HERTTER, Manuel (Aubinger Strasse 93A, München, 81247, DE)
JAKIMOV, Andreas (Alte Allee 61, München, 81245, DE)
TEWES, Jochen (Augustenstrasse 53, München, 80333, DE)
SCHNEIDERBANGER, Stefan (Eichenstr. 12, Bergkirchen, 85232, DE)
HERTTER, Manuel (Aubinger Strasse 93A, München, 81247, DE)
JAKIMOV, Andreas (Alte Allee 61, München, 81245, DE)
TEWES, Jochen (Augustenstrasse 53, München, 80333, DE)
| Patentansprüche 1. Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Bauteils, insbesondere im Luftfahrtbereich, mit den folgenden Schritten: Bestrahlen (4) des Bauteils mit einem ersten Pulver; und Beschichten (5) des Bauteils mit einem zweiten Pulver; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulver dieselbe chemische Zusammensetzung aufweist wie das zweite Pulver. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlen (4) mittels Kaltgasspritzens und/oder HVOF-Spritzens erfolgt. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten (5) mittels Kaltgasspritzens und/oder HVOF-Spritzens erfolgt. 4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Pulver für das Bestrahlen eine erste Partikelgröße und das zweite Pulver für das Beschichten eine zweite Partikelgröße aufweist, wobei die erste Partikelgröße von der zweiten Partikelgröße abweicht. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Partikelgröße größer ist als die zweite Partikelgröße. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Partikelgröße größer 40 μιη ist und die zweite Partikelgröße zwischen 5 μηι und 60 μιη beträgt. 7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Pulver als Mischung bereitgestellt (1) und vor dem Bestrahlen und Beschichten in das erste und zweite Pulver getrennt (2) wird. 8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pulver vor dem Beschichten einer Wärmebehandlung unterzogen (3) wird. 9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Pulver eine Nickelbasislegierung, Titanlegierung, Kupferlegierung, Aluminiumlegierung, ein Stahl und/oder ein Lotwerkstoff ist. |
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Bauteils.
Obwohl auf beliebige Bauteile anwendbar, werden die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in Bezug auf Flugzeugtriebwerke näher erläutert. Aus der EP 2 014 415 AI ist ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
Bei dem aus der EP 2 014 415 A1 bekannten Verfahren werden Bauteile eines Flugzeugtriebwerks zunächst mit einem ersten Pulver mit einer ersten chemischen Zusammenset- zung bestrahlt und hiernach mit einem zweiten Pulver mit einer von der ersten chemischen Zusammensetzung abweichenden, zweiten chemischen Zusammensetzung beschichtet. Das Beschichten und das Bestrahlen findet im Wege eines Hochgeschwindigkeitsflammsprit- zens oder Kaltgasspritzens statt. Das Bestrahlen mit dem ersten Pulver führt zum einem Auftauen der Oberfläche des Bauteils, was auch als Aktivieren bezeichnet wird. Die Be- Schichtung haftet gut auf der aufgerauten Oberfläche des Bauteils. Die so gebildete Be- schichtung kann beispielsweise als Verschleißschutzbeschichtung dienen, welche die Lebensdauer des beschichteten Bauteils merklich erhöht.
Bei diesem bekannten Verfahren hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass nach dem Bestrahlen Rückstände des ersten Pulvers auf der Oberfläche des Bauteils verbleiben können, welche als Fehlerstellen für die nachfolgende Beschichtung mit dem zweiten Pulver wirken und somit eine Anbindung der Beschichtung an dem Bauteil schwächen können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Be- . strahlen und Beschichten einer Bauteiloberfläche bereitzustellen, welches die vorgenannten Nachteile zumindest reduziert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Bauteils, insbeson- dere im Luftfahrtbereich, mit den folgenden Schritten bereitgestellt: Bestrahlen des Bauteils mit einem ersten Pulver; und Beschichten des Bauteils mit einem zweiten Pulver; wobei das erste Pulver dieselbe chemische Zusammensetzung aufweist wie das zweite Pulver.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, für das Bestrahlen und das Beschichten jeweils ein Pulver mit derselben chemischen Zusammensetzung zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass somit eine Beschichtung erzeugt werden kann, die frei ist von Strahlmitteleinschlüssen anderen Materials als das der Beschichtung selbst, wodurch ein gutes Anhaften der Beschichtung an der Oberfläche des Bauteils sichergestellt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
"HVOF-Spritzen" steht vorliegend für Hochgeschwindigkeitsflammspritzen (Engl.: High Velocity Oxy-Fuel Spraying).
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Bestrahlen mittels alt- gasspritzens und/oder HVOF-Spritzens. Dadurch wird ein Auftauen der Oberfläche des Bauteils erzielt. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Beschichten mittels Kaltgasspritzens und/oder HVOF-Spritzens. Dadurch kann eine stark an der Oberfläche des Bauteils haftende Beschichtung erzeugt werden.
In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass das erste und zweite Pulver beim Bestrahlen und Beschichten mittels Kaltgasspritzens und/oder HVOF-Spritzens mit hoher Geschwindigkeit, bspw. mit 200 bis 500 Meter pro Sekunde, unter Verwendung eines Trägergases auf die Oberfläche des Bauteils geschossen, dabei aber nicht aufgeschmolzen wird. Da- durch, dass das erste und zweite Pulver beim Spritzen nicht aufgeschmolzen wird, kann eine chemische Veränderung der Zusammensetzung des ersten und zweiten Pulvers sicher vermieden werden. Bevorzugt erfolgt das Bestrahlen und Beschichten mittels derselben Einrichtung, insb. mittels desselben HVOF-Brenners oder derselben Kaltgaspistole.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Pulver für das Bestrahlen eine erste Partikelgröße und das Pulver für das Beschichten eine zweite Partikelgröße auf, wobei die erste Partikelgröße von der zweiten Partikelgröße abweicht. Bevorzugt ist die erste Partikelgröße größer ist als die zweite Partikelgröße. Weiter bevorzugt ist die erste Partikelgröße größer 40 μπι und beträgt die zweite Partikelgröße zwischen 5 μηι und
60 μηι. Für das Beschichten werden kleine Partikel benötigt, während für das Bestrahlen große Partikel zu bevorzugen sind.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das erste und zweite Pulver als Mischung bereitgestellt und vor dem Bestrahlen und Beschichten in das erste und zweite Pulver getrennt. Dies ist vor dem Hintergrund vorteilhaft, dass das Pulver naturgemäß als Mischung von Partikeln mit unterschiedlichen Größen angeliefert bzw. bereitgestellt wird. Trennt man nun diese Pulvermischung in das erste und zweite Pulver mit den großen bzw. kleinen Partikelgrößen, kann vorteilhaft die gesamte Pulvermischung verwendet wer- den, ohne dass nennenswerte Abfälle entstehen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das zweite Pulver vor dem Beschichten einer Wärmebehandlung unterzogen. Dadurch können selbst spröde Metalle sowie Keramiken gut als Beschichtungswerkstoff, d.h. als zweites Pulver, zum Beschich- ten der Oberfläche des Bauteils verwendet werden. Bei der Wärmebehandlung kann es sich beispielsweise um ein Spannungsarmglühen, Weichglühen oder Lösungsglühen handeln.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das erste und zweite Pulver eine Nickelbasislegierung z. B.: IN718; Nimonic90; Mar M-247; 94Ni-Cr 6A1; Titanlegierung z. B.: Ti6A14V; Lotwerkstoffe z. B.: L-Ag55Sn; Kupferlegierung z. B.: Cu9Al-lFe; Aluminiumlegierung z.B.: Al-5Cu-l,5Ni-0,25Mn-0,25Sb-0,25Co-0,2Ti-0,2Zr; Stähle z. B.: Fe- 1 1 ,8Cr-2,8Ni- 1 ,6Co- 1 ,8Mo-0,32V. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figur der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch mehrere Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In einem ersten Schritt 1 wird ein Pulvermischung bereitgestellt. Die Pulvermischung weist von Natur aus Partikel mit unterschiedlichen Größen auf. Diese Pulvermischung wird nun in einem weiteren Schritt 2 beispielsweise mittels Siebens in ein erstes Pulver mit einer ersten Partikelgröße, beispielsweise größer 40 μιη, und ein zweites Pulver mit einer zweiten Partikelgröße, beispielsweise zwischen 5 μιη und 60 μπι getrennt. Hierauf (Schritt 3) kann das zweite Pulver wärmebehandelt werden, beispielsweise mittels Spannungsarmglühens, Weichglühens oder Lösungsglühens.
In einem weiteren Schritt 4 im Anschluss oder parallel zu Schritt 3 wird ein Bauteil, insbesondere ein Bauteil eines Flugzeugtriebwerks, beispielsweise eine Schaufel, mit dem ersten Pulver bestrahlt. Dies kann mittels HVOF-Spritzens oder altgasspritzens des ersten Pulvers erfolgen. Dazu wird eine geeignete Spritzeinrichtung verwendet, beispielsweise ein HVOF-Brenner oder eine Kaltgaspistole. Dies führt zu einem Auftauen, d.h. Aktivieren, der Oberfläche des Bauteils. In Schritt 5 wird das Bauteil mit dem zweiten Pulver beschichtet. Dies kann ebenfalls mittels HVOF-Spritzens oder Kaltgasspritzens des zweiten Pulvers erfolgen. Dazu kann insbesondere dieselbe Spritzeinrichtung verwendet werden wie für das Bestrahlen des Bauteils. Somit wird eine Beschichtung erzeugt, die frei ist von Strahlmitteleinschlüssen anderen
Materials als das der Beschichtung selbst. "Eine" oder "ein" schließt vorliegend keine Vielzahl aus. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die im Zusammenhang mit einem der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben wurden, auch in Kombination mit Merkmalen oder Schritten anderer oberhalb beschriebener Ausfuhrungsbeispiele verwendet werden können.
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