Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Laserbohren, ein entsprechendes Schutzverfahren und ein Bauteil, bei dem ein Füllmaterial in das hohle Bauteil eingebracht wird.

Hochtemperaturbauteile wie Turbinenschaufeln werden im Inne- ren gekühlt, wobei zusätzlich durch Filmkühllöcher Luft oder Heißdampf austritt, um die Oberfläche zusätzlich zu schützen.

Daher müssen in das hohlgegossene Bauteil Durchgangsbohrungen eingebracht werden. Dabei dürfen jedoch die inneren Struktu- ren beim Bohren nicht oder nicht so stark beschädigt werden, wenn der Laserstrahl beim Durchbruch in das Innere des hohlen Bauteils trifft.

Oft wird ein bei Raumtemperatur hartes Material erwärmt, fluidifiziert und unter Druck in den Hohlraum eingeführt.

Dann erfolgt das Laserstrahlen, wobei dann durch einen aufwändigen und langen Ausbrennprozess das Material wieder entfernt werden muss. Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genanntes Problem zu lösen .

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Materialmischung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Ansprüchen 6, 9, und ein Bau- teil nach 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 eine Laserbohrvorrichtung mit einem

Bauteil ,

Figur 2 eine Turbinenschaufel,

Figur 3 eine Liste von Superlegierungen . Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.

In Figur 1 ist nur als ein beispielhaftes hohles Bauteil 1 ein Ausschnitt einer Turbinenschaufel 120, 130 (Fig. 2) aus einer nickel- oder kobaltbasierten Legierung, vorzugsweise gemäß Fig. 3, gezeigt, die einen Hohlraum 10 aufweist.

Durch eine Wand 16 des Hohlraums 10 des Bauteils 1, 120, 130 soll im Bereich 19 insbesondere ein Durchgangsloch 19 (im Folgenden nur beispielhaft erläutert) - gestrichelt angedeutet - erzeugt werden.

Dies erfolgt vorzugsweise durch einen Laser 4 (oder Elektronenkanone) , dessen Strahlen ausgehend von der Oberfläche 7 Material der Wand 16 abtragen. Beim Durchbruch in den Hohl- räum 10 des hohlen Bauteils 1, 120, 130 könnte die innere Struktur 22 im Hohlraum 10 geschädigt werden.

Um das zu verhindern wird eine Materialmischung 13 in den Hohlraum 10 zumindest im Bereich des herzustellenden Durch- gangslochs 19 eingebracht.

Die Materialmischung 13 ist vorzugsweise pulverförmig und weist zumindest auf:

zumindest eine, insbesondere mehrere Aminosäuren,

zumindest ein, insbesondere mehrere Lipide,

zumindest ein, insbesondere mehrere Polysaccharide,

insbesondere Heteropolysaccharide ,

optional : zumindest ein, insbesondere mehrere Salze,

insbesondere Pyruvat und

zumindest ein, insbesondere mehrere Sulfate. Die Materialmischung 13 wird als Schlicker zubereitet, vorzugsweise mit Wasser, und dann vor der Bearbeitung im Bauteil 1, 120, 130 erhitzt, vorzugsweise bei 373K bis 383K erhitzt, insbesondere für 10 Min bis 120 Min, ganz insbesondere für 90 Min, so dass der Schlicker fest wird.

Die zumindest eine Aminosäure weist vorzugsweise zumindest ( Ci ₂ Hi ₈ 0 ₉ ) x auf (x ist eine natürliche Zahl).

Das zumindest eine Saccharid weist vorzugsweise C ₃ H ₆ 0 ₃ ,

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ und/oder C ₆ Hi ₂ 0 ₆ auf .

Das zumindest eine Lipid weist insbesondere C ₄ -i ₈ H ₈ - ₃₆ 0 ₂ auf, insbesondere 13 Triglyceride (4-18 bzw. 8-36 gibt einen

Bereich an) .

Dadurch ergibt sich eine bessere Verarbeitung des Schlickers. Nach der Bearbeitung, insbesondere dem Laserbohren, kann die Materialmischung 13 einfach aus der Schaufel 120, 130 entfernt werden, insbesondere durch Auswaschen oder Auskochen.

Die Materialmischung 13 wirkt als Schutz, so dass bei einem Laserverfahren sowohl das Perkussier- als das Trepanier-Ver- fahren angewendet werden kann, um eine qualitativ hochwertige Bohrung 19 zu erzeugen und um „Recast" zu vermeiden.

Nach dem Herstellen der Löcher 19 kann man die Material- mischung 13 einfach entfernen. Dies kann durch Schütteln und/oder Rütteln unterstützt werden.

So werden auch mäanderförmige Hohlräume 10 leicht zugänglich. Ein Anwendungsfall besteht auch im Wiederöffnen von Löchern in einem Bauteil 1, 120, 130, wenn das Bauteil 1, 120, 130 mit bereits gebohrten Durchgangslöchern beschichtet wird und der Hohlraum 10 ebenfalls geschützt wird. _Λ

Durch die beschriebene Erfindung werden deutliche Einsparungen bei der Laserbohrprozesszeit und bei der Prozessvorbereitung und Nachbereitung realisiert. Zudem steigt die Qualität der Bohrungen, da sowohl Perkussier- als auch Trepanier-Verfahren eingesetzt werden können.

Der Vorteil dabei ist, dass der Innenraum durch Befüllen mit der Materialmischung vollständig befüllt und somit besser geschützt werden kann.

Die Figur 2 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschaufel 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 aufeinander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.

Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel- spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht dargestellt) .

Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .

Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausgestaltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich.

Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau- felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Abströmkante 412 auf. Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise massive 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 Schmiedever- fahren, 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 erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt.

Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprachgebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück besteht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Er- starrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwendigerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbilden, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichtemachen.

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 Korn- grenzen 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 - lOCr- 12A1 - 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 Zr0 ₂ , Y ₂ 0 ₃ -Zr0 ₂ , d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid

und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.

Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht.

Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. 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 Körner zur besseren Thermoschockbestandigkeit 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 Wiederbeschichtung 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 angedeutet) auf.