DE102008025848A1 - Process for repairing single-crystal high-pressure turbine blades by diffusion soldering - Google Patents

Process for repairing single-crystal high-pressure turbine blades by diffusion soldering Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reparatur von einkristallinen Turbinenschaufeln vorzugsweise einer Hochdruckturbinenstufe durch Austausch eines Schaufelteils mit den Verfahrensschritten - Abtrennen des beschädigten Teils der Turbinenschaufel mit standardisierter Schnittebene am Restschaufelblatt, - Herstellen von Ersatzteilen mit Aufmaß, - Auswählen eines geeigneten Ersatzteils entsprechend der erfassten kristallografischen Orientierung am Restschaufelblatt, - Anpassen des ausgewählten Ersatzteils an die Ist-Geometrie des Restschaufelblatts und - Fügen des Ersatzteils mit dem Restschaufelblatt durch Diffusionslöten.The present invention relates to a method for repairing single-crystal turbine blades, preferably a high-pressure turbine stage by replacing a blade part with the method steps - separating the damaged part of the turbine blade with standardized cutting plane on the remainder blade, - making spare parts with allowance, - selecting a suitable replacement part according to the detected crystallographic Orientation to the residual bucket blade, - Adapting the selected spare part to the actual geometry of the residual bucket blade and - Adding the spare part with the remaining bucket blade by diffusion brazing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reparaturverfahren für einkristalline Hochdruckturbinenschaufeln mittels Diffusionslöten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a repair method for single-crystalline high-pressure turbine blades by means of diffusion soldering according to the preamble of claim 1.

Schäden an Turbinenschaufeln, insbesondere Hochdruckturbinenschaufeln (nachfolgend als HDT-Schaufeln bezeichnet) führen heutzutage nicht notwendigerweise zum Gesamtaustausch des betreffenden Rotors oder Stators, sondern können nachhaltig auch im Fall einer Blisk-Konstruktion partiell repariert werden. Dies erfolgt im wesentlichen dadurch, dass eine beschädigte Schaufel an einer bestimmten Stelle abgeschnitten und eine passende Ersatzschaufel durch ein Fügeverfahren angesetzt wird.damage on turbine blades, in particular high pressure turbine blades (hereafter referred to as HDT blades) do not necessarily lead nowadays for total replacement of the relevant rotor or stator, but can be sustainable even in the case of a blisk construction be partially repaired. This is done essentially by that a damaged shovel at a certain point cut off and a matching replacement bucket through a joining process is set.

Aufgrund der Anforderungen an die Verbindungsqualität kommen als Verfahren zum Fügen eines solchen Ersatzteils vorzugsweise Diffusionsverbindungen (Lötverbindungen) sowie Strahlschweißverbindungen, wie bspw. durch Lichtbogenschweißen oder SB-Schweißen erzeugte Verbindungen, in Frage. Derartige Verfahren weisen jedoch grundsätzlich Nachteile auf. So können bspw. beim Strahlschweißen nicht die inneren Wände einer Schaufel verbunden werden.by virtue of the requirements for the connection quality come as Method for joining such a replacement part preferably Diffusion joints (solder joints) and beam welding joints, such as by arc welding or SB welding generated connections, in question. However, such methods have basically disadvantages. For example, when Beam welding does not damage the inner walls of one Shovel to be connected.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass im Fall einer „fullrepair” die Anzahl der Risse an der Konkav- und Konvexseite einer HDT-Schaufel begrenzt (auf z. B. jeweils 2). Wird diese Anzahl überschritten, dann ist das Bauteil als Ausschuss zu deklarieren, wobei es sich hierbei um ein Hochkostenbauteil handelt.At It should be noted that in the case of a "full repair" the Number of cracks on the concave and convex sides of a HDT blade limited (to eg 2 each). If this number is exceeded, then the component is to declare as a committee, where it is this is a high-cost component.

Die US 2005/0091848 A1 beschreibt daher bereits ein Verfahren zum Herstellen und Reparieren allgemein von Turbinenschaufeln. Dabei umfasst dieses bekannte Verfahren zum Reparieren von Turbinenschaufeln das Entfernen der Schaufelspitzenkappe und eines Abschnitts des Schaufelprofils von der Turbinenschaufel, um eine Reparaturfläche an dem Schaufelprofil zu bilden. Daraufhin wird eine Ersatzschaufelspitze hergestellt, die eine Austauschschaufelspitze sowie einen Austauschschaufelabschnitt aufweist, die an die zu reparierende Oberfläche angepasst sind. Schließlich wird der Austauschspitzenabschnitt mit der Reparaturfläche verbunden. Die Verbindung zwischen dem Austauschteil und der Reparaturfläche erfolgt dabei entweder durch thermisches oder durch thermomechanisches Diffusionsverbinden, mittels Hochtemperaturlöten oder Schweißen. Auch hier werden jedoch die vorstehend genannten Nachteile der Verbindung des Austauschteils mit der Reparaturfläche nicht vermieden.The US 2005/0091848 A1 therefore already describes a method for manufacturing and repairing turbine blades in general. Here, this known method of repairing turbine blades includes removing the blade tip cap and a portion of the blade profile from the turbine blade to form a repair surface on the blade profile. Then, a replacement bucket tip is made having an exchange bucket tip and replacement bucket portion adapted to the surface to be repaired. Finally, the replacement tip portion is connected to the repair surface. The connection between the replacement part and the repair surface takes place either by thermal or by thermo-mechanical diffusion bonding, by means of high-temperature soldering or welding. Again, however, the above-mentioned disadvantages of the connection of the replacement part with the repair surface are not avoided.

Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 033 799 ein Verfahren zur Reparatur von HDT-Schaufeln durch Austauschen zumindest eines Teils des Schaufelprofils bekannt, welches die folgenden Schritte aufweist:

  • a. Herstellen eines Austauschschaufelteils als Gussteil,
  • b. Abtrennen des beschädigten Bereichs der Turbinenschaufel mit standardisierter Schnittebene, wobei ein Restschaufelblatt verbleibt,
  • c. Anpassen des Austauschschaufelteils an die Ist-Geometrie des Restschaufelblatts und
  • d. Fügen des Austauschschaufelteils mit dem Restschaufelblatt durch kombiniertes Löten, insbesondere Hochtemperaturlöten und Schweißen, insbesondere Strahlschweißverbinden.
Furthermore, from the DE 10 2006 033 799 discloses a method of repairing HDT vanes by exchanging at least a portion of the airfoil profile comprising the following steps:
  • a. Producing a replacement blade part as a casting,
  • b. Separating the damaged area of the turbine blade with a standardized cutting plane, leaving a residual bucket blade,
  • c. Adapting the replacement bucket part to the actual geometry of the remainder bucket blade and
  • d. Joining the replacement bucket part with the remainder bucket blade by combined brazing, in particular high-temperature brazing and welding, in particular beam welding joining.

Obgleich die allgemeine Vorgehensweise für das Reparieren einer bestätigten Turbinenschaufel zumindest aus der zuletzt genannten Druckschrift per se bekannt ist, existieren eine Vielzahl von Einstellmöglichkeiten bezüglich der anzulegenden Temperatur beim Hochtemperaturlöten, der Lötzeit, des Abkühlprozesses und dgl., deren Unkenntnis in der Vergangenheit nach wie vor zu einem erhöhten Ausschuss bei den zu reparierenden Bauteilen geführt hat.Although the general procedure for fixing a confirmed turbine blade at least from the last mentioned document is known per se, exist a variety of setting options regarding the to be created Temperature during high-temperature soldering, the soldering time, the cooling process and the like, their ignorance in the past as before, increased wastage among those to be repaired Has led components.

Angesichts dieser Problematik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Reparatur von Turbinenschaufeln, insbesondere von einkristallinen HDT-Schaufeln durch Diffusionslöten bereit zu stellen, welches die eingangs genannten Nachteile des Stands der Technik vermeidet. Insbesondere soll die Reparierbarkeit von beschädigten HDT-Schaufeln erhöht und damit die Ausschussrate verringert werden.in view of This problem is the object of the present invention therein, a method of repairing turbine blades, in particular single-crystal HDT blades by diffusion soldering to provide, which the aforementioned disadvantages of State of the art avoids. In particular, the reparability increased by damaged HDT blades and thus the reject rate will be reduced.

Diese Aufgabe wird durch ein Reparaturverfahren mit den Verfahrensschritten gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens sind dabei Gegenstand der übrigen Unteransprüche.These Task is a repair process with the steps solved according to the patent claim 1. advantageous Further developments of the repair process according to the invention are the subject of the other dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment with reference to the accompanying drawings closer explained. Show it:

1 eine perspektivische Ansicht eines Restschaufelblatts und darüber ein passendes Ersatzteil, 1 a perspective view of a residual vane and above a matching spare part,

2 das Restschaufelblatt mit dem damit verbundenen Ersatzteil und 2 the residual blade with the associated spare part and

3 eine Draufsicht auf die Schnittebene eines Restschaufelblatts. 3 a plan view of the sectional plane of a residual vane blade.

In der 1 ist im unteren Bereich ein Restschaufelblatt 2 dargestellt, welches bereits von einem beschädigten Schaufelspitzenteil befreit wurde. Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der dargestellten Turbinenschaufel 1 bzw. dem Turbinenschaufelstumpf 2 um eine einkristalline Hochdruckturbinenschaufel, deren oberes Schaufelspitzenteil auf der Basis strukturmechanischer sowie geometrischer Randbedingungen entlang einer standardisierten Schnittebene abgetrennt wurde, wobei die hierbei entstehende Trennfläche 8 einem anschließenden Schleifprozess unterzogen wurde. Wie ferner aus der 1 zu entnehmen ist, ist die Turbinenschaufel 1 in der Regel hohl ausgebildet, wobei in ihrem Inneren Stege 5 vorhanden sind, mittels denen Kammern 6 ausgebildet werden.In the 1 is a residual bucket at the bottom 2 represented, which already by ei a damaged blade tip part was freed. In the preferred embodiment, the illustrated turbine blade is 1 or the turbine blade stump 2 around a single-crystalline high-pressure turbine blade whose upper blade tip part has been separated on the basis of structural mechanical and geometric boundary conditions along a standardized cutting plane, wherein the resulting separation surface 8th subjected to a subsequent grinding process. As further from the 1 it can be seen, is the turbine blade 1 generally hollow, with webs inside 5 are present, by means of which chambers 6 be formed.

Oberhalb des Restschaufelblatts 2 ist ein Austauschschaufelteil 3 mit Schaufelspitze 7 dargestellt. Das Austauschschaufelteil 3 ist dabei an die Ist-Geometrie des Restschaufelblatts 2 angepasst, d. h. die Außenkontur 4 des Restschaufelblatts 2 stimmt mit der Außenkontur des Austauschschaufelteils 3 überein. Vorzugsweise werden eine Mehrzahl von Austauschschaufelteilen 3 (auch der Einfachheit halber Ersatzteile bezeichnet) durch ein gießtechnisches Herstellungsverfahren bereitgestellt. Weiter vorzugsweise hat jedes Ersatzteil 3 in der Regel ein Aufmaß am Schaufelblatt 4 sowie an der Innenkontur 5, um geometrische Toleranzen abschließend ausgleichen zu können.Above the left shovel sheet 2 is a replacement blade part 3 with blade tip 7 shown. The replacement bucket part 3 is the actual geometry of the residual airfoil 2 adapted, ie the outer contour 4 of the scoop sheet 2 agrees with the outer contour of the replacement blade part 3 match. Preferably, a plurality of replacement blade parts 3 (also referred to as spare parts for simplicity) provided by a casting manufacturing process. Further preferably, each spare part has 3 usually an oversize on the blade 4 as well as on the inner contour 5 in order to finally be able to compensate geometric tolerances.

Insofern lassen sich die vorstehend beschriebenen, vorbereitenden Reparaturschritte einer in 1 beispielhaft gezeigten HDT-Schaufel 1 durch Austausch eines beschädigten Schaufelteils wie folgt zusammenfassen:

  • a. Abtrennen des oberen beschädigten Teils der HDT-Schaufel 1 auf der Basis strukturmechanischer sowie geometrischer Randbedingungen entsprechend einer standardisierten Schnittebene sowie anschließendes Schleifen der Trennfläche 8.
  • b. Gießtechnisches Herstellen von entsprechenden Ersatzteilen 3 mit vorbestimmtem Aufmaß am Schaufelblatt 4 sowie ggf. an der Innenkontur 5 für einen nachträglichen Ausgleich von geometrischen Toleranzen.
In this respect, the above-described, preparatory repair steps in 1 exemplified HDT blade 1 by replacing a damaged blade part as follows:
  • a. Disconnect the upper damaged part of the HDT blade 1 on the basis of structural mechanical as well as geometric boundary conditions according to a standardized cutting plane and subsequent grinding of the separating surface 8th ,
  • b. Casting manufacturing of corresponding spare parts 3 with a predetermined allowance on the blade 4 and possibly on the inner contour 5 for a subsequent compensation of geometrical tolerances.

Insbesondere durch den Betrieb einer Hochdruckturbinenschaufel im Triebwerk kann nämlich die Soll-Kontur erheblich von der Ist-Kontur der zu reparierenden Turbinenschaufel abweichen. Daher ist das Austauschschaufelteil 3 in der Regel mit Auf- bzw. Übermaß an der Innen- und Außenkontur hergestellt, wie dies vorstehend bereits ausgeführt wurde. Dabei muss das Übermaß derart gewählt werden, dass alle bzw. die meisten der realen Ist-Konturen an der zu fügenden Fläche des Restschaufelblatts 2 abgedeckt werden können. Nach entsprechender Anpassung des Austauschschaufelteils 3 an die Ist-Kontur des Restschaufelblatts 2 insbesondere unter Beachtung, dass keine sprungartigen Änderungen der Innen- und Außenkontur entstehen, erfolgen erst die nächsten erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, wie sie nachfolgend beschrieben werden.In particular, by the operation of a high-pressure turbine blade in the engine, namely, the desired contour may differ significantly from the actual contour of the turbine blade to be repaired. Therefore, the replacement bucket part 3 usually made with up or oversize on the inner and outer contour, as already stated above. In this case, the oversize must be selected such that all or most of the real actual contours on the surface to be joined of the residual airfoil 2 can be covered. After appropriate adjustment of the replacement bucket part 3 to the actual contour of the residual airfoil 2 In particular, taking into account that no abrupt changes in the inner and outer contour arise, only the next method steps according to the invention, as described below.

Um ein möglichst rissfreies Ansetzen des Ersatzteils 3 an das Restschaufelblatt 2 zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Trennfläche 8 des zu reparierenden Rest-Schaufelblatts 2 exakt auszumessen. Dies erfolgt in der Regel visuell, ggf. durch einen Abtast- bzw. Einscannvorgang und einer nachgeschalteten Bildverarbeitung. Entsprechend diesen geometrischen Informationen lässt sich dann das Ersatzteil 3 an der entsprechenden Kontaktfläche vorzugsweise durch einen Mikrofräsvorgang individuell anpassen.To ensure a crack-free attachment of the spare part 3 to the scoop blade 2 To enable it, it is necessary to have the interface 8th of the remaining airfoil to be repaired 2 to measure exactly. This is usually done visually, possibly by a scan or Einscannvorgang and a downstream image processing. According to this geometric information can then spare the spare part 3 preferably individually adapted to the corresponding contact surface by a micro-milling.

Die weiteren Reparaturschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich demnach wie folgt zusammenfassen:

  • c. Messen der Trennfläche 8 des zu reparierenden Rest-Schaufelblatts 2 und des Ersatzteils 3 vorzugsweise mittels Bildverarbeitung.
  • d. Anpassen des Ersatzteils 3 durch (bevorzugter Weise) Mikrofräsen.
The further repair steps of the method according to the invention can therefore be summarized as follows:
  • c. Measuring the separation area 8th of the remaining airfoil to be repaired 2 and the spare part 3 preferably by means of image processing.
  • d. Customizing the replacement part 3 by (preferred) micro-milling.

Parallel bzw. im Vorfelde zu den Verfahrensschritten c. und d. erfolgt erfindungsgemäß eine Klassifizierung des zu reparierenden Schaufelblatts 1 bezüglich seiner kristallografischen Orientierung bevorzugt durch Anwendung einer sog. Laue-Messung. Auf der Basis dieser Messergebnisse wird ein passendes Ersatzteil 5 aus den im Verfahrensschritt b. hergestellten Ersatzteilen ausgewählt. ”Passend” bedeutet hier, dass sich die Sekundär- und Primärorientierung des Ersatzteils 3 und des Restschaufelblatts 2 um höchstens Δ∅ unterscheiden. Δ∅ muss in jedem Fall kleiner sein als eine Großwinkelkorngrenze, wobei typischerweise Δ∅ kleiner als 10° ist. Andernfalls würde sich eine drastische Abnahme der Festigkeit ergeben. Schließlich erfolgt ein Fügeprozess für das Fügen des ausgewählten Ersatzteils 3 durch vorzugsweises Diffusionslöten an das Restschaufelblatt 2. Hierbei findet bevorzugt eine NiCrB-Lötfolie mit einer Foliendicke von 25 bis 100 μm Verwendung, wobei die B-Konzentration größer als 3% (Gew.-%) sowie die B × Cr-Konzentration (Gew.-%) größer als 40% ist.Parallel or in the forefront to the process steps c. and d. According to the invention, a classification of the blade to be repaired 1 preferred in terms of its crystallographic orientation by applying a so-called Laue measurement. On the basis of these measurement results will be a suitable spare part 5 from the in step b. selected spare parts selected. "Matching" here means that the secondary and primary orientation of the replacement part 3 and the scoop sheet 2 differ by at most Δ∅. In any case, Δ∅ must be smaller than a large-angle grain boundary, with Δ∅ typically being less than 10 °. Otherwise, a drastic decrease in strength would result. Finally, a joining process for the joining of the selected spare part takes place 3 by preferential diffusion soldering to the remainder blade 2 , In this case, preference is given to using a NiCrB solder foil having a film thickness of 25 to 100 μm, the B concentration being greater than 3% (wt.%) And the B x Cr concentration (wt.%) Being greater than 40% ,

D. h., dass das erfindungsgemäße Reparaturverfahren folgende abschließende Reparaturschritte vorsieht:

  • e. Klassifizierung des zu reparierenden Schaufelblatts 1 bezüglich seiner kristallografischen Orientierung vorzugsweise durch eine Laue-Messung.
  • f. Klassifizierung der hergestellten Ersatzteile bezüglich ihrer jeweiligen kristallografischen Orientierung vorzugsweise durch eine Laue-Messung.
  • g. Auswahl des passenden Ersatzteils 3 bezüglich seiner Sekundär- und Primärorientierung derart, dass das Δ∅ gemäß vorstehender Definition in einem Bereich von 1° bis 10° liegt.
  • h. Fügen des ausgewählten Ersatzteils 3 vorzugsweise durch Diffusionslöten vorzugsweise unter Verwendung einer NiCrB-Lötfolie mit vorstehend angegebener Dicke und Zusammensetzung.
This means that the repair method according to the invention provides the following final repair steps:
  • e. Classification of the blade to be repaired 1 with respect to its crystallographic orientation, preferably by a Laue measurement.
  • f. Classification of the manufactured replacement parts with respect to their respective crystallographic orientation preferably by a Laue measurement.
  • G. Selection of the suitable spare part 3 in terms of its secondary and primary orientation, that the Δ∅ according to the above definition is in a range of 1 ° to 10 °.
  • H. Add the selected spare part 3 preferably by diffusion soldering, preferably using a NiCrB solder foil with the thickness and composition given above.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass bei einem konventionellen Löten das flüssige Lötgut durch Wärmeabfuhr unterkühlt wird, wobei eine thermische Erstarrung (Bindung) entsteht. Im Gegensatz zum konventionellen Löten wird beim Diffusionslöten im Allgemeinen die Löttemperatur solange gehalten, bis durch Diffusion zwischen Grundwerkstoff und flüssigem Lot das Lötgut bei Löttemperatur erstarrt. Ein großer Vorteil ist hierbei die erhöhte Wiederaufschmelz- oder Auslösetemperatur der Lötverbindung. Damit wird eine derartige Verbindung auch bei Temperaturen oberhalb der Löttemperatur mechanisch belastbar.At This point should be noted that in a conventional Solder the liquid solder by heat removal is undercooled, with a thermal solidification (bond) arises. Unlike conventional soldering, the Diffusion soldering generally the soldering temperature held until by diffusion between the base material and liquid solder the solder at soldering temperature stiffens. A big advantage here is the increased remelting or release temperature of the solder joint. In order to Such a compound is also at temperatures above the Soldering temperature mechanically loadable.

Entscheidend für das Verringern der Bauteilausschussrate ist demzufolge der zuletzt durchzuführende Fügeprozess durch Diffusionslöten. Dieser Diffusionslötprozess kann erfindungsgemäß auf zwei Arten durchgeführt werden:
Gemäß einer ersten Verfahrensvariante der vorliegenden Erfindung wird der Diffusionslötprozess zweistufig durchgeführt, wobei in der ersten Stufe das Temperaturniveau mindestens 100 K oberhalb der Liquidiustemperatur des Lotwerkstoffes liegt und wobei das Temperaturniveau in der zweiten Stufe mindestens 20 K über der Liquidiustemperatur des Lotwerkstoffs liegt. Darüber hinaus soll die Prozesszeit, in der das erste Temperaturniveau vorherrscht, zwischen 10 und 60 Minuten liegen und die Prozesszeit, in der das zweite Temperaturniveau vorliegt, zwischen 240 und 1200 Minuten liegen.Decisive for the reduction of the component scrap rate is therefore the last joining process to be performed by diffusion soldering. This diffusion soldering process can be carried out according to the invention in two ways:
According to a first method variant of the present invention, the diffusion soldering process is carried out in two stages, wherein in the first stage the temperature level is at least 100 K above the liquidus temperature of the solder material and wherein the temperature level in the second stage is at least 20 K above the liquidus temperature of the solder material. In addition, the process time, in which the first temperature level prevails, should be between 10 and 60 minutes and the process time, in which the second temperature level is present, be between 240 and 1200 minutes.

Alternativ hierzu ist es gemäß einer zweiten bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen, den Diffusionslötprozess im Rahmen eines einstufigen Prozesses durchzuführen, bei welchen das Temperaturniveau mindestens 80 K oberhalb der Liquidiustemperatur des verwendeten Lotwerkstoffes liegt und die Prozesszeit zwischen 360 und 1200 Minuten festgelegt wird.alternative this is according to a second preferred Process variant provided, the diffusion soldering process in a one-step process which the temperature level at least 80 K above the Liquidiustemperatur the solder material used is and the process time between 360 and 1200 minutes is set.

Im nachfolgenden werden noch einige Abwandlungen des Erfindungsgegenstands beschrieben, welche sich auf einzelne Schritte des erfindungsgemäßen Reparaturverfahrens beziehen. Alle übrigen, vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte bleiben jedoch auch für die Abwandlungen gleich.in the Following are still some modifications of the subject invention described, which refers to individual steps of the invention Refer to repair process. All others, above However, described method steps remain for the modifications alike.

Gemäß einer ersten Abwandlung wird anstelle der Verwendung der vorstehend beschriebenen Lotfolie ein Borierverfahren zur Bereitstellung einer diffusionslötfähigen Zusammensetzung (chemische) in oberflächennahen Bereichen der Trennfläche 8 angewendet. Anschließend wird das Reparaturverfahren mit dem Diffusionslötprozess weitergeführt.According to a first modification, instead of using the solder foil described above, a boriding method is provided for providing a diffusion-solderable composition (chemical) in near-surface regions of the parting surface 8th applied. Subsequently, the repair process is continued with the diffusion soldering process.

Gemäß einer weiteren Abwandlung ist es vorgesehen, die Trennfläche am Ersatzteil 3 durch eine sog. physikalische Gasphasenabscheidung (nachfolgend als PVD bezeichnet) zu beschichten. Hierfür wird das abzuscheidende Material in fester Form (Ergebnis) in einer vorzugsweise evakuierten Beschichtungskammer auf die Trennfläche aufgebracht. Zu diesem Zweck wird beispielsweise durch den Beschuss mit Laserstrahlen, magnetisch abgelenkten Ionen oder Elektronen sowie durch Lichtbogenentladung das Zielmaterial verdampft. Das verdampfte oder zerstäubte Material bewegt sich entweder ballistisch oder durch elektrische Felder geführt durch die Kammer und trifft dabei auf die zu beschichtende Trennfläche auf, wo es schließlich zur Schichtbildung durch Ablagerung kommt.According to a further modification, it is provided, the separation surface on the spare part 3 by a so-called. Physical vapor deposition (hereinafter referred to as PVD) to coat. For this purpose, the material to be deposited is applied in solid form (result) in a preferably evacuated coating chamber on the release surface. For this purpose, for example, by the bombardment with laser beams, magnetically deflected ions or electrons and by arc discharge, the target material is evaporated. The vaporized or atomized material moves through the chamber, either ballistically or by electric fields, and strikes the separating surface to be coated, where it eventually forms layers due to deposition.

Schließlich wird gemäß einer weiteren Abwandlung der Diffusionslötprozess vorzugsweise durch induktives Diffusionslöten ausgeführt, wodurch verhindert wird, dass die Festigkeitseigenschaften am hoch belasteten Schaufelfuß reduziert werden.After all According to another modification, the diffusion soldering process preferably carried out by inductive diffusion soldering, thereby preventing the strength properties from becoming high loaded blade foot can be reduced.

Prinzipiell könnte auch – was in den Figuren gezeigt ist – das gesamte Schaufelblatt oberhalb des Schaufelfußes abgetrennt und durch ein Ersatz-Schaufelblatt ersetzt werden. Dabei ist insbesondere die Trennebene unterhalb der Plattform vorgesehen.in principle could also - which is shown in the figures - the entire airfoil separated above the blade root and be replaced by a replacement airfoil. It is in particular the dividing plane provided below the platform.

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Claims (9)

Verfahren zur Reparatur von einkristallinen Turbinenschaufeln (1) vorzugsweise einer Hochdruckturbinenstufe durch Austausch eines Schaufelteils mit den folgenden Verfahrensschritten: – Abtrennen des beschädigten Teils der Turbinenschaufel (1) mit standardisierter Schnittebene (8) am Restschaufelblatt (2), – Herstellen von Ersatzteilen mit Aufmaß vorzugsweise durch einen Gießprozess, – Auswählen eines geeigneten Ersatzteils (3) entsprechend der erfassten kristallografischen Orientierung am Restschaufelblatt (2), – Anpassen des ausgewählten Ersatzteils (3) an die Ist-Geometrie des Restschaufelblatts (2) vorzugsweise durch Mikrofräsen und – Fügen des Ersatzteils (3) mit dem Restschaufelblatt (2) durch Diffusionslöten.Method for repairing monocrystalline turbine blades ( 1 ) preferably a high-pressure turbine stage by replacing a blade part with the following method steps: - separating the damaged part of the turbine blade ( 1 ) with standardized cutting plane ( 8th ) on the rest blade ( 2 ), - manufacture of spare parts with oversize preferably by a casting process, - selecting a suitable spare part ( 3 ) according to the detected crystallographic orientation on the residual bucket blade ( 2 ), - adjusting the selected spare part ( 3 ) to the actual geometry of the residual airfoil ( 2 ) preferably by micro-milling and - joining the spare part ( 3 ) with the remaining bucket blade ( 2 ) by diffusion soldering. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des geeigneten Ersatzteils (3) so erfolgt, dass sich die Sekundär- und Primärorientierung zwischen dem ausgewählten Ersatzteil (3) und dem Restschaufelblatt (2) um höchstens eine Winkeldifferenz Δ∅ unterscheiden, wobei Δ∅ kleiner ist als eine Großwinkelkorngrenze und vorzugsweise kleiner als 10° ist.Method according to claim 1, characterized in that the selection of the suitable spare part ( 3 ) is done so that the secondary and primary orientation between the selected spare part ( 3 ) and the scoop blade ( 2 ) differ by at most one angular difference Δ∅, where Δ∅ is smaller than a large angle grain boundary and is preferably smaller than 10 °. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusionslöten zweistufig durchgeführt wird, wobei in der ersten Stufe das Temperaturniveau mindestens 100 K oberhalb der Liquidiustemperatur des verwendeten Lotwerkstoffes liegt und wobei das Temperaturniveau in der zweiten Stufe mindestens 20 K über der Liquidiustemperatur des verwendeten Lotwerkstoffs liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion soldering in two stages is carried out, wherein in the first stage, the temperature level at least 100 K above the liquidus temperature of the solder material used and wherein the temperature level in the second stage is at least 20 K above the liquidus temperature of the solder material used lies. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesszeit, in der das erste Temperaturniveau vorherrscht, zwischen 10 min und 60 min liegt und die Prozesszeit, in der das zweite Temperaturniveau vorliegt, zwischen 240 min und 1200 min liegt.Method according to claim 3, characterized that the process time, in which the first temperature level prevails, between 10 min and 60 min and the process time in which the second temperature level is present, between 240 min and 1200 min lies. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Diffusionslöten als ein einstufiger Prozess durchgeführt wird, bei welchen das Temperaturniveau mindestens 80 K oberhalb der Liquidiustemperatur des verwendeten Lotwerkstoffes liegt.Method according to one of claims 1 and 2, characterized in that the diffusion soldering as a one-step process is performed in which the temperature level at least 80 K above the liquidus temperature the solder material used is located. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesszeit zwischen 360 min und 1200 min festgelegt wird.Method according to claim 5, characterized in that the process time is set between 360 min and 1200 min. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: Klassifizieren der hergestellten Ersatzteile bezüglich ihrer jeweiligen kristallografischen Orientierung vorzugsweise durch eine Laue-Messung.Method according to one of the preceding claims, characterized by the step of: classifying the manufactured Spare parts regarding their respective crystallographic Orientation preferably by a Laue measurement. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: Klassifizierung des zu reparierenden Schaufelblatts (1) bezüglich seiner kristallografischen Orientierung vorzugsweise durch eine Laue-Messung.Method according to one of the preceding claims, characterized by the method step: Classification of the airfoil to be repaired ( 1 ) with respect to its crystallographic orientation preferably by a Laue measurement. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt: Messen der Trennfläche (8) des zu reparierenden Restschaufelblatts (2) und der Kontaktfläche des Ersatzteils (3) vorzugsweise mittels Bildverarbeitung.Method according to one of the preceding claims, characterized by the method step: measuring the separating surface ( 8th ) of the residual airfoil to be repaired ( 2 ) and the contact surface of the spare part ( 3 ) preferably by means of image processing.
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