DE102009012612A1 - Method and device for producing a metallic component for a turbomachine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, bei welchem zumindest die Schritte a) Bereitstellen eines Bauteilrohrlings (20), welcher eine Rohkontur aufweist und aus einem metallischen Werkstoff besteht, b) Abtragen von Werkstoff des Bauteilrohlings (20) mittels eines Funkenerodierverfahrens, wobei eine mit einer Endkontur des Bauteils korrespondierende Zwischenkontur erzeugt wird, welche ein Aufmaß gegenüber der Endkontur aufweist, und c) Abtragen von Werkstoff des nach Schritt b) bearbeiteten Bauteilrohlings (20) mittels eines elektrochemischen Abtragverfahrens, wobei die Endkontur des Bauteils erzeugt wird, durchgeführt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (10) zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine sowie ein Bauteil für eine Strömungsmaschine.The invention relates to a method for producing a metallic component for a turbomachine, in particular for a thermal gas turbine, in which at least the steps a) providing a component tube (20) which has a rough contour and consists of a metallic material, b) removal of material the component blank (20) is produced by means of a spark erosion method, wherein an intermediate contour corresponding to a final contour of the component is produced, which has an oversize relative to the final contour, and c) removal of material of the component blank (20) processed after step b) by means of an electrochemical removal method, wherein the final contour of the component is generated, to be performed. The invention further relates to a device (10) for producing a metallic component for a turbomachine and to a component for a turbomachine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Bauteil, welches mittels eines derartigen Verfahrens bzw. einer derartigen Vorrichtung hergestellt ist.The The invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a metallic component for a turbomachine, especially for one thermal gas turbine. The invention further relates to a component, which by means of such a method or such Device is made.

Metallische Bauteile für Strömungsmaschinen, beispielsweise Triebwerksschaufeln oder integrale Laufräder für thermische Gasturbinen, müssen in der Regel hohe korrosive, thermische und mechanische Belastungen aushalten. Daher sind sie aus schwer zerspanbaren Werkstoffen wie Titan-, Kobalt- oder Nickellegierungen gefertigt. Die Herstellung derartiger Bauteile erfolgt neben der zerspanenden Fertigung mit Hilfe elektrochemischer Abtragsverfahren. Sie umfasst mehrere Verfahrensschritte, die teilweise iterativ entwickelt werden müssen, da sich abhängig von der Bauteilgeometrie unterschiedliche Abtragsbedingungen einstellen. Zur Herstellung eines Bauteils, welches als integrales Verdichterlaufrad einer thermischen Gasturbine ausgebildet ist, wird beispielsweise ausgehend von einer Scheibe durch ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren (ECM) ein Bauteil mit vorbearbeiteten Schaufelrohkonturen (Bauteilrohling) hergestellt, die anschließend zu einer Zwischenkontur weiterverarbeitet werden, wobei die Zwischenkontur bereits ein möglichst gleichmäßiges Aufmaß gegenüber einer vorbestimmten Endkontur aufweist. Schließlich wird durch weiteren Materialabtrag das Bauteil mit der gewünschten Endkontur erzeugt. Der letzte Schritt erfolgt dabei mit Hilfe von präzisem elektrochemischen Bearbeitungsverfahren (PECM).Metallic Components for Turbomachinery, For example, engine blades or integral wheels for thermal Gas turbines, need in usually high corrosive, thermal and mechanical loads withstand. Therefore, they are made of hard-to-machine materials such as Made of titanium, cobalt or nickel alloys. The production Such components takes place next to the machining production Help electrochemical removal process. It comprises several process steps, which have to be developed partly iteratively, since they depend on Set the component geometry different Abtragsbedingungen. For the manufacture of a component which serves as an integral compressor impeller a thermal gas turbine is formed, for example starting from a disk by an electrochemical machining process (ECM) a component with pre-machined shovel contours (component blank) subsequently produced be further processed to an intermediate contour, wherein the intermediate contour already one possible uniform oversize compared to one having predetermined final contour. Finally, by further material removal the component with the desired Final contour generated. The last step is done with the help of precise electrochemical Processing method (PECM).

Besondere Probleme ergeben sich insbesondere während der elektrochemischen Bearbeitung des Bauteilrohlings, da zunächst über die zu bearbeitende Oberfläche sehr unterschiedliche Abstände zwischen einer Elektrode und dem Bauteilrohling vorliegen. Zwar werden die Abstände im Verlauf des Verfahrens zunehmend an die Elektrodenform der Elektrode angeglichen, durch Streuwirkung des Stromes insbesondere an Stellen mit Seitenspalt erfolgt jedoch unkontrollierter Abtrag. Ein über die Oberfläche des Bauteilrohlings zumindest weitgehend äquidistantes Aufmaß der Zwischenkontur stellt jedoch eine Voraussetzung für die Erzeugung einer präzisen Endkontur des endgültigen Bauteils dar. Daher ist die Herstellung einer Zwischenkontur mit zumindest weitgehend äquidistantem Aufmaß zur Endkontur des Bauteils nur mit größerem iterativem Aufwand zu bewerkstelligen, wodurch lange Produktionszeiten und entsprechend hohe Produktionskosten entstehen.Special Problems arise in particular during the electrochemical Processing of the component blank, because first of all about the surface to be processed very different distances exist between an electrode and the component blank. Though become the distances in the course of the process increasingly to the electrode shape of the electrode adjusted, by scattering effect of the current in particular in places with side gap, however, occurs uncontrolled erosion. One about the surface the component blank at least largely equidistant allowance of the intermediate contour However, this is a prerequisite for the generation of a precise final contour of the final Therefore, the production of an intermediate contour with at least largely equidistant Surplus to Final contour of the component to accomplish only with greater iterative effort, resulting in long production times and correspondingly high production costs arise.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit zur beschleunigten und kostengünstigeren Herstellung von Bauteilen für Strömungsmaschinen zu schaffen, wobei insbesondere auch Bauteile aus schwer zerspanbaren metallischen Werkstoffen entsprechend verbessert herstellbar sein sollen.task The present invention is an opportunity for accelerated and cheaper Production of components for Turbomachinery to create, in particular, components of difficult to machine Correspondingly improved metal materials can be produced should.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und umgekehrt anzusehen sind.The The object is achieved by a Method for producing a metallic component for a turbomachine according to claim 1 and a device with the features of claim 10 solved. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are given in the respective subclaims, wherein advantageous Embodiments of the method as advantageous embodiments to look at the device and vice versa.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, werden zumindest die Schritte a) Bereitstellen eines Bauteilrohlings, welcher eine Rohkontur aufweist und aus einem metallischen Werkstoff besteht, b) Abtragen von Werkstoff des Bauteilrohlings mittels eines Funkenerodierverfahrens, wobei eine mit einer Endkontur des Bauteils korrespondierende Zwischenkontur erzeugt wird, welche ein Aufmaß gegenüber der Endkontur aufweist und c) Abtragen von Werkstoff des nach Schritt b) bearbeiteten Bauteilrohlings mittels eines elektrochemischen Abtragverfahrens (ECM), wobei die Endkontur des Bauteils erzeugt wird, durchgeführt. Indem Schritt b) im Gegensatz zum Stand der Technik mit Hilfe eines Funkenerodierverfahrens durchgeführt wird, ist bereits vor dem Erzeugen der Endkontur die Darstellung exakter geometrischer Abbildungen möglich, ohne dass Streuwirkungen und Beeinflussungen durch Kanten, Seitenspalte oder dergleichen des Bauteilrohlings auftreten. Dabei können in Schritt a) Bauteilrohlinge mit einer praktisch beliebigen Rohkontur verwendet werden. Im Unterschied zu elektrochemischen Abtragsverfahren wird das Bauteil beim funkenerosiven Abtragen in einem Dielektrikum und nicht in einer Elektrolytlösung bearbeitet. Das Dielektrikum dient zur Isolation zwischen Bauteil und Erodierelektrode, Einstellung günstiger Ionisierungseigenschaften, Einschnürung des Entladekanals, Abtransport der Abtragpartikel und Kühlung von Erodierelektrode und Bauteil bzw. Bauteilrohling. Als Dielektrikum kann beispielsweise deionisiertes Wasser verwendet werden. Der hierdurch hergestellte Bauteilrohling be sitzt bereits eine Zwischenkontur mit einem zumindest weitgehend äquidistanten Aufmaß gegenüber der gewünschten Endkontur und kann in Schritt c), dem abschließenden PECM-Schritt, problemlos in engem Toleranzbereich ohne weitere Iterationen fertiggestellt werden. Auf diese Weise können auch Bauteile mit komplexen Endkonturen präzise und schnell ohne die Notwendigkeit von Iterationsschritten hergestellt werden, wodurch sich beispielsweise sehr kurze Entwicklungszeiten für Bauteile mit neuer Geometrie sowie die schnelle und kostengünstige Herstellung von Bauteilen zu Testzwecken realisieren lassen. Dabei können insbesondere auch Bauteile aus schwer zerspanbaren metallischen Werkstoffen entsprechend verbessert hergestellt werden. Da während des Abtragens des Werkstoffes keine mechanischen Belastungen auf den Bauteilrohling einwirken, können auch dünnwandige Zwischenkonturbereiche problemlos hergestellt werden. Ferner können in Schritt a) Bauteilrohlinge bereitgestellt werden, die bereits eine Rohkontur mit einem sehr geringen Aufmaß zur Zwischenkontur und damit zur Endkontur aufweisen, da beim anschließenden Funkenerodieren keine Streuwirkung auftritt und der Funkenspalt eine definierte Distanz nicht überschreitet. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der Bearbeitungszeit und damit zu einer erheblichen Senkung der Produktionskosten.In a method according to the invention for producing a metallic component for a turbomachine, in particular for a thermal gas turbine, at least steps a) provide a component blank which has a rough contour and consists of a metallic material, b) removal of material of the component blank by means of a spark erosion method in which an intermediate contour corresponding to a final contour of the component is produced, which has an oversize relative to the final contour and c) ablation of material of the component blank processed according to step b) by means of an electrochemical removal method (ECM), whereby the final contour of the component is produced , By carrying out step b) in contrast to the prior art by means of a spark erosion method, the representation of exact geometric images is possible even before the final contour is generated, without scattering effects and influences by edges, side gaps or the like of the component blank occurring. In this case, component blanks having virtually any desired rough contour can be used in step a). In contrast to electrochemical removal processes, the component is machined during spark erosion in a dielectric and not in an electrolyte solution. The dielectric is used for insulation between the component and Erodierelektrode, setting favorable ionization properties, constriction of the discharge channel, removal of Abtragpartikel and cooling of erosion electrode and component or component blank. As a dielectric, for example, deionized water can be used. The component blank produced thereby be already sitting an intermediate contour with an at least largely equidistant allowance compared to the desired final contour and can be completed in step c), the final PECM step, easily in close tolerance without further iterations. In this way, even components with complex end contours can be precise and fast without the need for iterations For example, very short development times for components with new geometry as well as the rapid and cost-effective production of components for test purposes can be achieved. In particular, components made of difficult-to-cut metallic materials can be produced correspondingly improved. Since no mechanical stresses act on the component blank during the removal of the material, thin-walled intermediate contour regions can also be produced without difficulty. Furthermore, in step a), component blanks can be provided which already have a rough contour with a very small oversize to the intermediate contour and thus to the final contour, since in the subsequent spark erosion no scattering effect occurs and the spark gap does not exceed a defined distance. This leads to a further reduction of the processing time and thus to a significant reduction in production costs.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bauteilrohling vor Schritt a) zunächst durch ein Trennverfahren, insbesondere durch ein Auskammerverfahren, aus einem Halbzeug hergestellt wird. Dies ermöglicht eine weitere Beschleunigung und Verbilligung des Herstellungsverfahrens, da die dadurch erzeugte Rohkontur auch bei Bauteilrohlingen mit komplexen Oberflächengeometrien bereits stark mit der im anschließenden Schritt b) zu erzeugenden Zwischenkontur korrespondiert.In an advantageous embodiment of the invention is provided that the component blank before step a) first by a separation method, in particular by a chamber process, made of a semi-finished product becomes. this makes possible a further acceleration and cheapening of the manufacturing process, because the resulting raw contour with component blanks with complex surface geometries already strong with the in the subsequent step b) to be generated Intermediate contour corresponds.

Weitere Vorteile ergeben sich, indem als Trennverfahren ein elektrochemisches Metallbearbeitungsverfahren (ECM) verwendet wird. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, die Genauigkeit der dabei verwendeten Elektrode in Form, Maß und Oberflächenstruktur schnell auf dem Bauteilrohling abzubilden.Further Advantages arise by using as an electrochemical separation process Metal Working Method (ECM) is used. This constitutes one easy way represents the accuracy of the electrode used in terms of shape, size and surface structure to map quickly on the component blank.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenkontur in Schritt b) mit einer Toleranz des Aufmaßes innerhalb ±0,5 mm, insbesondere innerhalb ±0,3 mm, insbesondere innerhalb ±0,2 mm, gegenüber der Endkontur erzeugt wird. Dies erlaubt eine besonders einfache, schnelle und präzise Erzeugung der Endkontur im anschließenden Schritt c). Auf Iterationsschritte und dergleichen kann verzichtet werden.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the intermediate contour in step b) with a tolerance of the allowance within ± 0.5 mm, in particular within ± 0.3 mm, in particular within ± 0.2 mm, opposite the final contour is generated. This allows a particularly simple, fast and accurate Generation of the final contour in the subsequent step c). On iteration steps and the like may be omitted.

In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Zwischenkontur in Schritt b) mit einem äquidistanten Aufmaß gegenüber der Endkontur erzeugt wird. Auf diese Weise ist eine besonders einfache, schnelle und präzise Erzeugung der Endkontur im anschließenden Schritt c) ermöglicht. Unter einem äquidistanten Aufmaß sind dabei auch Aufmasse mit geringen Abweichungen im Rahmen von Messfehlern, Systemfehlern, DIN-Toleranzen und dergleichen als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.In Further embodiment, it has proved to be advantageous if the intermediate contour in step b) with an equidistant allowance compared to Final contour is generated. In this way, a particularly simple, fast and accurate Generation of the final contour in the subsequent step c) allows. Under an equidistant Are oversize while also Aufmasse with small deviations in the context of measurement errors, System errors, DIN tolerances and The like is to be regarded as included within the scope of the invention.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Schritt b) ein Senkerodierverfahren als Funkenerodierverfahren verwendet wird. Beim Senkerodieren besitzt die Erodierelektrode eine Negativform der zu erzeugenden Zwischenkontur, wodurch besonders kurze Produktionszyklen erzielt werden. Unter Senkerodierverfahren sind neben Verfahren mit linearer Vorschubbewegung der Erodierelektrode auch Planetärerodierverfahren und bahngesteuerte Erodierverfahren zu verstehen.In a further advantageous embodiment of the invention is provided in step b), a die sinking method is used as the spark erosion method becomes. When Senkerodieren the erosion electrode has a negative mold the intermediate contour to be produced, resulting in particularly short production cycles be achieved. Among Senkerodierverfahren are in addition to procedures with linear feed motion of the erosion electrode and planetary erosion and to understand path-controlled erosion methods.

Weitere Vorteile ergeben sich, wenn in Schritt c) ein präsizes elektochemisches Metallbearbeitungsverfahren (PECM) als elektrochemisches Abtragverfahren verwendet wird. Hierdurch kann das gewünschte Bauteil schnell und präzise ohne Elektrodenverschleiß und mit höchster Oberflächengüte hergestellt werden. Zudem entfallen etwaige Nachbearbeitungsschritte wie Entgraten, Polieren und dergleichen.Further Advantages arise when in step c) a pre-electrolytic metal working process (PECM) is used as an electrochemical removal process. hereby can the desired Component fast and accurate without electrode wear and with highest Surface quality produced become. In addition, any post-processing steps such as deburring, Polishing and the like.

Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn eine Maßtoleranz der Endkontur unterhalb von 0,2 mm, insbesondere unterhalb von 0,1 mm, liegt und/oder eine mittlere Rauheit einer Oberfläche des Bauteils weniger als 0,3 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm, beträgt. Dies ermöglicht die zuverlässige Einhaltung der für Strömungsmaschinen geforderten Fertigungstoleranzen.there it has proven to be advantageous if a dimensional tolerance the final contour below 0.2 mm, in particular below 0.1 mm, and / or a mean roughness of a surface of the component less than 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm. This allows the reliable compliance the for Turbomachinery required manufacturing tolerances.

Indem als Bauteil eine Triebwerkschaufel und/oder ein integrales Laufrad einer thermischen Gasturbine hergestellt wird, können die genannten Vorteile im Hinblick auf hohe Fertigungsgualität bei gleichzeitig schneller und kostengünstiger Verfahrensdurchführung auch für derartige Bauteile verwirklicht werden, die aus schwer zu zerspanenden Werkstoffen bestehen.By doing as a component, an engine blade and / or an integral impeller a thermal gas turbine is produced, the advantages mentioned in terms of high manufacturing quality while at the same time faster and cheaper Process implementation also for Such components are made of hard to machine materials consist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, umfassend eine Werkzeugelektrode und eine Zuführeinrichtung, mittels welcher eine Arbeitsflüssigkeit von einem Vorratsbehälter in einen Arbeitsbereich der Vorrichtung einbringbar ist, wobei ein Bauteilrohling aus einem metallischen Werkstoff im Arbeitsbereich anordenbar und zum Abtragen des Werkstoffs als Gegenelektrode der Werkzeugelektrode schaltbar ist. Eine Möglichkeit zur beschleunigten und kostengünstigere Herstellung von Bauteilen für Strömungsmaschinen ist dabei erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Zuführeinrichtung einen weiteren Vorratsbehälter für eine weitere Arbeitsflüssigkeit umfasst und ausgebildet ist, die Arbeitsflüssigkeiten unabhängig voneinander in den Arbeitsbereich einzubringen. Hierdurch ist es im Gegensatz zum Stand der Technik möglich, sowohl funkenerosive als auch elektrochemische Abtragverfahren mittels derselben Vorrichtung durchzuführen. Für funkenerosive Abtragverfahren ist dabei als Arbeitsflüssigkeit ein Dielektrikum, für elektrochemische Abtragverfahren eine Elektrolytlösung als Arbeitsflüssigkeit vorzusehen, welchen mittels der Zuführeinrichtung unabhängig voneinander, d. h. getrennt voneinander in den Arbeitsbereich einbringbar sind.Another aspect of the invention relates to an apparatus for producing a metallic component for a turbomachine, comprising a tool electrode and a feed device, by means of which a working fluid from a reservoir into a working area of the device can be introduced, wherein a component blank of a metallic material in the work area can be arranged and for removing the material as the counter electrode of the tool electrode is switchable. One possibility for accelerated and more cost-effective production of components for turbomachines is inventively created in that the supply device comprises a further reservoir for a further working fluid and is designed to introduce the working fluids independently of each other in the workspace. Here By contrast with the prior art, it is possible to carry out both spark erosive and electrochemical removal processes by means of the same device. For spark erosive removal processes, a working fluid is a dielectric, for electrochemical removal processes an electrolytic solution is provided as the working fluid, which can be introduced into the working area independently of one another by means of the feed device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Arbeitsbereich eine Arbeitskammer umfasst, die als dichte Spülkammer ausgebildet sein kann und in welcher das Abtragen des Werkstoffs räumlich eng begrenzt durchführbar ist. Durch diese räumlich eng begrenzte Arbeitskammer kann die benötigte Menge an Arbeitsflüssigkeit vorteilhaft gewechselt werden. Weiterhin kann über die Strömungsgeschwindigkeit der Arbeitsflüssigkeit durch die Arbeitskammer in Abhängigkeit des jeweils durchgeführten Abtragsverfahrens – funkenerosiv oder elektrochemisch – gezielt Einfluss auf verschiedene Prozessparameter genommen werden, wodurch eine besonders schnelle und präzise Herstellung des jeweiligen Bauteils ermöglicht wird.In a further advantageous embodiment of the invention is provided that the working area comprises a working chamber, which serves as a tight rinsing chamber may be formed and in which the removal of the material spatial narrowly feasible is. Through this spatially narrow work chamber can supply the required amount of working fluid be changed advantageous. Furthermore, on the flow rate of the working fluid through the working chamber in dependence each carried out Abtragsverfahrens - spark erosive or electrochemical - targeted Influence on different process parameters are taken, thereby a particularly fast and accurate Production of the respective component is made possible.

In weiterer Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Zuführeinrichtung wenigstens einen zusätzlichen Vorratsbehälter für eine Spülflüssigkeit umfasst und ausgebildet ist, die Spülflüssigkeit in den Arbeitsbereich einzubringen. Dies ermöglicht die Durchführung von Spülvorgängen, was sich insbesondere beim Umschalten zwischen funkenerosivem und elektrochemischem Abtragen, d. h. beim Wechsel zwischen Dielektrikum und Elektrolytlösung, als vorteilhaft gezeigt hat. Vorzugsweise ist die Zuführeinrichtung dabei ausgebildet, die Spülflüssigkeit getrennt von den Arbeitsflüssigkeiten in den Arbeitsbereich einzubringen. Als Spülflüssigkeit kann beispielsweise Wasser vorgesehen sein.In Further embodiment, it has proved to be advantageous if the feeder at least one extra reservoir for a rinsing liquid includes and is adapted, the rinsing liquid in the work area contribute. this makes possible the implementation of rinses, what especially when switching between spark erosion and electrochemical Ablation, d. H. when switching between dielectric and electrolyte solution, as has shown advantageous. Preferably, the feeder is thereby formed, the rinsing liquid separate from the working fluids into the workspace. As a rinsing liquid, for example Be provided water.

In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ausführungsbei spiele ausgebildet ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen.In Another embodiment provides that the device for execution a method according to one of the preceding Ausführungsbei games is trained. The resulting advantages are the preceding ones Descriptions can be found.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, welches aus einem metallischen Werkstoff besteht und eine Endkontur besitzt, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Bauteil mittels eines Verfahrens und/oder mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ausführungsbeispiele hergestellt ist. Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind den vorhergehenden Beschreibungen zu entnehmen. Das Bauteil kann aus einem schwer zerspanbaren Material, beispielsweise einer Nickel-, Kobalt- oder Titanbasislegierung oder dergleichen bestehen.One Another aspect of the invention relates to a component for a turbomachine, especially for a thermal gas turbine, which consists of a metallic material exists and has a final contour, provided according to the invention is that the component by means of a method and / or by means of a Device manufactured according to one of the preceding embodiments is. The resulting advantages are the preceding ones Descriptions can be found. The component can be made of a difficult to machine Material, for example, a nickel, cobalt or titanium-based alloy or the like consist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen, wobei die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Ausführungsbeispielen genannten Merkmale und Merkmalskombinationen nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dabei zeigt die einzige Figur eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.Further Advantages, features and details of the invention will be apparent from the following description of an embodiment and with reference of the drawings, the above mentioned in the description Features and feature combinations and the following in the embodiments mentioned features and feature combinations not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the invention to leave. The single figure shows a schematic diagram of a Device according to a Embodiment.

Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 10 zum Herstellen eines als Triebwerkschaufel ausgebildeten, metallischen Bauteils für eine thermische Gasturbine (nicht gezeigt). Die Vorrichtung 10 umfasst eine vorliegend als Kathode geschaltete Elektrode 12 sowie eine Zuführeinrichtung 14, mittels welcher zwei unterschiedliche Arbeitsflüssigkeiten gemäß Pfeil I unabhängig voneinander aus jeweils zugeordneten Vorratsbehältern 16a, 16b in einen Arbeitsbereich 18 der Vorrichtung 10 einbringbar sind. Weiterhin umfasst die Zuführeinrichtung einen weiteren Vorratsbehälter 16c für eine Spülflüssigkeit und ist ausgebildet, die Spülflüssigkeit unabhängig von den Arbeitsflüssigkeiten gemäß Pfeil I in den Arbeitsbereich 18 einzubringen. Im Arbeitsbereich 18 ist ein Bauteilrohling 20 aus einem metallischen Werkstoff angeordnet und zum Abtragen des Werkstoffs als Anode geschaltet. Der Arbeitsbereich 18 umfasst eine Arbeitskammer 22, in welcher das Abtragen des Werkstoffs durchgeführt wird.The single figure shows a schematic diagram of a device 10 for producing a turbine blade designed as a metallic component for a thermal gas turbine (not shown). The device 10 comprises an electrode connected in the present case as a cathode 12 and a feeder 14 , By means of which two different working fluids according to arrow I independently from each associated storage containers 16a . 16b into a workspace 18 the device 10 can be introduced. Furthermore, the feed device comprises a further storage container 16c for a rinsing liquid and is formed, the rinsing liquid independently of the working fluids as indicated by arrow I in the work area 18 contribute. In the workspace 18 is a component blank 20 arranged from a metallic material and connected to remove the material as an anode. The workspace 18 includes a working chamber 22 , in which the removal of the material is carried out.

Zum Herstellen des Bauteils wird zunächst ein Halbzeug (nicht gezeigt) im Arbeitsbereich 18 angeordnet. Durch ein Auskammerverfahren wird aus dem Halbzeug der gezeigte Bauteilrohling 20 hergestellt, welcher eine Rohkon tur aufweist. Zum Auskammern wird dabei ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren (ECM) verwendet, zu dessen Durchführung mittels der Zuführeinrichtung 14 die erste Arbeitsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 16a in die Arbeitskammer 22 eingebracht wird. Als erste Arbeitsflüssigkeit wird eine Elektrolytlösung verwendet.For the manufacture of the component, a semi-finished product (not shown) is initially in the work area 18 arranged. By means of a chamber-opening process, the component blank shown becomes the semifinished product 20 made, which has a Rohkon structure. To Auskammern while an electrochemical machining method (ECM) is used, for its implementation by means of the feeder 14 the first working fluid from the reservoir 16a in the working chamber 22 is introduced. As the first working liquid, an electrolytic solution is used.

Anschließend wird bedarfsweise mittels der Zuführeinrichtung 14 ein Spülvorgang durchgeführt, indem Spülflüssigkeit, beispielsweise Wasser, aus dem dritten Vorratsbehälter 16c in die Arbeitskammer 22 eingebracht wird. Hierdurch werden Reste der Elektrolytlösung entfernt und die Oberfläche des Bauteilrohlings für den nächsten Verfahrensschritt gereinigt.Subsequently, if necessary by means of the feeder 14 a rinsing performed by rinsing liquid, such as water, from the third reservoir 16c in the working chamber 22 is introduced. As a result, residues of the electrolyte solution are removed and cleaned the surface of the component blank for the next step.

Im nächsten Verfahrensschritt wird Werkstoff des Bauteilrohlings 20 mittels eines Senkerodierverfahrens abgetragen, wobei eine mit einer Endkontur des herzustellenden Bauteils korrespondierende Zwischenkontur erzeugt wird. Hierbei wird mittels der Zuführeinrichtung 14 die zweite Arbeitsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 16b in die Arbeitskammer 22 eingebracht. Als zweite Arbeitsflüssigkeit wird ein Dielektrikum, beispielsweise deionisiertes Wasser verwendet. Die erzeugte Zwischenkontur weist ein äquidistantes Aufmaß mit einer Toleranz kleiner als ±0,3 mm gegenüber der gewünschten Endkontur des fertigen Bauteils auf.In the next process step, the material of the component blank becomes 20 removed by a Senkerodierverfahrens, wherein a corresponding with a final contour of the component to be produced intermediate contour is generated. This is done by means of the feeder 14 the second working fluid from the reservoir 16b in the working chamber 22 brought in. The second working fluid used is a dielectric, for example deionized water. The generated intermediate contour has an equidistant allowance with a tolerance of less than ± 0.3 mm with respect to the desired final contour of the finished component.

Anschließend kann bedarfsweise mittels der Zuführeinrichtung 14 erneut ein Spülvorgang durchgeführt werden, wobei die gleiche oder eine unterschiedliche Spüllösung verwendet werden kann.Subsequently, if necessary, by means of the feeder 14 a rinsing process can be performed again, wherein the same or a different rinse solution can be used.

Im letzten Verfahrensschritt wird erneut Werkstoff des vorbearbeiteten Bauteilrohlings 20 abgetragen, wodurch die Endkontur des Bauteils erzeugt wird. Zum Abtragen wird dabei ein präsizes elektochemisches Bearbeitungsverfahren (PECM) verwendet. Die Maßtoleranz der Endkontur des fertigen Bauteils liegt unterhalb von 0,1 mm. Die mittlere Rauheit der Oberfläche des Bauteils beträgt weniger als 0,2 mm.In the last process step, the material of the pre-machined component blank is re-used 20 removed, whereby the final contour of the component is generated. For ablation, a pre-selected electrochemical machining process (PECM) is used. The dimensional tolerance of the final contour of the finished component is below 0.1 mm. The average roughness of the surface of the component is less than 0.2 mm.

Anstelle eines als Triebwerkschaufel ausgebildeten Bauteils können mittels der Vorrichtung 10 bzw. des Verfahrens auch andere Bauteiltypen für Strömungsmaschinen wie beispielsweise integrale Rotoren, Leitschaufeln und dergleichen hergestellt werden.Instead of a component designed as an engine blade, by means of the device 10 or the method, other types of components for turbomachines such as integral rotors, vanes and the like are produced.

Die in den Unterlagen angegebenen Parameterwerte zur Definition von Prozess- und Messbedingungen für die Charakterisierung von spezifischen Eigenschaften des Erfindungsgegenstands sind auch im Rahmen von Abweichungen – beispielsweise aufgrund von Messfehlern, Systemfehlern, DIN- Toleranzen und dergleichen – als vom Rahmen der Erfindung mitumfasst anzusehen.The in the documents specified parameter values for the definition of Process and measuring conditions for the characterization of specific properties of the subject invention are also in the context of deviations - for example, due to Measurement errors, system errors, DIN tolerances and the like - as to be considered by the scope of the invention.

Claims (14)

Verfahren zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, folgende Schritte umfassend: a) Bereitstellen eines Bauteilrohlings (20), welcher eine Rohkontur aufweist und aus einem metallischen Werkstoff besteht; b) Abtragen von Werkstoff des Bauteilrohlings (20) mittels eines Funkenerodierverfahrens, wobei eine mit einer Endkontur des Bauteils korrespondierende Zwischenkontur erzeugt wird, welche ein Aufmaß gegenüber der Endkontur aufweist; und c) Abtragen von Werkstoff des nach Schritt b) bearbeiteten Bauteilrohlings (20) mittels eines elektrochemischen Abtragverfahrens, wobei die Endkontur des Bauteils erzeugt wird.Method for producing a metallic component for a turbomachine, in particular for a thermal gas turbine, comprising the following steps: a) providing a component blank ( 20 ), which has a rough contour and consists of a metallic material; b) removal of material of the component blank ( 20 ) by means of a spark erosion method, wherein a corresponding with a final contour of the component intermediate contour is generated, which has an allowance relative to the final contour; and c) removal of material of the component blank processed according to step b) ( 20 ) by means of an electrochemical removal process, wherein the final contour of the component is generated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilrohling (20) vor Schritt a) zunächst durch ein Trennverfahren, insbesondere durch ein Auskammerverfahren, aus einem Halbzeug hergestellt wird.Method according to claim 1, characterized in that the component blank ( 20 ) before step a) is first produced by a separation process, in particular by a chamber process, from a semifinished product. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennverfahren ein elektrochemisches Bearbeitungsverfahren (ECM) verwendet wird.Method according to claim 2, characterized in that that as a separation process, an electrochemical machining process (ECM) is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkontur in Schritt b) mit einer Toleranz des Aufmaßes innerhalb ±0,5 mm, insbesondere innerhalb ±0,3 mm, insbesondere innerhalb ±0,2 mm, gegenüber der Endkontur erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the intermediate contour in step b) with a tolerance of the allowance within ± 0.5 mm, in particular within ± 0.3 mm, in particular within ± 0.2 mm, opposite the final contour is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkontur in Schritt b) mit einem äquidistanten Aufmaß gegenüber der Endkontur erzeugt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the intermediate contour in step b) with an equidistant allowance compared to Final contour is generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) ein Senkerodierverfahren als Funkenerodierverfahren verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that in step b) a Senkerodierverfahren as spark erosion is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) ein präsizes elektrochemisches Bearbeitungsverfahren (PECM) als elektrochemisches Abtragverfahren verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that in step c) a presizes electrochemical machining process (PECM) as electrochemical Abtragverfahren is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maßtoleranz der Endkontur unterhalb von 0,2 mm, insbesondere unterhalb von 0,1 mm, liegt und/oder eine mittlere Rauheit einer Oberfläche des Bauteils weniger als 0,3 mm, insbesondere weniger als 0,2 mm, beträgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that a dimensional tolerance the final contour below 0.2 mm, in particular below 0.1 mm, lies and / or a mean roughness of a surface of the Component is less than 0.3 mm, in particular less than 0.2 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Bauteil eine Triebwerkschaufel und/oder ein integrales Laufrad einer thermischen Gasturbine hergestellt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that as a component of an engine blade and / or an integral Impeller of a thermal gas turbine is produced. Vorrichtung (10) zum Herstellen eines metallischen Bauteils für eine Strömungsmaschine, umfassend eine Werkzeugelektrode (12) und eine Zuführeinrichtung (14), mittels welcher eine Arbeitsflüssigkeit von einem Vorratsbehälter (16a) in einen Arbeitsbereich (18) der Vorrichtung (10) einbringbar ist, wobei ein Bauteilrohling (20) aus einem metallischen Werkstoff im Arbeitsbereich (18) anordenbar und zum Abtragen des Werkstoffs als Gegenelektrode der Werkzeugelektrode (12) schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (14) einen weiteren Vorratsbehälter (16b) für eine weitere Arbeitsflüssigkeit umfasst und ausgebildet ist, die Arbeitsflüssigkeiten unabhängig voneinander in den Arbeitsbereich (18) einzubringen.Contraption ( 10 ) for producing a metallic component for a turbomachine, comprising a tool electrode ( 12 ) and a feeder ( 14 ), by means of which a working fluid from a reservoir ( 16a ) into a workspace ( 18 ) of the device ( 10 ) can be introduced, wherein a component blank ( 20 ) of a metallic material in the working area ( 18 ) and for removing the material as a counterelectrode of the tool electrode ( 12 ), characterized in that the feeding device ( 14 ei NEN further reservoir ( 16b ) for a further working fluid and is designed, the working fluids independently in the work area ( 18 ). Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsbereich (18) eine Arbeitskammer (22) umfasst, in welcher das Abtragen des Werkstoffs durchführbar ist.Contraption ( 10 ) according to claim 10, characterized in that the work area ( 18 ) a working chamber ( 22 ), in which the removal of the material is feasible. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (14) wenigstens einen zusätzlichen Vorratsbehälter (16c) für eine Spülflüssigkeit umfasst und ausgebildet ist, die Spülflüssigkeit in den Arbeitsbereich (18) einzubringen.Contraption ( 10 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the feeding device ( 14 ) at least one additional reservoir ( 16c ) for a rinsing liquid and is designed, the rinsing liquid in the work area ( 18 ). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.Contraption ( 10 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that it is designed for carrying out a method according to one of claims 1 to 9. Bauteil für eine Strömungsmaschine, insbesondere für eine thermische Gasturbine, welches aus einem metallischen Werkstoff besteht und eine Endkontur besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 hergestellt ist.Component for a turbomachine, in particular for a thermal gas turbine, which consists of a metallic material and has a final contour, characterized in that the component by means of a method according to one of claims 1 to 9 and / or by means of a device ( 10 ) is produced according to one of claims 10 to 13.