DE69911947T2 - Verfahren zum Abdecken von Kühlungsöffnungen eines Gasturbinenbauteils - Google Patents

Verfahren zum Abdecken von Kühlungsöffnungen eines Gasturbinenbauteils Download PDF

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Maskierverfahren für Kühlöffnungen eines Gasturbinenbauteils.
  • STAND DER TECHNIK
  • Bauteile, wie beispielsweise Gasturbinenflügel, Schaufeln und andere gekühlte Einzelteile, enthalten oft Hohlräume, welche Kühlluft auf mehrere Öffnungen in der Wand des Einzelteils verteilen, welche zur äußeren Oberfläche führen. Die meisten Turbinenbauteile sind zum Schutz vor Oxidation und/oder Korrosion mit beispielsweise einer MCrAIY-Beschichtung überzogen (Basisschicht), und manche sind auch mit einer Wärmesperrenbeschichtung (WSB) zur thermischen Isolierung überzogen. Die Betriebsanforderungen der Einzelteile in einer Gasturbine führen oft zum Abbau der Beschichtung, bevor die strukturelle Integrität des zu Grunde liegenden Einzelteils selbst abgebaut wird. Daher muss die Basisschicht und die WSB entfernt und erneut aufgetragen werden.
  • Der Neuauftrag der Beschichtungen kann bei Einzelteilen mit einer großen Zahl von Kühlöffnungen sehr problematisch sein. Die Basisschicht kann oft Dicken von 150 bis 300 μm erreichen, und die Dicke der WSB kann weitere 200 bis 500 μm betragen. Die kombinierten Dicken dieser Beschichtungen würden einen sehr signifikanten (und negativen) Einfluss auf die Wirksamkeit der Kühlöffnungen aufweisen, falls die Beschichtungen in diesen Öffnungen abgelagert werden, insbesondere wenn man sich überlegt, dass die Durchmesser mancher Öffnungen 1 mm oder weniger betragen. Speziell geformte Kühlöffnungen sind dafür besonders empfindlich, da ihre Wirksamkeit stark von der Genauigkeit der Öffnungsform abhängt.
  • Es gibt verschiedene Offenbarungen, welche dieses Problem betreffen, und es gibt verschiedene, weithin bekannte Verfahren. Durchschnittsfachleuten ist bewusst, dass es ein übliches Verfahren ist, die Öffnungen mit einem geeigneten Material zuzulöten oder zuzuschweißen, nachdem die alten Beschichtungen entfernt wurden, die neuen Beschichtungen aufzubringen und die Öffnungen wieder herzustellen. Das damit verbundene Problem ist, dass die Löt- oder Schweißarbeiten Schwächebereiche in das Material einbringen. Normale Herstellungsarbeiten der Öffnungen weisen Fehler auf, welche mit der Platzierung der Öffnungen verbunden sind, und falls Schweiß- oder Lötmaterial übrig bleibt, werden die Schwächebereiche mit dem Einzelteil in Betrieb genommen und beeinträchtigen die mechanische Integrität des Einzelteils.
  • Eine Offenbarung, welche eine Lösung dafür bietet, ist US 5,702,288 , bei welcher ein Schleifschlamm in den Hohlraum des Bauteils injiziert und durch die Kühlöffnungen hindurchgepresst wird, welche teilweise mit dem Beschichtungsmaterial bedeckt sind. Vor dem Beschichten wurde weder zugeschweißt noch zugelötet. Dies schleift jedoch auch die interne Kühlanordnung (Rippen), jedwede Einsätze und auch den unbeschichteten Abschnitt der Kühlöffnungen ab.
  • Eine andere Offenbarung, welche eine bessere Lösung bietet, ist US 4,743,462 , bei welcher flüchtige Stopfen in die Kühlöffnungen eingesetzt werden und während des Beschichtungsverfahrens teilweise verflüchtigt werden. Die Verflüchtigung unterbricht die Beschichtung im Bereich der Öffnung, und wenn die Stopfen einmal vollständig entfernt sind, sind die Öffnungen im Wesentlichen beschichtungsfrei, und die Kühlluft wird nicht behindert. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass der große Abschnitt des Stopfens, welcher die Oberfläche verstellt, keine glatte Fortsetzung des Kühldurchgangs darstellt (er ist größer als der Umfang der Kühlöffnung angesetzt), weshalb der Kühlluftweg von der beabsichtigten Gestalt der ursprünglichen Kühlöffnungen verschieden sein wird. Dies trifft insbesondere für Schichtkühlöffnungen und speziell geformte Öffnungen zu, welche stark von der Form der Öffnung nahe der äußeren Oberfläche des Einzelteils abhängen. Wenn die Wände der Kühlöffnungen nicht über den ganzen Weg durch die Beschichtungslagen gerade gehalten werden (noch einmal, MCrAIY und WSB können mit 0,8 mm oder mehr zur Dicke beitragen), wird die Wirksamkeit der Kühlung signifikant beeinträchtigt.
  • Ein weiterer Nachteil des in US 4,743,462 offenbarten Verfahrens ist, dass die Stopfen alle individuell in den Kühlöffnungen platziert werden müssen. Dies ist für kleine, einfache Einzelteile von Flugtriebwerken realisierbar, wie beispielsweise dasjenige, welches in der Offenbarung dargestellt ist (welches nur verschiedene Reihen mit Kühlöffnungen an der Vorderkante umfasst), für große Turbinenbauteile von landgestützten Gasturbinen jedoch, welche mehrere Hundert Kühlöffnungen umfassen können, ist es nicht mehr realisierbar, Stopfen individuell in jeder Öffnung zu platzieren. Dies wird ferner durch die Tatsache verkompliziert, dass jedes Bauteil mit mehreren verschiedenen Kühlöffnungstypen hergestellt werden kann – einschließlich konischer, gerade zylindrischer und Öffnungen mit sich verändernden Wandwinkeln. Jeder Kühlöffnungstyp würde seinen eigenen, gesondert gestalteten Stopfen erfordern.
  • Eine weitere Offenbarung, bei welcher alle Öffnungen auf einmal verstopft werden, wird in US 5,800,695 gegeben. Ein Maskierungsmittel wird in der Kühlanordnung platziert und hindurchgepresst bis es die Kühlöffnungen von der Innenseite ausfüllt, aber nur bis zum Niveau der äußeren Oberfläche des Bauteils. Dann wird eine Beschichtung aufgebracht, in diesem Fall elektrolytisch aufgebrachtes Platin. Wegen der fehlenden Leitfähigkeit des Maskierungsmittels aus Kunststoff, welches in der Offenbarung genannt wird, wird sich kein Pt auf dem Maskierungsmittel in den Kühlöffnungen ablagern. Falls jedoch die Beschichtung unter Verwendung eines thermischen Sprühverfahrens aufgebracht wird, würde es das Maskierungsmittel in den Kühlöffnungen überziehen, wobei eine Lage ausgebildet würde, welche nach der Entfernung des Maskierungsmittels verbleiben würde. Diese Lage müsste entfernt werden. Es wird keine Lösung für dieses Problem vorgeschlagen – insbesondere wie die Lage des Beschichtungsmaterials in einer derartigen Weise zu entfernen ist, dass die beabsichtigte Gestalt der Kühlöffnung durch die Dicke des Beschichtungsmaterials hindurch erhalten bleibt.
  • Zusätzlich werden nur Kunststoffmaterialien als Maskierungsmaterialien spezifiziert, und in US 4,743,462 wird das Maskierungsmaterial so spezifiziert, dass es sich bei einer Temperatur unterhalb der des Auftragverfahrens verflüchtigt. Das Problem damit ist, dass bei einem Einzelteil, welches eine MCrAIY-Beschichtung und eine WSB erfordert, die MCrAIY-Beschichtung durch eine Hochtemperaturbehandlung (ungefähr 1000°C bis 1150°C im Vakuum) „diffusionsverschweißt" werden muss, bevor die WSB aufgebracht werden kann. Diese spezifizierten Materialien würden für das WSB-Beschichtungsverfahren nicht zurückbehalten werden und würden entweder erneut angewendet werden müssen oder der Vorteil der Maskierung würde verloren gehen. In der Tat legt das Beispielverfahren im Patent US 5,800,695 klar fest, dass nach der elektrolytischen Platin-Beschichtung das Maskierungsmittel entfernt wird und die Einzelteile dann veraluminiert werden, ohne Erwähnung des Schutzes der Kühlöffnungen vor Al-Ablagerungen.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Maskierverfahren für alle Kühlöffnungen eines Gasturbinenbauteils auf einmal zu finden, wobei die Maskierung die Wände der Kühlöffnungen jenseits der äußeren Oberfläche des Bauteils begrenzen, so dass das abgelagerte Beschichtungsmaterial die beabsichtigte Form der Kühlöffnung ausbildet.
  • Erfindungsgemäß wurde ein Maskierungsverfahren für Kühlöffnungen eines Gasturbinenbauteils mit einer äußeren Oberfläche, welche einen Hohlraum und mehrere Kühlöffnungen umfasst, vor dem Beschichten des Gasturbinenbauteils gefunden, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskierungsverfahren für die Kühlöffnungen 4 eines Gasturbinenbauteils mit einer äußeren Oberfläche, welche einen Hohlraum und mehrere Kühlöffnungen umfasst, vor dem Beschichten des Gasturbinenbauteils, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die äußere Oberfläche des Bauteils als auch die Kühlöffnungen mit einem Maskierungsmaterial maskiert werden, die Kühlöffnungen wenigstens einer Energiequelle aus dem Hohlraum des Bauteils ausgesetzt werden und dadurch das Maskierungsmaterial innerhalb der Kühlöffnungen und entlang der Sichtlinie durch die Kühlöffnungen jenseits der äußeren Oberfläche des Bauteils verdicken, das Maskierungsmaterial, welches von der Energiequelle nicht betroffen wurde, von der äußeren Oberfläche des Bauteils entfernt wird, das Bauteil und die maskierten Kühlöffnungen beschichtet werden und das verdickte Maskierungsmaterial aus den Kühlöffnungen entfernt wird.
  • Die wichtigste Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist, dass die Kühlöffnungen während des Beschichtungsauftragsverfahrens erneut in ihrer ursprünglich beabsichtigten Gestalt ausgeformt werden, sogar durch die Dicke der aufge brachten Beschichtung hindurch. Zusätzlich ist das „Sichtlinien-" Konzept ein neuartiger und sehr wichtiger Bestandteil des Verfahrens. Wegen des Herstellungsverfahrens, mit welchem die Kühlöffnungen gefertigt werden, welches normalerweise Laser-Bohren sein wird, wird die „Sichtlinie" der Energie entlang der Kühlöffnungen von innerhalb des Hohlraums des Bauteils die ursprüngliche Gestalt der Öffnung über der äußeren Oberfläche des Einzelteils durch die Dicke der aufzubringenden Beschichtungen hindurch sehr genau reproduziert. Es können verschiedene Energiequellen und verschiedene Maskierungsmaterialien mit speziellem Vorteil für das Verfahren der Erfindung verwendet werden. Das Maskierungsmaterial kann Feststoffpartikel enthalten, so dass nach dem Verdicken und mit der richtigen Wärmebehandlung zur Verflüchtigung eines Teils des Maskierungsmaterials eine poröse, feste Form zurückbleibt, welche den hohen Temperaturen der Diffusionswärmebehandlung widerstehen kann, welche vor der Aufbringung der Wärmesperrenbeschichtung (WSB) für die Verbindung zwischen dem Basismaterial des Bauteils und der MCrAIY-Beschichtung nötig ist. Ein anderer Vorteil wird erzielt, wenn ein Einsatz im Hohlraum des Bauteils platziert wird, um zu vermeiden, dass flüssiges Maskierungsmaterial in den Hohlraum eindringt und dann verdickt. Es ist möglich, dass der Einsatz selbst die Energiequelle ist, welche bestimmte Vorteile bietet.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es zeigen
  • 1 einen Gasturbinenflügel mit Kühlanordnung,
  • 2 einen Schnitt durch die Linie II-II durch den in 1 gezeigten Turbinenflügel, umfassend einen Hohlraum und mehrere Kühlöffnungen,
  • 3a den ersten Schritt des Verfahrens der Erfindung, das Aufbringen des Maskierungsmaterials auf die äußere Oberfläche des Bauteils und in den Kühlöffnungen des Bauteils, gezeigt als ein Beispiel an einer Kühlöffnung,
  • 3b den zweiten Schritt des Verfahrens der Erfindung, das Verdicken des Maskierungsmaterials in den Kühlöffnungen und in der Sichtlinie durch die Kühlöffnungen jenseits der äußeren Oberfläche des Bauteils mittels einer Energiequelle aus dem Hohlraum des Bauteils,
  • 3c den dritten Schritt des Verfahrens der Erfindung, das Entfernen des verbleibenden flüssigen Maskierungsmaterials von der äußeren Oberfläche des Bauteils,
  • 3d den vierten Schritt des Verfahrens der Erfindung, das Ablagern der Beschichtung auf der äußeren Oberfläche sowohl des Bauteils als auch der maskierten Kühlöffnungen,
  • 3e den fünften Schritt des Verfahrens der Erfindung, das Bauteil nach dem Entfernen des verdickten Maskierungsmaterials aus den Kühlöffnungen und
  • 4 ein Bauteil mit einem Einsatz innerhalb des Hohlraums, um zu vermeiden, dass überschüssiges Maskierungsmaterial durch die Kühlung eindringt, wobei der Einsatz gleichzeitig als Energiequelle verwendbar ist.
  • Die Zeichnungen zeigen nur die Bestandteile, welche für die Erfindung wichtig sind. Gleiche Elemente werden in verschiedenen Zeichnungen auf die gleiche Weise nummeriert.
  • BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • 1 zeigt ein Bauteil 1, wie beispielsweise Flügel oder Schaufeln von Gasturbinenmotoren, welches einen Hohlraum 2, in 1 nicht sichtbar, und Kühlöffnungen 4 umfasst, welche auf der äußeren Oberfläche 6 des Bauteils 1 sowie auf der Plattform 3 des Bauteils 1 liegen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maskierverfahren für Kühlöffnungen 4 im Bauteil 1, bevor die Ablagerung von Beschichtungsmaterial auf der äußeren Oberfläche 6 des Bauteils 1 stattfindet.
  • Gemäß der Linie II-II in der 1 zeigt 2 einen Schnitt durch das Bauteil 1. Das Bauteil 1 umfasst einen Hohlraum 2 und drei Kühlöffnungen 4. Die Anzahl der Kühlöffnungen 4 wird nur als ein Beispiel gegeben und kann mit dem Verwendungszweck des Bauteils 1 variieren. Das Bauteil 1 weist eine äußere Oberfläche 6 und eine innere Oberfläche 6a auf.
  • Es ist möglich, das Verfahren für die Beschichtung eines neuen Bauteils 1 sowie für ein Bauteil 1 zu verwenden, welches nach der Benutzung repariert werden muss. In diesem Fall wird die Beschichtung eines bereits beschichteten Bauteils 1 durch irgendein Mittel (chemisches Abbeizen mit HCl, Wasserstrahl, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung) abgelöst, um die Oberfläche des Bauteils 1 freizulegen. Die äußere Oberfläche 6 des Bauteils 1 und die Oberflächen der Kühlöffnungen 4 können gereinigt oder auf andere Weise für den Erhalt des Maskierungsmaterials 5 vorbereitet werden.
  • Die Schritte des Verfahrens der Erfindung werden in den 3a bis 3e gegeben, welche eine Kühlöffnung 4 des Bauteils 1 detailliert zeigen, wie in der 2 im Kreis III als ein Beispiel gegeben wird.
  • Die 3a zeigt den ersten Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die äußere Oberfläche 6 und die Kühlöffnungen 4 werden mit dem Maskierungsmaterial 5 maskiert. Sie wird mit einem Material beschichtet, besprüht oder darin getaucht, welches wenigstens teilweise flüssig ist, dem Maskierungsmaterial 5, und welches verdickt, was bedeutet, dass es viskoser oder fest wird, wenn es einer Energiequelle 7 ausgesetzt wird. Ein Weg, wie dies erreicht werden kann, ist das Injizieren des Maskierungsmaterials 5 in den Kühlhohlraum 2 des Bauteils 1 und das Hindurchpressen durch die Kühlöffnungen 4. Überschüssiges Maskierungsmaterial 5 kann nachfolgend von der inneren Oberfläche 6a (welche der Hohlraum 2 oder eine Seite der Plattform 3 sein kann, welche nicht beschichtet werden soll) des Bauteils 1 vor der Anwendung einer Energiequelle 7 entfernt werden.
  • Als Maskierungsmaterial 5 können verschiedene Substanzen verwendet werden:
    • 1. ein organisches Material oder
    • 2. ein Kunststoffharz, wie beispielsweise Polyurethan, eine Polyurethan-Oligomerenmischung, Polyisobutylmethacrylat, Polyvinyltoluol, Polypropylen oder eine Polypropylen-/Polyurethan-Oligomerenmischung und die Polymerklassen der Ketone oder Silikone, oder irgendein photopolymerisierendes Harz oder Harzmischung.
    • 3. das Maskierungsmaterial 5 kann auch eine Substanz sein, welche nicht einmal teilweise flüssig, sondern ein Pulver ist, was eine Ansammlung von festen Partikeln bedeutet. Das Verdicken des Pulvers bezieht sich dann auf die Agglomeration und das Zusammenkleben zum Ausbilden von Klumpen oder einer großen festen Masse von individuellen Pulverpartikeln. Das Pulver muss einer Energiequelle 7 gegenüber empfindlich sein, was bedeutet, dass die Pulverpartikel unter dem Einfluss der Energiequelle 7 agglomerieren.
  • Das Maskierungsmaterial 5 kann Metallpartikel oder -fasern oder Oxidmaterial wie beispielsweise Kieselerde, Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung davon enthalten.
  • Das von der Energiequelle 7 verdickte Maskierungsmaterial 5a, welches die Metall- oder Oxidpartikel enthält, kann ferner erhitzt werden, um den organischen Anteil des verdickten Maskierungsmaterials 5a zu verflüchtigen oder auf andere Weise zu entfernen, bevor die Beschichtung 8 auf der äußeren Oberfläche 6 des Bauteils 1 abgelagert wird. Im Harz können Bindemittel mit eingeschlossen sein, welche beim Zusammenhalt der festen Metall- oder Oxidpartikel wirksam sind, nachdem der organische Anteil des Maskierungsmaterials 5a entfernt wurde.
  • Die 3b zeigt den zweiten Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die gewünschte Energiequelle 7 wird auf der Seite der inneren Oberfläche 6a platziert, so dass die Energie unmittelbar auf das Maskierungsmaterial 5, welches sich in den Kühlöffnungen 4 befindet, und auf den Abschnitt des Maskierungsmaterials 5 auftrifft, welches außerhalb der Kühlöffnungen 4 liegt, aber im Wesentlichen entlang einer Sichtlinie vom Inneren des Bauteils 1 durch die Kühlöffnungen 4 lokalisiert ist. Die 3b zeigt auch das verdickte Material 5a. Auf diese Weise kann das Maskierungsmaterial 5 bis zu einer gewünschten Länge, welche sich über die äußere Oberfläche 6 des Bauteils 1, aber entlang der Sichtlinie ausdehnt, durch die Kühlöffnungen 4 des Bauteils 1 verdickt werden. Das Maskierungsmaterial 5, welches auf der äußeren Oberfläche 6 des Bauteils 1 und nicht in der oben erwähnten Sichtlinie liegt, wird nicht durch die Energiequelle 7 verdickt, oder es wird in einem viel geringeren Umfang verdickt und wird vorzugsweise vor der Ablagerung des Beschichtungsmaterials 8 entfernt, wie in 3d gezeigt.
  • Es können verschiedene Energiequellen 7 verwendet werden, um das gewünschte Resultat zu erzielen:
    • 1. sie kann elektromagnetisch sein, wie beispielsweise sichtbares Licht, ultraviolettes Licht oder infrarotes Licht,
    • 2. sie kann ein Gerät sein, welches gerichtetes Licht bereitstellt, wie beispielsweise ein Laser,
    • 3. die Energiequelle 7 kann auch ein Gerät sein, welches Licht mit einer einzelnen Wellenlänge oder mit einer um eine gewünschte Wellenlänge zentrierten Wellenlängenverteilung mit einer schmalen Bandbreite bereitstellt,
    • 4. weiterhin kann die Energiequelle 7 über einen Glasfaserleiter in den Hohlraum 2 des Bauteils 1 eingeführt werden, oder
    • 5. die Energiequelle 7 kann Schallschwingungen im Frequenzbereich von Infraschall (unter 20 Hz) bis Ultraschall (über 20.000 Hz) sein. In diesem Fall kann die Energiequelle ein Energieumwandler (d. h. ein Ultraschallwandler) sein.
  • 3c zeigt das Bauteil 1 nach der Entfernung des flüssigen Maskierungsmaterials 5. Das verdickte Maskierungsmaterial 5a in den Kühlöffnungen 4, und welches sich über die Kühlöffnungen 4 hinaus, aber entlang der Sichtlinie durch die Kühlöffnungen 4 ausdehnt, wird zurückgelassen, um ein Versperren der Kühlöffnungen 4 während der Ablagerung des(der) Beschichtungsmaterials(materialien) 8 zu verhindern, welches z. B. MCrAIY und WSB sein kann. Andere Beschichtungsmaterialien 8 sind möglich.
  • Das Maskierungsmaterial 5 wird bis auf eine Länge über die äußere Oberfläche 6 des Bauteils hinaus verdickt, welche wenigstens gleich der Dicke der abzulagernden Beschichtung(en) 8 ist, mit einer bevorzugten Länge von 200% bis 300% der beabsichtigten Beschichtungsdicke. Das Maskierungsmaterial 5 kann Feststoffpartikel enthalten, so dass nach dem Verdicken und mit der richtigen Wärmebehandlung zur Verflüchtigung eines Teils des Maskierungsmaterials 5 eine poröse, feste Form zurückbleibt, welche den hohen Temperaturen der Diffusionswärmebehandlung widerstehen kann, welche vor der Aufbringung der Wärmesperrenbeschichtung (WSB) für die Verbindung zwischen dem Basismaterial des Bauteils 1 und der MCrAIY-Beschichtung nötig ist. Es kann für verlängerte Kühlöffnungen eingesetzte Materialien geben, welche für die Energiequelle 7 im Wesentlichen transparent sind, so dass die Länge des reagierenden Maskierungsmaterials 5, durch welches die Energie vom Inneren des Hohlraums des Bauteils gelangen muss, nicht übermäßig ist.
  • Wegen der verschiedenen Formen von Kühlöffnungen kann bei manchen verdicktes Maskierungsmaterial 5a schneller außerhalb der Oberfläche 6 der Kühlöffnung 4 „wachsen" als bei anderen Kühlöffnungen 4. Es kann deshalb angebracht sein, das überschüssige verdickte Maskierungsmaterial 5a (oberhalb der gewünschten Länge über die äußere Oberfläche 6 des Bauteils hinaus) aus manchen Kühlöffnungen 4 vor der Ablagerung des(der) Beschichtungsmaterials(materialien) 8 zu entfernen. Dies kann beispielsweise durch mechanische Mittel geschehen.
  • Wie aus 3d ersichtlich, findet das Überziehen der Beschichtung 8 auf der äußeren Oberfläche 6 unmittelbar auf den maskierten Kühlöffnungen 4 mit den Mitteln statt, welche nach dem Stand der Technik bekannt sind.
  • Nachdem das(die) Beschichtungsverfahren beendet sind, wird das verdickte Maskierungsmaterial 5a entfernt, um die Kühlöffnungen 4 freizulegen, welche im Wesentlichen frei vom Beschichtungsmaterial 8 sind, und welche Wände aufweisen, welche einheitlich durch das frisch abgelagerte Beschichtungsmaterial 8 verlaufen. Dies wird in 3e gezeigt. Beispielsweise kann die Entfernung des verdickten organischen Maskierungsmaterials durch Erhitzen des Einzelteils für 2 Stunden auf 600°C in einem Vakuumofen erreicht werden.
  • Abgesehen von der verwendeten Energiequelle 7 kann es ein Vorteil sein, einen Einsatz 9 an die innere Oberfläche 6a innerhalb des Hohlraums 2 des Bauteils 1 zu platzieren, wie in 4 gezeigt. Der Einsatz 9 ist im Wesentlichen für die verwendete Energieart transparent, oder der Einsatz verteilt oder lenkt die Energie von der Energiequelle 7 um. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz 9 selbst die Energiequelle 7, welche speziell geformt ist, um in den Hohlraum 2 des Bauteils 1 zu passen, um zu vermeiden, dass überschüssiges Maskierungsmaterial 5 im Hohlraum 2 verdickt. Der Einsatz 9 kann eine spezielle Beschichtung aufweisen, welche die einfache Entnahme aus dem Hohlraum 2 des Bauteils erlaubt, wenn das Maskierungsmaterial 5 einmal verdickt wurde.
  • Es ist möglich, dass das Bauteil 1 vor oder während der Ausführung erhitzt oder gekühlt wird, um den Polymerisationsvorgang zu erleichtern.
  • Die wichtigste Verbesserung der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik ist, dass die Kühlöffnungen 4 während der Beschichtungsauftragsverfahren erneut in ihrer ursprünglich beabsichtigten Gestalt ausgeformt werden, sogar durch die Dicke der aufgebrachten Beschichtung 8 hindurch. Zusätzlich ist das „Sichtlinien-" Konzept ein neuartiger und sehr wichtiger Bestandteil des Verfahrens. Wegen des Herstellungsverfahrens, mit welchem die Kühlöffnungen 4 gefertigt werden, welches normalerweise Laser-Bohren sein wird, wird die „Sichtlinie" der Energie entlang der Kühlöffnungen 4 von innerhalb des Hohlraums 2 des Bauteils 1 die ursprüngliche Gestalt der Öffnung über der äußeren Oberfläche 6 des Einzelteils durch die Dicke der aufzubringenden Beschichtungen 8 hindurch sehr genau reproduzieren.
  • NUMMERIERUNG
    • 1
    Bauteil, z. B. Flügel oder Schaufeln für Gasturbinen
    2
    Hohlraum
    3
    Plattform
    4
    Kühlöffnungen
    5
    Maskierungsmaterial
    5a
    Verdicktes Maskierungsmaterial
    6
    Äußere Oberfläche
    6a
    Innere Oberfläche
    7
    Energiequelle
    8
    Beschichtung
    9
    Einsatz

Claims (15)

  1. Maskierverfahren für Kühlöffnungen (4) eines Gasturbinenbauteils (1) mit einer äußeren Oberfläche (6), umfassend einen Hohlraum (2) und mehrere Kühlöffnungen (4), vor dem Beschichten des Gasturbinenbauteils (1), gekennzeichnet durch – Maskieren sowohl der äußeren Oberfläche (6) des Bauteils (1) als auch der Kühlöffnungen (4) mit einem Maskierungsmaterial (5), – Aussetzen der Kühlöffnungen (4) wenigstens einer Energiequelle (7) aus dem Hohlraum (2) des Bauteils (1) und dadurch Verdicken des Maskierungsmaterials (5a) innerhalb der Kühlöffnungen (4) und entlang der Sichtlinie durch die Kühlöffnungen (4) über die äußere Oberfläche (6) des Bauteils (1) hinaus, – Entfernen des Maskierungsmaterials (5), welches durch die Energiequelle (7) nicht betroffen wurde, von der äußeren Oberfläche (6) des Bauteils (1), – Beschichten (8) des Bauteils (1) und der maskierten Kühlöffnungen (4) und – Entfernen des verdickten Maskierungsmaterials (5a) aus den Kühlöffnungen (4).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskierungsmaterial (5) auf einer Länge verdickt wird, welche wenigstens gleich der Dicke der Beschichtung (8) ist, welche über der äußeren Oberfläche (6) des Bauteils (1) abzulagern ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskierungsmaterial (5) auf einer Länge von 200% bis 300% der Beschichtung (8) verdickt wird, welche über der äußeren Oberfläche (6) des Bauteils (1) abzulagern ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung mit einem organischen Material stattfindet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maskierung mit einem Kunststoffharz, wie beispielsweise Polyurethan, einer Polyurethan-Oligomerenmischung, Polyisobutylmethacrylat, Polyvinyltoluol, Polypropylen oder einer Polypropylen-/Polyurethan-Oligomerenmischung, der Polymerklasse der Ketone oder Silikone oder irgendeinem photopolymerisierenden Harz oder Harzmischung stattfindet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskierungsmaterial (5) ein Pulver ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maskierungsmaterial (5) Partikel oder Fasern aus Metall oder Oxidmaterial wie beispielsweise Kieselerde, Magnesiumoxid, Kalziumoxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Yttriumoxid oder eine Mischung davon enthält.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verdickte Maskierungsmaterial (5a), welches die Metall- oder Oxidpartikel enthält, erhitzt oder behandelt wird, um den organischen Anteil des Maskierungsmaterials (5) zu verflüchtigen oder auf andere Weise zu entfernen, bevor die Beschichtung auf der äußeren Oberfläche (6) des Bauteils (1) abgelagert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Maskierungsmaterial (5) Bindemittel miteingeschlossen sind, welche beim Zusammenhalt der festen Metall- oder Oxidpartikel wirksam sind, nachdem der organische Anteil des Maskierungsmaterials (5) entfernt wurde.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einsatz (9), welcher im Wesentlichen transparent für die verwendete Energieart ist, im Hohlraum (2) des Bauteils (1) platziert wird, bevor das Verfahren angewendet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (9) die Energie umlenkt oder erneut abstrahlt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (9) selbst die Energiequelle (7) ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) vor oder während der Ausführung erhitzt wird, um einen der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 zu erleichtern.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1) vor oder während der Ausführung gekühlt wird, um einen der Verfahrensschritte nach Anspruch 1 zu erleichtern.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Anwendung des Verfahrens eine alte Beschichtung (8) vom Bauteil (1) entfernt wird.
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