Verfahren

Die Erfindung betrifft den Verschluss durch einen Stopfen mittels Diffussionsbeschichtung und ein Verfahren zur Herstellung .

Bei der gusStechnischen Herstellung hohler Gasturbinensch.au- fein werden sowohl Quarz - als auch Platinstifte verwendet , um die Kerne während des Einfüllens und der Erstarrung der

Schmelze in der Formschale in der richtigen Position zu halten . Beide technischen Lösungsansätze weisen sowohl Vor- als auch Nachteile auf .

So entstehen nach dem Herauslaugen der keramischen Kerne oder bei der Verwendung von Quarzstiften Löcher in den Schaufel - wänden . Dies tritt bei Verwendung von Platinstiften nicht auf . Diese sind j edoch wiederum sehr teuer, was zu einem signifikanten Anstieg der Stückkosten führt .

Bei Laufschaufein können somit aufgrund des speziellen Her- Stellungsprozesses zum Beispiel Kernhaitelöcher im Kronen- boden entstehen . Diese werden häufig in einem TIG-Schweißverfahren wieder verschlossen, sofern dies vom ausgelegten

Design erforderlich ist . Nachteil eines j eden Schweißprozesses ist die Neigung zur Bildung von Mikrorissen in der Wärme- einflusszone bzw . im Schweißgut . Beim Erstarren des Schmelz - bades entstehen zudem hohe Eigenspannungen, welche durch eine geeignete Wärmebehandlung abgebaut werden müssen . Die Risse können lebensdauermindernd wirken, da diese durch thermische und mechanische Belastungen z . B . im Betrieb der Bauteile wachsen und die Bauteile nachhaltig schädigen können . Da derartige Risse in Schaufelspitzen aus technischen und kommerziellen Gründen vermieden werden müssen, ist das Verschließen der Löcher mittels eines Schweißprozesses nicht optimal . Aus dem oben beschriebenen Sachverhalt ergibt sich eine Notwendigkeit zur Entwicklung einer Verschlussalternative der Kernhaltelöcher . Löcher in Bauteilen können prinzipiell durch verschiedenste Lösungsansatze verschlossen werden . Die Herausforderungen bei dem hier vorliegenden Problem finden sich j edoch in den hohen thermischen, korrosiven/oxidativen und mechanischen Belastungen, die beim An- und Abfahren und im Betrieb der Gasturbine auf die Turbinenschaufeln wirken kön- nen .

Es ist daher Aufgabe der Erfindung oben genannte Probleme zu lösen . Die Aufgabe wird gelöst durch einen Stopfen gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8.

Vorgeschlagen wird die Verwendung eines mechanischen Verschlusses , der mittels einer fest anhaftenden Diffusions- schicht an das Bauteil angebunden wird .

Als Di ffusionsschicht wird vorzugsweise Chrom vorgeschlagen , da Chrom ein in Nickelbasis -Superlegierungen verwendetes Legierungselement ist und zudem generell einen geeigneten Oxidschichtbildner auch in Stählen darstellt . Die sich bildende Oxidschicht schützt vor weiteren korrosiven und oxida- tiven Angriffen . Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass bedingt durch das größere spezifische Volumen die Chromoxid- schicht den Stopfen mechanisch verklammert .

Der Stopfen kann somit vor dem Einbringen in das Loch chro- miert werden . Nach dem Einbringen des chromierten Stopfens wird die Ausbildung der Chrom-Diffusionsschicht zwischen Bauteil und Stopfen durch eine entsprechende Wärmebehandlung eingeleitet , insbesondere in einer standardmäßig nachfolgenden Wärmebehandlung bei über 1273K. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen. Keramische Kerne müssen für die Herstellung hohler Gasturbinenschaufeln fast immer durch verschiedene Methoden in ihrer Position gehalten werden, wodurch Löcher in den Bauteilwänden entstehen können . Die vorgeschlagene Lösung berücksichtigt sowohl die mechanischen Anforderungen als auch die des Korro- sions -OxidationsSchutzes sowie der chemischen Kompatibilität .

Vorteile der hier vorgestellten Erfindung :

- Fixierung des Verschlusses

- Kostengünstiges und einfaches Verfahren

- Verbindung ist korrosions-oxidationsgeschützt

- Gleiche thermische Ausdehnung durch artgleichen Stopfen

- Verschluss überdauert mehrere Revisionsperioden

- Mechanisch feste Verbindung . Es zeigen:

Figur 1, 2, 3 Ausführungsbeispiele der Erfindung und

Figur 4 eine Liste von Superlegierungen . Die Figuren und die Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.

Figur 1 zeigt ein Bauteil 1' mit einem Substrat 4'.

Das Substrat 4 ^λ , 4 ^{λ λ} , 4''' (Fig. 2, 3) ist vorzugsweise eine Wand eines hohlen Bauteils wie z.B. einer Turbinenschaufel, und weist vorzugsweise eine nickel- oder kobaltbasierte

Superlegierung auf, insbesondere eine gemäß Figur 4.

Das Substrat 4 ^λ , 4' 4 ^N weist ein Loch 8 8' 8 ^{λ λ λ} , insbesondere ein Durchgangsloch 8 ^λ , 8", 8' (Fig. 2, 3) auf, das verschlossen werden soll. Das Loch 8 ^λ , 8 ^{λ λ} , 8''' wird verschlossen durch einen Stopfen 7 7 ^{λ λ} , Ί (Fig. 2, 3) . Dabei wird das Loch 8' und dementsprechend der Stopfen 7' als Gewinde ausgebildet (Fig. 1) .

Dabei wird vorzugsweise das Substrat 4 ^λ , 4 ^{λ λ} , 4''' im Loch 8 ^λ , 8 ^{λ λ} , 8''' und/oder der Stopfen 7' mit einer Diffusions- Schicht 10 10 ^{λ λ} , 10 ^{λ λ λ} (Fig. 2, 3) versehen.

Ebenso kann als Alternative zwischen den Kontaktflächen des Stopfens 7' und des Substrats 4' innerhalb des Lochs 8' ein Diffusionsmaterial eingebracht werden, das durch eine Wärme- behandlung zu einer Diffusionsschicht führt.

Das Diffusionsmaterial wird je nach Material des Substrats 4' ausgewählt .

Bei nickel- oder kobaltbasierten Substraten 4 ^λ , 4 ^{λ λ} , 4''' wie bei Turbinenschaufeln und Turbinenteilen stellt dies vorzugsweise Chrom dar.

Durch eine Wärmebehandlung, die im Rahmen der Herstellung eines Bauteils meistens durchgeführt wird, findet dann eine Diffusion zwischen dem Stopfen 7 ^λ , 7 ^{λ λ} , 7 ¹¹¹ und dem Substrat 4 ^λ , 4 ^{λ λ} , 4''' statt, so dass sich eine Chromdiffusionsschicht 10\ 10' 10'" (Fig. 3) ausbildet.

Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem der Stopfen 7 ^{λ λ} für das Bauteil 1 ^{λ λ} zylindrisch ausgebildet ist.

In Figur 3 weist der Stopfen 7 ^{λ λ} für das Bauteil 1 ^{λ λ λ} eine Stumpfkegelform auf. Sowohl in Figur 2 als auch in Figur 3 besteht zwischen dem Stopfen 7 ^{λ λ} , 7 ^{Ν Ϊ Ϊ} und Loch 8 ^{λ λ} , 8 ^{Ν Ϊ Ϊ} eine Diffusionsschicht 10 ^{λ λ} , 10 .

Die Diffusionsschicht 10 ^λ , 10 ^{λ λ} , 10 ^{λ λ λ} kann vorab in das Loch 8 8 ^{λ λ} , 8 ^{Ν Ϊ Ϊ} und/oder auf den Stopfen 1 7 ^{λ λ} , 7 ^{Ν Ϊ Ϊ} erzeugt und dann zusammengebracht werden.

Ebenso kann vor der Wärmebehandlung Diffusionsmaterial zur Erzeugung dieser Diffusionsschicht 10 ^λ , 10 ^{λ λ} , 10 ^{λ λ λ} auf die Oberflächen des Lochs 8 8 ^{λ λ} , 8 ^{Ν Ϊ Ϊ} im Substrat 4 ^λ , 4 ^{λ λ} , 4 ^{Ν Ϊ Ϊ} und/oder des Stopfens 7 ^λ , 7 ^{λ λ} , 7''' aufgebracht werden. Erst dann werden die Stopfen 7 ^λ , 7 ^{λ λ} , 7 ^{Ν Ϊ Ϊ} in das Loch 8 ^λ , 8 ^{λ λ} , 8' eingebracht .