wird der Zusatzwerkstoff zur Bearbeitungsstelle gefördert und dort entweder als Pulvergemisch direkt auftraggeschweißt oder la¬ genweise vorplatziert und umgeschmolzen. Aufgrund der gerin¬ geren Dichte schwimmt das Flussmittel während des Umschmel- zens auf dem metallischen Schmelzbad auf, so dass es nach dem Umschmelzprozess problemlos entfernt werden kann, bevor eine neue Pulverlage aufgetragen wird. Durch diese Prozessführung ergeben sich kontrollierte Abkühlbedingungen für die Erstarrung der Nickel-Basislegierung. Zudem ergeben sich große Eindringtiefen der Elektronen in die jeweiligen Pulverlagen, weshalb sich größere Schichtdicken als bei anderen bekannten generativen Verfahren umschmelzen lassen, wie beispielsweise beim selektiven Lasersintern (SLS) . Mit dem erfindungsgemäßen Pulverschalter sind kurze Fertigungszyklen realisierbar. Zudem lässt sich die Mischung der beiden Werkstoffe einfach re- alisieren. Welding filler powder admixed an actually similar powdered material, on the substrate material ie, in particular ¬ special of the workpiece surface, pre-placed and similar to the Selective Laser Melting (SLM) remelted by laser radiation. A fast powder switch is not used for such a process. Therefore, laser beam cladding of nickel base superalloy and flux is proposed using a fast powder switch. Here are respectively a powder, preferably Nick Elba ¬ sis superalloy and filler metal powder, preferably flux, fed to a powder switches simultaneously, where they can, if necessary, separately or coupled are conveyed into a mixing chamber. From the mixing chamber of the filler material is conveyed to the processing site and there either directly as a powder mixture contract welded or la ¬ geneweise pre-placed and remelted. Due to the coagulating ¬ Geren density, the flux floats during the remelting zen on the metallic melt, so that it can be easily removed after the remelting process, before a new powder layer is applied. This process results in controlled cooling conditions for the solidification of the nickel-based alloy. In addition, large penetration depths of the electrons into the respective powder layers result, which is why larger layer thicknesses than in other known generative processes can be remelted, as for example in selective laser sintering (SLS). With the powder switch according to the invention short production cycles can be realized. In addition, the mixture of the two materials can be realized easily.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden kön¬ nen, um weitere Vorteile zu erzielen. In the dependent claims further advantageous measures are listed, which are combined with each other Kings ¬ nen to obtain further advantages.
Bevorzugt ist der erste Einlauf der ersten Fördereinrichtung mit einem ersten Vorratsbehälter für Pulver verbunden. Auch ist bevorzugt der zweite Einlauf der zweiten Fördereinrich- tung mit einem zweiten Vorratsbehälter für das Schweißzusatzmittel, insbesondere Flussmittel, verbunden. Dabei kann das Verbindungsstück ein einfacher Schlauch sein. Die Vorratsbehälter können mit Pumpen ausgestattet sein, welche das Pulver bzw. das Schweißzusatzmittel zu den Einläufen und den Zu- mischkanälen pumpen. Vorzugsweise sind dabei die erste und die zweite Fördereinrichtung separat ansteuerbar, so dass sich zumindest das Pulver und das Schweißzusatzmittel, insbe¬ sondere das Flussmittel, in einem beliebigen Verhältnis zuei- nander mischen lassen. Preferably, the first inlet of the first conveyor is connected to a first reservoir for powder. Also preferred is the second inlet of the second conveyor tion with a second reservoir for the welding additive, in particular flux, connected. In this case, the connector may be a simple tube. The reservoirs can be equipped with pumps which pump the powder or the welding additive to the inlets and the mixing channels. Preferably, the first and the second conveyor can be driven separately, so that at least the powder and the welding means, in particular ¬ sondere the flux zuei- in an arbitrary ratio can be mixed Nander.
In besonderer Ausgestaltung ist der erste Zumischkanal zwischen erstem Einlauf und erstem Auslauf angeordnet. Auch kann der zweite Zumischkanal zwischen zweitem Einlauf und zweitem Auslauf angeordnet sein. Dabei kann es sich bei dem ersten als auch bei dem zweiten Zumischkanal um ein einfaches Rohr handeln, welches schräg nach unten in die Mischkammer verlaufend angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung ist der erste Auslauf mit dem ersten Auffangbehälter verbunden, zum Aufsammeln des nicht der Mischkammer zugeführten Pulvers. Zudem ist der zweite Auslauf mit dem zweiten Auffangbehälter verbunden, zum Aufsammeln des nicht der Mischkammer zugeführten Schweißzusatz- mittels, insbesondere des Flussmittels. D.h. bei Verwendung des erfindungsgemäßen schnellen Pulverschalters kann zudem der jeweils nicht genutzte Pulvermassenstrom in einen jeweils dafür vorgesehenen Auffangbehälter eingeleitet und somit wiederverwendet werden. Der Auffangbehälter kann direkt mit dem Vorratsbehälter verbunden sein. Auch kann der Auffangbehälter auch nur ein Rohr bzw. Schlauch sein, durch den das Pulver bzw. Schweißzusatzmittel direkt zu dem jeweiligen Vorratsbe¬ hälter transportiert wird. Bevorzugt weist die Mischkammer zumindest ein Mittel zum Mi¬ schen des Pulvers und/oder des Schweißzusatzmittels, insbe¬ sondere des Flussmittels auf. Dies kann eine Verbesserung der Mischung hervorrufen. Dabei kann das Mittel als in der Misch- kammer angebrachte Schaufeln und/oder Vorsprünge und/oder sonstige Vermischungselemente ausgestaltet sein. Das Mittel kann dabei an der Mischkammerinnenseite z.B. versetzt ange¬ bracht werden. Auch kann das Mittel ein in der Mischkammer angebrachtes Rührwerk sein oder eine von außen gesteuerte Be¬ wegung der Mischkammer bewirken. In a particular embodiment, the first admixing channel is arranged between the first inlet and the first outlet. Also, the second admixing channel between second inlet and second outlet can be arranged. In this case, the first as well as the second admixing channel may be a simple tube which is arranged running obliquely downward into the mixing chamber. In a preferred embodiment, the first outlet is connected to the first collecting container, for collecting the powder not supplied to the mixing chamber. In addition, the second outlet is connected to the second collecting container, for collecting the non-mixing chamber supplied Schweißzusatz- means, in particular the flux. In other words, when using the fast powder switch according to the invention, in each case the unused powder mass flow can in each case be introduced into a respectively provided collecting container and thus reused. The collecting container can be connected directly to the reservoir. Also, the collecting container can also be only a pipe or hose through which the powder or welding additive is transported directly to the respective Vorratsbe ¬ container. Preferably the mixing chamber has at least one means for Mi ¬ rule of the powder and / or the welding means, in particular ¬ sondere of the flux. This can cause an improvement of the mixture. The agent may be considered as Chamber attached blades and / or projections and / or other mixing elements to be configured. The agent can thereby be ¬ placed on the mixing chamber inside eg added. Also, the agent may be mounted in the mixing chamber or agitator effect a controlled from outside Be ¬ movement of the mixing chamber.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Mischkammerauslass mit einer Auftragsdüse verbunden, zum Auftragen des aus der In a preferred embodiment, the mixing chamber outlet is connected to an application nozzle, for applying the from
Mischkammer ausgelassenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, insbesondere Flussmittels auf einem Substratwerkstoff. Mixing chamber of discharged powder and / or welding additive, in particular flux on a substrate material.
In bevorzugter Ausgestaltung ist eine Energiequelle zum Erzeugen einer Wärmeeintragszone auf dem Substratwerkstoff vor- gesehen und der Mischkammerauslass mit einer Schweißdüse ver¬ bunden, zum Auftragen aus der Mischkammer ausgelassenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, insbesondere Flussmittels auf einem Substratwerkstoff, wobei die Schweißdüse zudem die Energiequelle aufweist, zur Erzeugung und Zufuhr der Energie, insbesondere einer Laserstrahlung. Dabei kann die Energie¬ quelle ein Laser sein. Die Laserstrahlung kann dabei parallel zu der Schweißdüse sein, d.h. die Strahlung trifft im Wesent¬ lichen senkrecht auf den Substratwerkstoff. Bevorzugt umfasst das Pulver eine Nickelbasis-Superlegierung . Diese kommt vor allem bei Hochtemperaturbauteilen zum Einsatz . In a preferred embodiment, a power source for generating a heat input zone on the substrate material is seen above and the mixing chamber outlet with a welding nozzle ver ¬ inhibited for applying from the mixing chamber discharged powder and / or welding means, in particular the flux on a substrate material, wherein the welding in addition, the energy source has, for generating and supplying the energy, in particular a laser radiation. It can be a laser energy source ¬. The laser radiation may be parallel to the welding thereby, that the radiation hits the Wesent ¬ union perpendicular to the substrate material. Preferably, the powder comprises a nickel-base superalloy. This is mainly used for high-temperature components.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Figur. Darin zeigt schema¬ tisch: Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figure. In this shows schematically ¬ table:
FIG 1: einen erfindungsgemäßen Pulverschalter. 1 shows a powder switch according to the invention.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge- schränkt. Variationen hiervon können vom Fachmann abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert wird, zu verlassen. Erfindungsgemäß wird für das Laserstrahl-Auftragschweißen von Nickelbasis-Superlegierung und Flussmittel ein schneller Pulverschalter 1 offenbart. Dabei weist der Pulverschalter 1 zumindest eine Mischkammer 2 zur Aufnahme eines Pulvers, insbe¬ sondere eines Nickelbasis-Superlegierungspulvers 3 und eines Flussmittels 4 auf. Zudem umfasst der Pulverschalter 1 eine erste Fördereinrichtung 5 zum Führen des Nickelbasis-Superle¬ gierungspulvers 3 mit einem ersten Einlauf 6 und einem ersten Auslauf 7 sowie einer zweiten Fördereinrichtung 8 mit einem zweiten Einlauf 9 und einem zweiten Auslauf 10 zum Führen des Flussmittels 4. Zudem umfasst der Pulverschalter 1 einen ersten Zumischkanal 11, welcher die erste Fördereinrichtung 5 mit der Mischkammer 2 verbindet zum Zuführen des Pulvers 3 in die Mischkammer 2 sowie einen zweiten Zumischkanal 12, welcher die zweite Fördereinrichtung 8 mit der Mischkammer 2 verbindet zum Zuführen des Flussmittels 4 in die Mischkammer 2. Dabei können der erste 11 und der zweite 12 Zumischkanal schräg nach unten führend an der Mischkammer 2 angeordnet sein. Die Fördereinrichtungen 5,8 als auch die Zumischkanale 11,12 können als einfache Rohre ausgestaltet sein. Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples. limits. Variations thereof may be derived by those skilled in the art without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. In accordance with the invention, a fast powder switch 1 is disclosed for laser beam buildup welding of nickel base superalloy and flux. In this case 1, the switch powder on at least a mixing chamber 2 for receiving a powder, in particular ¬ sondere a nickel-base superalloy powder 3 and a flux. 4 In addition, the powder switch 1 comprises a first conveyor 5 for guiding the nickel-base Superle ¬ government powder 3 with a first inlet 6 and a first outlet 7 and a second conveyor 8 with a second inlet 9 and a second outlet 10 for guiding the flux 4. In addition the powder switch 1 comprises a first admixing channel 11, which connects the first conveyor 5 with the mixing chamber 2 for feeding the powder 3 into the mixing chamber 2 and a second admixing channel 12, which connects the second conveyor 8 with the mixing chamber 2 for feeding the flux 4 in The mixing chamber 2. In this case, the first 11 and the second 12 mixing channel can be arranged obliquely downwards leading to the mixing chamber 2. The conveying devices 5, 8 as well as the admixing channels 11, 12 can be designed as simple tubes.
Zudem umfasst der Pulverschalter 1 noch einen Mischkammeraus- lass 15 zum Auslassen des in der Mischkammer 2 vorhandenen Pulvers 3 und/oder Flussmittels 4. Dabei ist der erste Ein¬ lauf 6 der ersten Fördereinrichtung 5 mit einem ersten Vor- ratsbehälter 13 für das Nickelbasis-Superlegierungspulver 3 verbunden. Dieses Verbinden kann beispielsweise über einen einfachen Schlauch erfolgen. Zudem ist der der zweite Einlauf 9 der zweiten Fördereinrichtung 8 mit einem zweiten Vorratsbehälter 14 für Flussmittel 4 verbunden. In addition, the powder switch 1 also comprises a Mischkammeraus- passage 15 for discharging of water present in the mixing chamber 2 powder 3 and / or flux 4. Here, the first A ¬ run 6 of the first conveyor 5 is provided with a first pre-storage container 13 for the nickel- Superalloy powder 3 connected. This connection can be made for example via a simple hose. In addition, the second inlet 9 of the second conveyor 8 is connected to a second reservoir 14 for flux 4.
Dabei werden jeweils Nickelbasis-Superlegierung 3 und Flussmittel 4 zum Pulverschalter 1 gleichzeitig gefördert und kön¬ nen dort bedarfsweise einzeln oder gekoppelt in eine Misch- kammer 2 gefördert werden. Auch können die Vorratsbehälter 13,14 aber auch separat ansteuerbar sein. Von der Mischkammer 2 aus wird das in der Mischkammer 2 befindliche Gemisch zum Substratwerkstoff 30 gefördert und dort entweder als Pulver- gemisch direkt auftraggeschweißt oder lagenweise vorplatziert und umgeschmolzen. Dazu ist der Mischkammerauslass 15 mit ei¬ ner Auftragsdüse 16, durch welche zudem auch die Laserstrahlung 18 geführt werden kann, verbunden, zum Auftragen des aus der Mischkammer 2 ausgelassenen Pulvers und/oder Flussmittels auf dem Substratwerkstoff 30. Aufgrund der geringeren Dichte schwimmt das Flussmittel während des Umschmelzens auf dem me¬ tallischen Schmelzbad auf, so dass es nach dem Umschmelzpro- zess problemlos entfernt werden kann, bevor eine neue Pulver¬ lage aufgetragen wird. Durch diese Prozessführung ergeben sich kontrollierte Abkühlbedingungen für die Erstarrung der Nickelbasis-Superlegierung 3. Zudem ergibt sich eine große Eindringtiefe der Elektronen in der jeweiligen Pulverlagerschicht, weshalb sich größere Schichtdicken als bei anderen bekannten generativen Verfahren umschmelzen lassen, wie bei- spielsweise beim selektiven Lasersintern (SLS) . In each case nickel-base superalloy 3 and flux 4 are conveyed to the powder switch 1 at the same time and Kings ¬ NEN where necessary, individually or coupled into a mixed chamber 2. Also, the reservoir 13,14 but also be controlled separately. From the mixing chamber 2, the mixture located in the mixing chamber 2 is conveyed to the substrate material 30, where it is either directly welded onto a powder mixture as a powder mixture or pre-placed in layers and remelted. For this purpose the mixing chamber outlet 15 with egg ¬ ner application nozzle 16, through which also the laser radiation 18 is to be performed is connected, for applying the discharged from the mixing chamber 2 powder and / or flux 30 on the substrate material due to the lower density of the flux floats during the remelting on the me ¬ metallic molten bath, so that it can be easily removed after the remelting process before a new powder ¬ is applied layer. Controlled cooling conditions for the solidification of the nickel-base superalloy 3 result from this process control. In addition, a large penetration depth of the electrons in the respective powder storage layer results, which is why larger layer thicknesses can be remelted than in other known generative processes, such as, for example, selective laser sintering (US Pat. SLS).
Bei Verwendung eines schnellen Pulverschalters 1 kann zudem der jeweils nicht genutzte Pulvermassenstrom aus dem jeweili¬ gen Auslass 7, 10 wieder austreten in den jeweils dafür vor- gesehenen Vorratsbehälter 13,14 eingeleitet und somit wiederverwendet werden. When using a fast powder switch 1 also can the respectively unused powder mass flow from the jeweili ¬ gen outlet 7, 10 exit again in each case for pre- viewed reservoir 13,14 initiated and thus be reused.
Beim Laserstrahl-Auftragschweißen mit einem erfindungsgemäßen schnellen Pulverschalter kann zwischen mindestens zwei Pul- vermassenströmen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung schnell hin- und her geschalten werden, so dass in einer Mischkammer 2 eine gewünschte Mischung an Nickelbasis- Superlegierung 3 und Flussmittel 4 zusammengestellt werden kann. Zudem könnte lagenweise Nickelbasis-Superlegierung 3 und Flussmittel 4 übereinander vorplatziert werden und in ei¬ nem abschließenden Prozess umgeschmolzen werden. Erfindungsgemäß ergibt sich somit eine Einsparung von Materi¬ al als auch eine Verkleinerung der Ausschusszahlen bei Service-Bauteilen. Ein Anwendungsbeispiel wäre z.B. die Beschichtungsreparatur einer Schaufelspitze (Tip) mit Kronenboden einer Laufschau¬ felreihe (nicht gezeigt) . So könnten die Randbereiche mit ei¬ ner kleinen Auftragsrate direkt mit hoher Konturgenauigkeit die Füllung mit einem vorplatzierten Pulver und hoher Auf- tragsrate geschweißt werden. In the case of laser beam buildup welding with a fast powder switch according to the invention, it is possible to rapidly switch back and forth between at least two powder mass flows of different chemical composition so that a desired mixture of nickel-base superalloy 3 and flux 4 can be assembled in a mixing chamber 2. In addition, layer by layer nickel-base superalloy 3 and flux 4 could be pre-placed one above the other and are remelted in ei ¬ nem final process. According to the invention thus results in a saving of Materi ¬ al as well as a reduction in the number of rejects in service components. An example of application would for example, the coating repair a blade tip (tip) with crown bottom of a drive acting ¬ felreihe (not shown). So the border areas, the filling with a pre-placed powder and high deposition rate could be welded with ei ¬ In a little application rate directly with high contour accuracy.

Claims
Pulverschalter (1) umfassend: Powder switch (1) comprising:
eine Mischkammer (2) zur Aufnahme eines Pulvers und/oder eines Schweißzusatzmittels, insbesondere eines Flussmit¬ tels a mixing chamber (2) for holding a powder and/or a welding filler, in particular a flux
(4), (4),
eine erste Fördereinrichtung a first funding facility
(5) zum Führen des Pulvers mit einem ersten Einlauf (5) for feeding the powder with a first inlet
(6) und einem ersten Auslauf (6) and a first outlet
(7) sowie eine zweite Fördereinrichtung (7) and a second conveyor device
(8) mit einem zweiten Einlauf (8) with a second enema
(9) und einem zweiten Auslauf (9) and a second outlet
(10) zum Führen des Schweißzusatzmittels, insbesondere des Flussmittels (4), einen ersten Zumischkanal (11), welcher die erste Förder¬ einrichtung (5) mit der Mischkammer (2) verbindet zum Zuführen des Pulvers in die Mischkammer (2), (10) for guiding the welding filler material, in particular the flux (4), a first admixing channel (11), which connects the first conveying device (5) to the mixing chamber (2) for feeding the powder into the mixing chamber (2),
einen zweiten Zumischkanal (12), welcher die zweite Fördereinrichtung (8) mit der Mischkammer (2) verbindet zum Zuführen des Schweißzusatzmittels, insbesondere des a second admixing channel (12), which connects the second conveying device (8) to the mixing chamber (2) for supplying the welding filler material, in particular the
Flussmittels (4) in die Mischkammer (2), flux (4) into the mixing chamber (2),
einen Mischkammerauslass (15), zum Auslassen des in der Mischkammer (2) vorhandenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, insbesondere Flussmittels (4). a mixing chamber outlet (15), for discharging the powder and/or welding filler material, in particular flux (4), present in the mixing chamber (2).
Pulverschalter (1) nach Anspruch 1, Powder switch (1) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der erste Einlauf (6) der ersten Fördereinrichtung (5) mit einem ersten Vorratsbehälter (13) für Pulver verbunden ist. This means that the first inlet (6) of the first conveyor device (5) is connected to a first storage container (13) for powder.
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Einlauf (9) der zweiten Fördereinrichtung (8) mit einem zweiten Vorratsbehälter (14) für Schweißzusatzmittel, insbesondere Flussmittel (4), verbunden ist. This means that the second inlet (9) of the second conveyor device (8) is connected to a second storage container (14) for welding consumables, in particular flux (4).
Pulverschalter (1) nach den vorhergehenden Ansprüchen 2 und 3 , Powder switch (1) according to the preceding claims 2 and 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die erste Fördereinrichtung (5) und die zweite Fördereinrichtung (8) separat ansteuerbar sind, so dass sich die zumindest das Pulver und das Schweißzusatzmittel, insbe¬ sondere das Flussmittel (4) in einem beliebigen Verhält¬ nis zueinander mischen lassen. characterized in that the first conveyor device (5) and the second conveyor device (8) can be controlled separately, so that at least the powder and the welding filler material, in particular the flux (4), can be mixed with one another in any ratio .
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der erste Zumischkanal This is the first mixing channel
(11) zwischen erstem Einlauf (6) und erstem Auslauf (7) angeordnet ist. (11) is arranged between the first inlet (6) and the first outlet (7).
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Zumischkanal this is marked by the second mixing channel
(12) zwischen zweitem Einlauf (9) und zweitem Auslauf (10) angeordnet ist. (12) is arranged between the second inlet (9) and second outlet (10).
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der erste Auslauf (7) mit dem ersten Auffangbehälter (13) verbunden ist, zum Aufsammeln des nicht der Mischkammer (2) zugeführten Pulvers. This means that the first outlet (7) is connected to the first collecting container (13) for collecting the powder that is not fed to the mixing chamber (2).
Pulverschalter (1) nach Anspruch 7, Powder switch (1) according to claim 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der erste Auslauf (7) mit dem ersten Auffangbehälter This is marked by the first outlet (7) with the first collecting container
(13) über einen Schlauch und/oder Rohr verbunden ist. (13) is connected via a hose and/or pipe.
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Auslauf (10) mit dem zweiten Auffangbehälter (14) verbunden ist, zum Aufsammeln des nicht der Mischkammer (2) zugeführten Schweißzusatzmittels, insbesondere Flussmittels (4). Pulverschalter (1) nach Anspruch 9, characterized in that the second outlet (10) is connected to the second collecting container (14) for collecting the welding filler material, in particular flux (4), which is not supplied to the mixing chamber (2). Powder switch (1) according to claim 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der zweite Auslauf (10) mit dem zweiten Auffangbehälter This is marked by the second outlet (10) with the second collecting container
(14) über einen Schlauch und/oder Rohr verbunden ist. (14) is connected via a hose and/or pipe.
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s die Mischkammer (2) zumindest ein Mittel zum Mischen des Pulvers und/oder des Schweißzusatzmittels, insbesondere des Flussmittels (4), aufweist. This means that the mixing chamber (2) has at least one means for mixing the powder and/or the welding filler, in particular the flux (4).
Pulverschalter (1) nach Anspruch 8, Powder switch (1) according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Mittel ein in der Mischkammer (2) angebrachtes Rührwerk ist. This means that the means is an agitator installed in the mixing chamber (2).
Pulverschalter (1) nach Anspruch 8, Powder switch (1) according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Mittel in der Mischkammer (2) angebrachte Schaufeln und/oder Vorsprünge und/oder sonstige Vermischungseiemen te ist. This means that the means in the mixing chamber (2) are blades and/or projections and/or other mixing elements.
Pulverschalter (1) nach Anspruch 8, Powder switch (1) according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Mittel eine von außen gesteuerte Bewegung der Mischkammer (2) bewirkt. This means that the agent causes an externally controlled movement of the mixing chamber (2).
Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Mischkammerauslass this is marked by the mixing chamber outlet
(15) mit einer Auftragsdüse (16) verbunden ist, zum Auftragen des aus der Mischkammer (2) ausgelassenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, ins besondere Flussmittels (4) auf einem Substratwerkstoff (30) . (15) is connected to an application nozzle (16) for applying the powder and/or welding filler released from the mixing chamber (2), in particular flux (4), onto a substrate material (30).
16. Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-14, 16. Powder switch (1) according to one of the preceding claims 1-14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s eine Energiequelle zum Erzeugen einer Wärmeeintragszone auf dem Substratwerkstoff (30) vorgesehen ist und der Mischkammerauslass (15) mit einer Schweißdüse verbunden ist, zum Auftragen aus der Mischkammer (2) ausgelassenen Pulvers und/oder Schweißzusatzmittels, insbesondere This means that an energy source is provided for generating a heat input zone on the substrate material (30) and the mixing chamber outlet (15) is connected to a welding nozzle for applying powder and/or welding filler material released from the mixing chamber (2), in particular
Flussmittel (4) auf einem Substratwerkstoff (30), wobei die Schweißdüse zudem die Energiequelle aufweist, zur Er¬ zeugung und Zufuhr der Energie, insbesondere einer Laserstrahlung (18). Flux (4) on a substrate material (30), the welding nozzle also having the energy source for generating and supplying the energy, in particular a laser radiation (18).
17. Pulverschalter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 17. Powder switch (1) according to one of the preceding claims,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Pulver eine Nickelbasis-Superlegierungen (3) umfasst. This means that the powder comprises a nickel-based superalloy (3).
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