EP1809435A1 - Method for electrolytic machining a workpiece having a through hole. - Google Patents

Method for electrolytic machining a workpiece having a through hole.

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EP1809435A1
EP1809435A1 EP05786982A EP05786982A EP1809435A1 EP 1809435 A1 EP1809435 A1 EP 1809435A1 EP 05786982 A EP05786982 A EP 05786982A EP 05786982 A EP05786982 A EP 05786982A EP 1809435 A1 EP1809435 A1 EP 1809435A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
holes
hole
electrolyte
electrode
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05786982A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Rene Jabado
Uwe Kaden
Ursus KRÜGER
Michael Rindler
Jan Steinbach
Peter Tiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kortvelyessy Daniel
Reiche Ralph
Siemens AG
Original Assignee
Kortvelyessy Daniel
Reiche Ralph
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kortvelyessy Daniel, Reiche Ralph, Siemens AG filed Critical Kortvelyessy Daniel
Priority to EP05786982A priority Critical patent/EP1809435A1/en
Publication of EP1809435A1 publication Critical patent/EP1809435A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • B23H9/14—Making holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
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    • B23H9/10—Working turbine blades or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23H9/16—Making holes using an electrolytic jet
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/026—Electroplating of selected surface areas using locally applied jets of electrolyte
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/02—Etching
    • C25F3/14—Etching locally

Definitions

  • the invention relates to a method for internal machining of a through hole of a component according to the preamble of claim 1 and a component with through hole according to the preamble of claim 14.
  • Through holes of components sometimes need to be reworked because they do not have the desired geometry. This may be the case with a newly manufactured component, if the diameter has been too large, then material must be applied in the through hole.
  • the through hole is oxidized or corroded due to the operation of the component and the oxidation or corrosion products must be removed, whereby the geometry changes, ie the cross section or the diameter of the through hole is increased.
  • DE 34 03 402 discloses the electrochemical machining of a workpiece on the outer surface, wherein the electrolyte attacks the surface.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • a further object of the invention is to show a component which can be used despite deviating geometry of a through-hole from a desired geometry.
  • FIGS. 1 to 5 devices for carrying out the method according to the invention
  • FIG. 6, 7 process substeps of the method according to the invention
  • FIG. 8 shows a schematic course of the temporal
  • FIG. 9 shows a turbine blade
  • FIG. 1 shows a component 1 that, for example, has a cavity 3, at least one outer wall 4, 4 f with at least two through holes 7, 1 'in at least one outer wall 4, 4' and an inner 24 and an outer 25 surface ,
  • the component 1 can be, for example, a hollow (for example turbine blade 120, 130, FIG. 9) or plate-shaped component 1 (for example heat shield element 155, FIGS.
  • the through-holes 7, 7 ' have a cross-section which is, for example, round and which has to be machined because, for example, it is too large for the application and therefore has to be tapered.
  • Other geometries can also be processed by the method according to the invention.
  • an electrolyte 28 flows through the passage holes 7, 7 ', for example in the direction of the arrow 10 (for example, from the inside to the outside, ie out of the cavity 3), to material on the inner surfaces 8, 8' of the through holes 7, 7 ' apply electrolytically.
  • the temporal progress of the inner coating of one, several or all of the through-holes 7, 7 ' can be monitored, for example, by determining the flow (volume or mass per time) of the electrolyte 28 through the through-hole 7.
  • the progress of the inner coating can be monitored continuously (for example online) or discontinuously.
  • the monitoring can also be done only for a through hole 7, 7 '.
  • For different geometries of the Through holes 7, 1 'it is recommended to monitor several through holes I 1 1'.
  • any method of determining the flow rate of a medium through a through hole 7, 7 ' may be used.
  • variable area flowmeter For flow rate measurements, in particular the various principles of pressure difference (pitot tube according to Bernoulli, flow measurement according to the differential pressure method or Venturi tube with membrane), the variable area flowmeter, the inductive flow measurement or the ultrasonic flowmeter can be used.
  • the composition or concentration of the electrolyte 28 that has passed through it changes (eg, the concentration of the coating material that decreases or the concentration of an element being removed increases), for example, capacitive or is detected inductively or by other types of concentration measurement.
  • the component 1 is, for example, a Jacobpolelektrode and is connected via electrical leads 16 with a current / voltage source 22 with another pole electrode 19, 19 ', which have the same polarity.
  • Component 1 is a cathode in the coating process and in Decoating an anode. Accordingly, the pole electrodes 19, 19 'are anode or cathode.
  • Component 1 and pole electrodes 19, 19 ' are arranged, for example, together in an electrolyte 28 (FIG. 2), so that an electrical circuit closes.
  • the flow through the through-hole 7, 7 ' can be determined on the basis of the determination of the current drop by means of calibration curves.
  • the electrolyte 28 may then, for example, caused by a propeller drive (not shown) through the through holes 7, 7 'to flow.
  • a propeller drive not shown
  • the electrolyte 28 is pumped, for example, into the cavity 3, in the case of a turbine blade 120, 130, for example, down through the blade root 183, so that it exits through the through-holes 7, 7 'again.
  • the through holes 7, 7 ' may be arranged in the (FIG. 2) or outside (FIG. 3) of the electrolyte 28.
  • the through-holes 7, 7 'do not necessarily have to be present in the same electrolyte bath 28 as the component 1 and pole electrode 19.
  • the electrolyte 28 'for the internal coating of the through-holes 7, 7' can in fact also be supplied separately (FIG. 3), for example through the cavity 3 or from the outside through the through-holes 7, 7 '.
  • a different electrolyte 28 ' can be used, as the electrolyte 28, in which the pole electrode 19, 19' and the component 1 are arranged.
  • the electrolytes 28, 28 ' may be different in their composition and / or concentration of the material for the coating.
  • the through holes I 1 1 ' can be arranged outside the electrolyte 28 (FIG. 3) or arranged in the electrolyte 28 (not shown).
  • one or more metallic elements Al, Pt, Cr
  • alloys MrAlX
  • ceramic materials Al 2 O 3
  • FIG. 4 shows an enlarged view of FIG. 1.
  • the component 1 has, for example, at least two through-holes 7, 7 ', which can be processed simultaneously for coating or stripping.
  • Each through-hole 7, 7 ' is separately associated with, for example, a specially shaped pole electrode 19, 19', which is arranged either in the vicinity of the through-holes 7, 7 'or even in the through-holes 7, 7' (shown in dashed lines).
  • a specially shaped pole electrode 19, 19' which is arranged either in the vicinity of the through-holes 7, 7 'or even in the through-holes 7, 7' (shown in dashed lines).
  • each through-hole 7, 7 ' is assigned or can be assigned a separate pole electrode 19, 19', the potentials between the pole electrodes 19, 19 'and the wall 4 of the component 1 also decrease or decrease differently when the Distance of the pole electrodes 19, 19 'to the through holes 7, 7' is different, since the cross section of the für ⁇ holes 7, 7 'is different.
  • a separate monitoring or separate control of the pole electrodes 19, 19 ' is particularly important in the inner coating of the through holes 7, 7'.
  • the separate control of the pole electrodes 19, 19 ' can be applied not only in the coating process, but also in the decoating process.
  • the distance di, d 2 between projections 20, 20 'of the pole electrodes 19, 19' and the wall 4 becomes larger. If this distance becomes too large, the process stops automatically because the potential becomes too small. Since the distances di, d2 of the through holes 7, 7 'are different, the process stops individually in each through hole 7, 7' at different times.
  • the separate pole electrodes 19, 19 ' are electrically isolated from each other by an electrical insulation 49, but mechanically connected, so that the handling is simplified as a single tool 18.
  • pole electrodes 19, 19 ' are made of metal or carbon.
  • FIG. 5 shows a plurality of through holes 7, 7 ', 7 “, 1"', 7 “” with their pole electrodes 19, 19 ', 19 ", 19'".
  • the wall 4 may have a plurality of through-holes 7, 7 ', 7'',7''', 1 '''', 7 ''', all of which (not shown) or, as here, for example, only partially processed ( 7, 7 ', 7 ", 7'").
  • a part of the through-holes 7, 1 ', 7 ", 7''' have a certain geometry and are processed together in one process.
  • each through hole 1'''', 1 '' is not processed '''or in a subsequent, separate electrolytic process step treated in the example, each through hole 1'''', ⁇ rr' '', in turn, a separate pole electrode 19 "", 19 '"" (not shown) can be assigned.
  • FIG. 6 shows a further variant of the method according to the invention.
  • an EDM electrode 46 is used in a Erodier processor, wherein the EDM electrode 46, the contour, in particular a more complex shape (diffuser 47) of the through hole 7 (Fig. 6b)).
  • This EDM electrode 46 can in turn be used as a pole electrode 19 in the subsequent electrolytic coating process (FIG. 6 c)).
  • FIG. 7 shows a through-channel 7 which has projections 52 which locally constrict the flow. This is not desirable.
  • the local projections 52 can be removed during the stripping process, since here the distance between the pole electrode 19 and the projection 52 is small. This results in a uniform profile of the cross section of the passage hole 7, which is then coated or stripped off.
  • masks for the surfaces 24, 25 may be used, so that only the through hole 7 is beschich ⁇ tet.
  • only the inner surfaces 8 and the inner surface 24 of the component 1 can be coated.
  • aluminum is used for êtalitmaschine.
  • outer surface 25 of the component 1 could be coated with, if, for example, the outer surface should be aluminized.
  • the inner surfaces 8 of the through holes 7 and the outer surface 25 of the component 1 may be coated, e.g. an MCrAlX layer on the outer surface 25 is needed.
  • FIG. 8 shows by way of example a schematic course of the temporal change of the flow rate through a through-hole 7 during a coating process.
  • the cross section of the through-hole 7 tapers and the flow rate V / t decreases with time, as illustrated by the solid-line curve 31.
  • the curve 31 can be determined continuously or discontinuously by measuring individual values 34.
  • the measurement can be monitored online, i. the values are transmitted to a computer, which terminates the process when the predetermined value for the flow rate corresponding to a desired geometry of the through-hole 7 is reached.
  • the curve 31 is only schematic and may be of a different nature (e.g., linear).
  • FIG. 9 shows a perspective view of a blade 120, 130 as an exemplary component 1 with a through hole 7, which is processed according to the invention.
  • the blade 120 may be a blade 120 or stator 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121.
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or of a power plant for generating electricity, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has, along the longitudinal axis 121, a mounting area 400 adjacent to one another, a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406. As a guide blade 130, the blade can have an additional platform at its blade tip 415 (not shown).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwal ⁇ benschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has a leading edge 409 and a discharge edge 412 for a medium that flows past the blade 406.
  • the blade 120, 130 can hereby be produced by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • directionally solidified structures In these processes, one must avoid the transition to globulitic (polycrystalline) solidification, since undirected growth necessarily results in transverse and longitudinal grain boundaries which negate the good properties of the directionally solidified or monocrystalline component. If the term generally refers to directionally solidified structures, it means both single crystals that have no grain boundaries or at most small-angle grain boundaries, and stem crystal structures that have grain boundaries that are probably in the longitudinal direction but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.
  • Refurbishment means that components 120, 130 may need to be stripped of protective layers after use (e.g., by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, even cracks in the component 120, 130 are repaired. This is followed by a re-coating of the component 120, 130 and a renewed use of the component 120, 130.
  • the blade 120, 130 is hollow.
  • film cooling holes 7 through hole 7
  • the blade 120, 130 spielnger corresponding mostly metallic coatings and as protection against heat usually still a ceramic coating.
  • FIG. 10 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine 100.
  • the combustion chamber 110 is designed, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 102 arranged around the turbine shaft 103 in the circumferential direction open into a common combustion chamber space.
  • the combustion chamber 110 in its entirety as ringför- configured structure which is positioned around the turbine shaft 103 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C.
  • the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M with an inner lining formed from heat shield elements 155.
  • Each heat shield element 155 is equipped on the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer or made of highly heat-resistant material. Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110, a cooling system is additionally provided for the heat shield elements 155 or for their holding elements.
  • a heat shield element 155 as an example of a component 1 has, for example, holes (not shown) through which a fuel or fuel / gas mixture flows and which can be processed by means of the method according to the invention.
  • the materials of the combustion chamber wall and its coatings may be similar to the turbine blades.
  • FIG. 11 shows a heat shield arrangement 160, in which heat shield elements 155 are arranged on a supporting structure 163, one beside the other.
  • a larger hot gas space such as e.g. a combustion chamber 110
  • a plurality of rows of heat shield elements 155 disposed adjacent to each other on the support structure 163.
  • the heat shield assembly 160 may, for example, the
  • At least two adjacent heat shield elements 155a, 155b form a cooling air channel 166 between the support structure 163 and the surface of the heat shield elements 155a, 155b facing away from the hot gas 113.
  • the two mentioned adjacent heat shield elements 155a, 155b communicate, e.g. via the cooling air flow L flowing directly from one of the neighbors to the other in the common cooling air passage 166 formed by the neighbors.
  • heat shield elements 155 are shown as an example, which form a common cooling air duct 166. However, there is also a significantly larger number of heat shield elements in question, which can also be arranged in several rows.
  • the cooling air L which is fed through openings 169 (through holes 7) in the cooling air duct 166, cools the heat shield elements 155 back, for example by means of impingement cooling, the cooling air L practically perpendicular to the hot gas remote from the surface of the heat shield elements 155 and thereby absorb thermal energy can dissipate.
  • the cooling of the heat shield elements 155 can continue to take place by convection cooling, wherein cooling air L thereby sweeps substantially parallel to the surface of the heat shield elements 155 at the rear along and thereby also absorb and dissipate thermal energy.
  • the cooling air L as the cooling air flow largely moves from right to left in the cooling air passage 166 formed by the heat shield members 155 and can be supplied to a burner 107 provided in the combustion chamber 110, for example, to be used for combustion become.
  • sealing elements 172 are provided between the heat shield elements 155.
  • FIG. 11 also shows a screwing device 175, for example a countersink for receiving a screw.
  • a fastening element for example a screw, is inserted into the screwing device 175 and fastened on the side of the support structure 103, for example by means of a nut.
  • FIG. 12 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
  • the gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a Rotations ⁇ axis 102 rotor 103, which is also referred to as Turbi ⁇ nenexr. Along the rotor 103 successively follow an intake housing 104, a compressor 105, for example, a torus-like
  • Combustion chamber 110 in particular annular combustion chamber 106, with several coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109.
  • the annular combustion chamber 106 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example.
  • Four turbine stages 112 connected in series form the turbine 108.
  • Each turbine stage 112 is formed for example from two Schaufel ⁇ rings.
  • a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
  • the guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
  • air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed.
  • the compressed air provided on the turbine-side end of the compressor 105 is fed to the burners 107 and mixed there with a fuel.
  • the mixture is then burned in the combustion chamber 110 to form the working medium 113.
  • the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120.
  • the working medium 113 unwinds on the rotor blades 120 in a pulse-transmitting manner, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and this drives the working machine coupled to it ,
  • the components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during the operation of the gas turbine 100.
  • the guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the highest thermal load in addition to the heat shield bricks which line the annular combustion chamber 106.
  • substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure).
  • SX structure monocrystalline
  • DS structure longitudinal grains
  • Iron, nickel or cobalt-based superalloys are used as material for the components, in particular for the turbine blades 120, 130 and components of the combustion chamber 110.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776, EP 1 306 454, EP 1 319 729, WO 99/67435 or WO 00/44949; these writings are part of the revelation.
  • blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one member of the group
  • X is an active element and represents yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of rare earths) and heat through a thermal barrier coating.
  • the thermal barrier coating is, for example, ZrÜ2, Y2Ü4-Zr ⁇ 2, i. it is not, partially or completely stabilized by yttrium oxide and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the guide blade 130 has a guide blade root facing the inner housing 138 of the turbine 108 (not shown here) and a guide blade foot opposite
  • the vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.

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Abstract

In prior art, electrolytic methods are used for processing large exterior surfaces. According to the inventive method, through holes (7, 7', 7'', 7''', 7'''', 7''''') of a wall (4) are treated on the inside, one respective pole electrode (19, 19', 19'', 19''') being assigned to each through hole (7, 7', 7'', 7''') that is to be processed.

Description

Verfahren zur elektrolytischen Bearbeitung eines Bauteils und ein Bauteil mit DurchgangslochProcess for the electrolytic machining of a component and a component with through-hole
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Innenbearbeitung eines Durchgangslochs eines Bauteils gemäß des Gattungsbegriffs des Anspruchs 1 und ein Bauteil mit Durchgangsloch gemäß des Gattungsbegriffs des Anspruchs 14.The invention relates to a method for internal machining of a through hole of a component according to the preamble of claim 1 and a component with through hole according to the preamble of claim 14.
Durchgangslöcher von Bauteilen müssen manchmal nachbearbeitet werden, weil sie nicht die gewünschte Geometrie aufweisen. Dies kann bei einem neu hergestellten Bauteil der Fall sein, wenn der Durchmesser zu groß ausgefallen ist, dann muss Material in dem Durchgangsloch aufgetragen werden.Through holes of components sometimes need to be reworked because they do not have the desired geometry. This may be the case with a newly manufactured component, if the diameter has been too large, then material must be applied in the through hole.
Ebenso kann es sein, dass das Durchgangsloch aufgrund des Be¬ triebs des Bauteils oxidiert oder korrodiert ist und die Oxi- dation- oder Korrosionsprodukte entfernt werden müssen, wo¬ durch sich die Geometrie verändert, also der Querschnitt oder der Durchmesser des Durchgangslochs vergrößert ist.It may likewise be that the through hole is oxidized or corroded due to the operation of the component and the oxidation or corrosion products must be removed, whereby the geometry changes, ie the cross section or the diameter of the through hole is increased.
Für einen erneuten Einsatz des Bauteils wird es wiederauf¬ gearbeitet, wobei die gewünschte Geometrie wieder eingestellt werden muss (EP 1 160 352 Al) .It is reworked for a renewed use of the component, whereby the desired geometry has to be set again (EP 1 160 352 A1).
Die DE 198 32 767 Al beschreibt ein Verfahren zum Reinigen eines Bauteils, wobei die Reinigungsflüssigkeit durch die Durchgangslöcher strömt.DE 198 32 767 A1 describes a method for cleaning a component, wherein the cleaning liquid flows through the through holes.
Die DE 34 03 402 offenbart die elektrochemische Bearbeitung eines Werkstücks an der äußeren Oberfläche, wobei der Elektrolyt die Oberfläche angreift.DE 34 03 402 discloses the electrochemical machining of a workpiece on the outer surface, wherein the electrolyte attacks the surface.
Die US 5,865,977 beschreibt eine Methode um den Durchfluss eines Elektrolyten durch einen Kanal zu bestimmen. Die CH 397 900, die DE 44 28 207 Al, die US 6,234,752 Bl, die US 6,303,193 Bl sowie die US 2003/0173213 Al offenbaren Ver¬ fahren zur elektrolytischen Bearbeitung eines Werkstücks.US 5,865,977 describes a method for determining the flow of an electrolyte through a channel. CH 397 900, DE 44 28 207 A1, US Pat. No. 6,234,752 B1, US Pat. No. 6,303,193 B1 and US 2003/0173213 A1 disclose methods for the electrolytic machining of a workpiece.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren aufzuzeigen, das die Innenbearbeitung eines Durchgangslochs ermöglicht.It is therefore an object of the invention to provide a method that allows the internal processing of a through hole.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1.The object is achieved by a method according to claim 1.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bauteil aufzuzeigen, das trotz von einer Soll-Geometrie abweichender Geometrie eines Durchgangslochs verwendet werden kann.A further object of the invention is to show a component which can be used despite deviating geometry of a through-hole from a desired geometry.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bauteil gemäß Anspruch 14.The object is achieved by a component according to claim 14.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufgelistet.In the subclaims further advantageous measures are listed.
Diese Maßnahmen können beliebig miteinander in vorteilhafterThese measures can arbitrarily with each other in an advantageous manner
Art und Weise kombiniert werden.Way combined.
Es zeigenShow it
Figur 1 - 5 Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,FIGS. 1 to 5 devices for carrying out the method according to the invention,
Figur 6, 7 Verfahrensteilschritte des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens, Figur 8 einen schematischen Verlauf der zeitlichenFIG. 6, 7 process substeps of the method according to the invention, FIG. 8 shows a schematic course of the temporal
Änderung einer Durchflussmenge, Figur 9 eine Turbinenschaufel,Changing a flow rate, FIG. 9 shows a turbine blade,
Figur 10, 11 eine Brennkammer und Figur 12 eine Gasturbine. Figur 1 zeigt ein Bauteil 1, das beispielsweise einen Hohl¬ raum 3, zumindest eine äußere Wand 4, 4f mit zumindest zwei Durchgangslöchern 7, 1' in zumindest einer äußeren Wand 4, 4' sowie eine innere 24 und eine äußere 25 Oberfläche aufweist.10, 11 a combustion chamber and 12 a gas turbine. FIG. 1 shows a component 1 that, for example, has a cavity 3, at least one outer wall 4, 4 f with at least two through holes 7, 1 'in at least one outer wall 4, 4' and an inner 24 and an outer 25 surface ,
Das Bauteil 1 kann beispielsweise ein hohles (z.B. Turbinen¬ schaufel 120, 130, Fig. 9) oder plattenförmiges Bauteil 1 (z.B. Hitzeschildelement 155, Fig. 10, 11) sein.The component 1 can be, for example, a hollow (for example turbine blade 120, 130, FIG. 9) or plate-shaped component 1 (for example heat shield element 155, FIGS.
Die Durchgangslöcher 7, 7' weisen einen Querschnitt auf, der beispielsweise rund ist und der bearbeitet werden muss, weil er beispielsweise für die Anwendung zu groß ist und daher verjüngt werden muss. Andere Geometrien können ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden.The through-holes 7, 7 'have a cross-section which is, for example, round and which has to be machined because, for example, it is too large for the application and therefore has to be tapered. Other geometries can also be processed by the method according to the invention.
Eine Verjüngung der Durchgangslöcher 7, 7' erfolgt durch eine elektrolytische Beschichtung der Durchgangslöcher 7, 7' an den jeweiligen Innenflächen 8, 8' .A rejuvenation of the through holes 7, 7 'takes place by an electrolytic coating of the through holes 7, 7' on the respective inner surfaces 8, 8 '.
Insbesondere strömt dabei ein Elektrolyt 28 durch die Durch¬ gangslöcher 7, 7', beispielsweise in Pfeilrichtung 10 (beispielsweise von innen nach außen, also aus dem Hohlraum 3 heraus), um Material auf den Innenflächen 8, 8' der Durchgangslöcher 7, 7' elektrolytisch aufzutragen.In particular, an electrolyte 28 flows through the passage holes 7, 7 ', for example in the direction of the arrow 10 (for example, from the inside to the outside, ie out of the cavity 3), to material on the inner surfaces 8, 8' of the through holes 7, 7 ' apply electrolytically.
Der zeitliche Fortschritt der Innenbeschichtung eines, mehrerer oder aller Durchgangslöcher 7, 7' kann beispielsweise überwacht werden, indem der Durchfluss (Volumen bzw. Masse pro Zeit) des Elektrolyts 28 durch das Durchgangsloch 7 bestimmt wird.The temporal progress of the inner coating of one, several or all of the through-holes 7, 7 'can be monitored, for example, by determining the flow (volume or mass per time) of the electrolyte 28 through the through-hole 7.
Der Fortschritt der Innenbeschichtung kann kontinuierlich (beispielsweise online) oder diskontinuierlich überwacht werden. Die Überwachung kann auch nur für ein Durchgangsloch 7, 7' erfolgen. Bei unterschiedlichen Geometrien der Durchgangslöcher 7, 1' empfiehlt es sich mehrere Durchgangslöcher I1 1' zu überwachen.The progress of the inner coating can be monitored continuously (for example online) or discontinuously. The monitoring can also be done only for a through hole 7, 7 '. For different geometries of the Through holes 7, 1 'it is recommended to monitor several through holes I 1 1'.
Dadurch, dass bei der Innenbeschichtung Material auf die Innenseite 8, 8' des Durchgangslochs 7, 1' aufgetragen wird, verjüngt sich der Querschnitt des Durchgangslochs 7, 7' und die Durchflussmenge des Elektrolyts 28 pro Zeit t verringert sich.As a result of the material being applied to the inside 8, 8 'of the through-hole 7, 1' in the internal coating, the cross section of the through-hole 7, 7 'tapers and the flow rate of the electrolyte 28 per time t decreases.
Es wird anhand vorher erfolgter Kalibrierungsmessungen festgelegt, wann die gewünschte Soll-Geometrie des Durchgangslochs 7, 7' erreicht ist.It is determined based on previous calibration measurements, when the desired desired geometry of the through hole 7, 7 'is reached.
Zur Bestimmung des Fortschritts der Innenbeschichtung kann jedes Verfahren zur Bestimmung der Durchflussmenge eines Mediums durch ein Durchgangsloch 7, 7' benutzt werden.For determining the progress of the inner coating, any method of determining the flow rate of a medium through a through hole 7, 7 'may be used.
Für Durchflussmengenmessungen können insbesondere die verschiedenen Prinzipien der Druckdifferenz (Staurohr nach Bernoulli, Durchflussmessung nach dem Wirkdruckverfahren oder Venturirohr mit Membran) , der Schwebekörperdurchflussmesser, der induktiven Durchflussmessung oder der Ultraschallflowmeter verwendet werden.For flow rate measurements, in particular the various principles of pressure difference (pitot tube according to Bernoulli, flow measurement according to the differential pressure method or Venturi tube with membrane), the variable area flowmeter, the inductive flow measurement or the ultrasonic flowmeter can be used.
Wenn Material in den Durchgangslöchern 7, 7' aufgetragen wird, so ändert sich die Zusammensetzung oder Konzentration des durchgeströmten Elektrolyten 28 (z.B. Konzentration des Beschichtungsmaterials, die abnimmt oder die Konzentration eines Elements, das abgetragen wird, nimmt zu), die beispielsweise wiederum kapazitiv oder induktiv oder durch andere Arten der Konzentrationsmessung erfasst wird.When material is applied in the through holes 7, 7 ', the composition or concentration of the electrolyte 28 that has passed through it changes (eg, the concentration of the coating material that decreases or the concentration of an element being removed increases), for example, capacitive or is detected inductively or by other types of concentration measurement.
Für die Elektrolyse stellt das Bauteil 1 beispielsweise eine Gegenpolelektrode dar und ist über elektrische Zuleitungen 16 mit einer Strom-/Spannungsquelle 22 mit weiteren Polelektrode 19, 19' verbunden, die die gleiche Polung aufweisen. DasFor the electrolysis, the component 1 is, for example, a Gegenpolelektrode and is connected via electrical leads 16 with a current / voltage source 22 with another pole electrode 19, 19 ', which have the same polarity. The
Bauteil 1 ist eine Kathode im Beschichtungsverfahren und im Entschichtungsverfahren eine Anode. Entsprechend sind die Polelektroden 19, 19' Anode oder Kathode.Component 1 is a cathode in the coating process and in Decoating an anode. Accordingly, the pole electrodes 19, 19 'are anode or cathode.
Bauteil 1 und Polelektroden 19, 19' sind beispielsweise zusammen in einem Elektrolyten 28 (Fig. 2) angeordnet, so dass sich ein elektrischer Stromkreis schließt.Component 1 and pole electrodes 19, 19 'are arranged, for example, together in an electrolyte 28 (FIG. 2), so that an electrical circuit closes.
Beispielsweise kann anhand der Ermittlung des Stromabfalls mittels Kalibrierungskurven der Durchfluss durch das Durchgangsloch 7, 7' ermittelt werden.By way of example, the flow through the through-hole 7, 7 'can be determined on the basis of the determination of the current drop by means of calibration curves.
Der Elektrolyt 28 kann dann beispielsweise veranlasst durch einen Propellerantrieb (nicht dargestellt) durch die Durchgangslöcher 7, 7' strömen. Dabei sind die Durchgangslöcher 7, 7' im Elektrolyt 28 angeordnet.The electrolyte 28 may then, for example, caused by a propeller drive (not shown) through the through holes 7, 7 'to flow. In this case, the through holes 7, 7 'are arranged in the electrolyte 28.
Bei einem hohlen Bauteil 1 wird der Elektrolyt 28 beispiels¬ weise in den Hohlraum 3, bei einer Turbinenschaufel 120, 130 beispielsweise unten durch den Schaufelfuß 183, gepumpt, so dass er 28 durch die Durchgangslöcher 7, 7' wieder austritt. Dabei können die Durchgangslöcher 7, 7' im (Fig. 2) oder außerhalb (Fig. 3) des Elektrolyts 28 angeordnet sein.In the case of a hollow component 1, the electrolyte 28 is pumped, for example, into the cavity 3, in the case of a turbine blade 120, 130, for example, down through the blade root 183, so that it exits through the through-holes 7, 7 'again. In this case, the through holes 7, 7 'may be arranged in the (FIG. 2) or outside (FIG. 3) of the electrolyte 28.
Die Durchgangslöcher 7, 7' müssen nicht notwendigerweise, können aber, in demselben Elektrolytbad 28 wie Bauteil 1 und Polelektrode 19 vorhanden sein.The through-holes 7, 7 'do not necessarily have to be present in the same electrolyte bath 28 as the component 1 and pole electrode 19.
Der Elektrolyt 28' für die Innenbeschichtung der Durchgangslöcher 7, 7' kann nämlich auch separat zugeführt werden (Fig. 3) , beispielsweise durch den Hohlraum 3 oder von außen durch die Durchgangslöcher 7, 7' .The electrolyte 28 'for the internal coating of the through-holes 7, 7' can in fact also be supplied separately (FIG. 3), for example through the cavity 3 or from the outside through the through-holes 7, 7 '.
Bei der separaten Zuführung kann beispielsweise ein anderer Elektrolyt 28' verwendet werden, als der Elektrolyt 28, in dem die Polelektrode 19, 19' und das Bauteil 1 angeordnet sind. Die Elektrolyten 28, 28' können beispielsweise verschieden in ihrer Zusammensetzung und/oder Konzentration des Materials für die Beschichtung sein.In the separate supply, for example, a different electrolyte 28 'can be used, as the electrolyte 28, in which the pole electrode 19, 19' and the component 1 are arranged. For example, the electrolytes 28, 28 'may be different in their composition and / or concentration of the material for the coating.
Die Durchgangslöcher I1 1' können dabei außerhalb des Elektrolyts 28 angeordnet sein (Fig. 3) oder im Elektrolyt 28 (nicht dargestellt) angeordnet sein.The through holes I 1 1 'can be arranged outside the electrolyte 28 (FIG. 3) or arranged in the electrolyte 28 (not shown).
Als Material für die Innenbeschichtung können beispielsweise ein oder mehrere metallische Elemente (Al, Pt, Cr) oder Legierungen (MCrAlX) oder keramische Materialien (AI2O3) verwendet werden.As the material for the inner coating, for example, one or more metallic elements (Al, Pt, Cr) or alloys (MCrAlX) or ceramic materials (Al 2 O 3 ) may be used.
Figur 4 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Figur 1.FIG. 4 shows an enlarged view of FIG. 1.
Das Bauteil 1 weist beispielsweise zumindest zwei Durchgangslöcher 7, 7' auf, die gleichzeitig zur Beschichtung oder Entschichtung bearbeitet werden können.The component 1 has, for example, at least two through-holes 7, 7 ', which can be processed simultaneously for coating or stripping.
Jedem Durchgangsloch 7, 7' ist separat jeweils eine beispielsweise speziell ausgeformte Polelektrode 19, 19' zugeordnet, die entweder in der Nähe der Durchgangslöcher 7, 7' oder sogar in den Durchgangslöchern 7, 7' angeordnet ist (gestrichelt dargestellt) . So wird beispielsweise erreicht, dass nur oder hauptsächlich das Durchgangsloch 7, 7' innen beschichtet oder entschichtet wird.Each through-hole 7, 7 'is separately associated with, for example, a specially shaped pole electrode 19, 19', which is arranged either in the vicinity of the through-holes 7, 7 'or even in the through-holes 7, 7' (shown in dashed lines). Thus, for example, it is achieved that only or mainly the through-hole 7, 7 'is internally coated or stripped.
Unterschiedliche Polelektroden 19, 19' sind beispielsweise dann erforderlich, wenn die Durchgangslöcher 7, 7' schon bei der Neuherstellung gewollt eine unterschiedliche Geometrie aufweisen oder wenn bei einer Wiederaufarbeitung ursprünglich baugleiche Durchgangslöcher 7, 7' unterschiedlich während des Betriebs degradiert sind.Different pole electrodes 19, 19 'are required, for example, if the through-holes 7, 7' already have a different geometry during the new production or if originally identical through-holes 7, 7 'are degraded differently during operation during reprocessing.
Da jedem Durchgangsloch 7, 7' eine separate Polelektrode 19, 19' zugeordnet ist oder zugeordnet werden kann, nehmen auch die Potentiale zwischen den Polelektroden 19, 19' und der Wand 4 des Bauteils 1 unterschiedlich ab oder zu, wenn der Abstand der Polelektroden 19, 19' zu den Durchgangslöchern 7, 7' unterschiedlich ist, da der Querschnitt der Durch¬ gangslöcher 7, 7' unterschiedlich ist.Since each through-hole 7, 7 'is assigned or can be assigned a separate pole electrode 19, 19', the potentials between the pole electrodes 19, 19 'and the wall 4 of the component 1 also decrease or decrease differently when the Distance of the pole electrodes 19, 19 'to the through holes 7, 7' is different, since the cross section of the Durch¬ holes 7, 7 'is different.
Eine separate Überwachung bzw. separate Ansteuerung der Polelektroden 19, 19' ist insbesondere wichtig bei der Innenbeschichtung der Durchgangslöcher 7, 7'.A separate monitoring or separate control of the pole electrodes 19, 19 'is particularly important in the inner coating of the through holes 7, 7'.
Die separate Ansteuerung der Polelektroden 19, 19' kann aber nicht nur beim Beschichtungsverfahren, sondern auch bei dem Entschichtungsverfahren angewendet werden.The separate control of the pole electrodes 19, 19 'can be applied not only in the coating process, but also in the decoating process.
Bei einem Entschichtungsverfahren wird der Abstand di, d2 zwischen Vorsprüngen 20, 20' der Polelektroden 19, 19' und der Wand 4 größer. Wenn dieser Abstand zu groß wird, stoppt der Prozess automatisch, da das Potential zu klein wird. Da die Abstände di, d2 der Durchgangslöcher 7, 7' unter¬ schiedlich sind, stoppt der Prozess individuell in jedem Durchgangsloch 7, 7' zu verschiedenen Zeitpunkten.In a stripping process, the distance di, d 2 between projections 20, 20 'of the pole electrodes 19, 19' and the wall 4 becomes larger. If this distance becomes too large, the process stops automatically because the potential becomes too small. Since the distances di, d2 of the through holes 7, 7 'are different, the process stops individually in each through hole 7, 7' at different times.
Gegebenenfalls sind die separaten Polelektroden 19, 19' durch eine elektrische Isolierung 49 elektrisch voneinander getrennt, aber mechanisch verbunden, so dass die Handhabung als ein einziges Werkzeug 18 vereinfacht ist.Optionally, the separate pole electrodes 19, 19 'are electrically isolated from each other by an electrical insulation 49, but mechanically connected, so that the handling is simplified as a single tool 18.
Insbesondere sind die Polelektroden 19, 19' aus Metall oder Kohlenstoff.In particular, the pole electrodes 19, 19 'are made of metal or carbon.
Die Figur 5 zeigt mehrere Durchgangslöcher 7, 7', 7", 1' ' ' , 7"" mit ihren Polelektroden 19, 19', 19", 19'" .FIG. 5 shows a plurality of through holes 7, 7 ', 7 ", 1"', 7 "" with their pole electrodes 19, 19 ', 19 ", 19'".
Die Wand 4 kann mehrere Durchgangslöcher 7, 7', 7'', 7''', 1' ' ' ' , 7' ' ' ' ' aufweisen, die alle (nicht dargestellt) oder wie hier beispielsweise nur zum Teil bearbeiten werden (7, 7', 7", 7'") . Beispielsweise weist ein Teil der Durchgangslöcher 7, 1' , 7", 7''' eine bestimmte Geometrie auf; sie werden zusammen in einem Prozess bearbeitet.The wall 4 may have a plurality of through-holes 7, 7 ', 7'',7''', 1 '''', 7 '''', all of which (not shown) or, as here, for example, only partially processed ( 7, 7 ', 7 ", 7'"). For example, a part of the through-holes 7, 1 ', 7 ", 7''' have a certain geometry and are processed together in one process.
Die übrigen Durchgangslöcher 1' ' ' ' , 1' ' ' ' ' werden nicht bearbeitet oder werden in einem folgenden, separaten elektrolytischen Verfahrensschritt behandelt, in dem beispielsweise jedem Durchgangsloch 1' ' ' ' , ηr r''' wiederum eine separate Polelektrode 19"", 19'"" (nicht dargestellt) zugeordnet werden kann.The remaining through holes 1 '''', 1 '' are not processed '''or in a subsequent, separate electrolytic process step treated in the example, each through hole 1'''', η rr' '', in turn, a separate pole electrode 19 "", 19 '"" (not shown) can be assigned.
Figur 6 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens .FIG. 6 shows a further variant of the method according to the invention.
Hierbei kann in einem ersten Schritt zumindest einHere, in a first step, at least one
Durchgangsloch 7 (Fig. 6a Durchgangsloch 7 im Zwischenschritt noch als Sackloch 43 vorhanden, Durchgangsloch 7 Fig. 6b) , 6c) ) beispielsweise mittels eines Lasers 37 und seiner Laserstrahlen 40 hergestellt (Figur 6a) werden.Through hole 7 (Fig. 6a through hole 7 in the intermediate step still present as a blind hole 43, through hole 7 Fig. 6b), 6c)), for example, by means of a laser 37 and its laser beams 40 produced (Figure 6a).
In einem weiteren oder den Verfahrensschritt nach Figur 6a ersetzenden Verfahrensschritt zur Herstellung des Durchgangs¬ lochs 7 wird eine EDM-Elektrode 46 in einem Erodierverfahren verwendet, wobei die EDM-Elektrode 46 die Kontur, insbeson- dere eine komplexere Form (Diffusor 47) des Durchgangslochs 7 aufweist (Fig. 6b) ) .In a further or the method step of Figure 6a replacing step for producing the Durchgangs¬ hole 7, an EDM electrode 46 is used in a Erodierverfahren, wherein the EDM electrode 46, the contour, in particular a more complex shape (diffuser 47) of the through hole 7 (Fig. 6b)).
Diese EDM-Elektrode 46 kann wiederum bei dem sich anschlie¬ ßenden elektrolytischen Beschichtungsverfahren als Polelektrode 19 verwendet werden (Figur 6 c)) . Figur 7 zeigt einen Durchgangskanal 7, der Vorsprünge 52 auf¬ weist, die den Durchfluss lokal einengen. Dies ist jedoch nicht erwünscht.This EDM electrode 46 can in turn be used as a pole electrode 19 in the subsequent electrolytic coating process (FIG. 6 c)). FIG. 7 shows a through-channel 7 which has projections 52 which locally constrict the flow. This is not desirable.
Durch das Anlegen von hohen Spannungspulsen können bei dem Entschichtungsverfahren insbesondere die lokalen Vorsprünge 52 abgetragen werden, da hier der Abstand zwischen der Polelektrode 19 und dem Vorsprung 52 klein ist. Damit wird ein gleichmäßiger Verlauf des Querschnitts des Durch- gangslochs 7 erreicht, der dann noch beschichtet oder entschichtet wird.By applying high voltage pulses, in particular the local projections 52 can be removed during the stripping process, since here the distance between the pole electrode 19 and the projection 52 is small. This results in a uniform profile of the cross section of the passage hole 7, which is then coated or stripped off.
Gegebenenfalls können Maskierungen für die Oberflächen 24, 25 verwendet werden, so dass nur das Durchgangsloch 7 beschich¬ tet wird.Optionally, masks for the surfaces 24, 25 may be used, so that only the through hole 7 is beschich¬ tet.
Wahlweise können nur die Innenflächen 8 und die innere Oberfläche 24 des Bauteils 1 beschichtet werden. Dabei wird beispielsweise Aluminium zur Innenalitierung verwendet.Optionally, only the inner surfaces 8 and the inner surface 24 of the component 1 can be coated. In this case, for example, aluminum is used for Innenalitierung.
Zusätzlich könnte auch die äußere Oberfläche 25 des Bauteils 1 mit beschichtet werden, wenn beispielsweise auch die äußere Oberfläche aluminiert werden soll.In addition, the outer surface 25 of the component 1 could be coated with, if, for example, the outer surface should be aluminized.
Weiterhin können nur die Innenflächen 8 der Durchgangslöcher 7 und die äußere Oberfläche 25 des Bauteils 1 beschichtet, wenn z.B. eine MCrAlX-Schicht auf der äußeren Oberfläche 25 benötigt wird.Furthermore, only the inner surfaces 8 of the through holes 7 and the outer surface 25 of the component 1 may be coated, e.g. an MCrAlX layer on the outer surface 25 is needed.
Figur 8 zeigt beispielhaft einen schematischen Verlauf der zeitlichen Änderung der Durchflussmenge durch ein Durchgangs¬ loch 7 während eines Beschichtungsprozesses .FIG. 8 shows by way of example a schematic course of the temporal change of the flow rate through a through-hole 7 during a coating process.
Wenn bei der Innenbeschichtung des Durchgangslochs 7 Material an den Innenflächen 8 des Durchgangslochs 7 aufgetragen wird, so verjüngt sich der Querschnitt des Durchgangslochs 7 und die Durchflussmenge V/t fällt mit der Zeit ab, wie es die Kurve 31 mit der durchgezogenen Linie darstellt. Die Kurve 31 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durch Messen einzelner Werte 34 bestimmt werden.When material is applied to the inner surfaces 8 of the through-hole 7 in the inner coating of the through-hole 7, thus, the cross section of the through-hole 7 tapers and the flow rate V / t decreases with time, as illustrated by the solid-line curve 31. The curve 31 can be determined continuously or discontinuously by measuring individual values 34.
In beiden Fällen kann die Messung online überwacht werden, d.h. die Werte werden an einem Computer übermittelt, der das Verfahren abbricht, wenn der vorgegebene Wert für die Durch¬ flussmenge, der einer gewünschten Geometrie des Durchgangslochs 7 entspricht, erreicht ist.In both cases, the measurement can be monitored online, i. the values are transmitted to a computer, which terminates the process when the predetermined value for the flow rate corresponding to a desired geometry of the through-hole 7 is reached.
Die Kurve 31 ist nur schematisch und kann aus einem anderen Verlauf (z.B. linear) aufweisen.The curve 31 is only schematic and may be of a different nature (e.g., linear).
Figur 9 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Schaufel 120, 130 als beispielhaftes Bauteil 1 mit einem Durchgangsloch 7, das erfindungsgemäß bearbeitet wird.FIG. 9 shows a perspective view of a blade 120, 130 as an exemplary component 1 with a through hole 7, which is processed according to the invention.
Die Schaufel 120 kann eine Laufschaufel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine sein, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt. Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektri¬ zitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.The blade 120 may be a blade 120 or stator 130 of a turbomachine that extends along a longitudinal axis 121. The turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or of a power plant for generating electricity, a steam turbine or a compressor.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf¬ einander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 auf. Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel an ihrer Schaufel¬ spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge¬ stellt) .The blade 120, 130 has, along the longitudinal axis 121, a mounting area 400 adjacent to one another, a blade platform 403 adjacent thereto and an airfoil 406. As a guide blade 130, the blade can have an additional platform at its blade tip 415 (not shown).
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) . Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwal¬ benschwanzfuß sind möglich.In the mounting region 400, a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown). The blade root 183 is designed, for example, as a hammer head. Other designs as Christmas tree or Schwal¬ benschwanzfuß are possible.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau- felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab¬ strömkante 412 auf.The blade 120, 130 has a leading edge 409 and a discharge edge 412 for a medium that flows past the blade 406.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Berei¬ chen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas- sive metallische Werkstoffe verwendet.In conventional blades 120, 130, in all areas 400, 403, 406 of the blade 120, 130, for example, massive metallic materials are used.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedever¬ fahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus ge¬ fertigt sein.The blade 120, 130 can hereby be produced by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen wer¬ den als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb ho¬ hen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken er¬ folgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt. Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprach¬ gebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück be¬ steht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Er¬ starrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwen¬ digerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbil- den, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen. Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Rich- tung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korn¬ grenzen aufweisen. Bei diesen zweit genannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures) .Workpieces with a monocrystalline structure or structures wer¬ used as components for machines that are exposed ho¬ hen mechanical, thermal and / or chemical stress. The production of such monocrystalline workpieces er¬ follows, for example, by directed solidification from the melt. These are casting methods in which the liquid metallic alloy solidifies into a monocrystalline structure, ie a single-crystal workpiece, or directionally. In this case, dendritic crystals are aligned along the heat flow and form either a columnar grain structure (columnar, ie grains which extend over the entire length of the workpiece and here, for general Sprach¬ use, referred to as directionally solidified) or a monocrystalline structure, ie The entire workpiece is made of a single crystal. In these processes, one must avoid the transition to globulitic (polycrystalline) solidification, since undirected growth necessarily results in transverse and longitudinal grain boundaries which negate the good properties of the directionally solidified or monocrystalline component. If the term generally refers to directionally solidified structures, it means both single crystals that have no grain boundaries or at most small-angle grain boundaries, and stem crystal structures that have grain boundaries that are probably in the longitudinal direction but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 Al bekannt.Such methods are known from US Pat. No. 6,024,792 and EP 0 892 090 A1.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment) bedeutet, dass Bauteile 120, 130 nach ihrem Einsatz gegebenenfalls von Schutzschich- ten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidations- schichten bzw. -produkte. Gegebenenfalls werden auch noch Risse im Bauteil 120, 130 repariert. Danach erfolgt eine Wie- derbeschichtung des Bauteils 120, 130 und ein erneuter Ein- satz des Bauteils 120, 130.Refurbishment means that components 120, 130 may need to be stripped of protective layers after use (e.g., by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products. Optionally, even cracks in the component 120, 130 are repaired. This is followed by a re-coating of the component 120, 130 and a renewed use of the component 120, 130.
Die Schaufel 120, 130 ist hohl ausgeführt.The blade 120, 130 is hollow.
Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, und weist noch Filmkühllöcher 7 (Durchgangsloch 7) auf, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens nachbearbeitet werden können. Als Schutz gegen Korrosion weist die Schaufel 120, 130 bei¬ spielsweise entsprechende meistens metallische Beschichtungen auf und als Schutz gegen Wärme meistens noch eine keramische Beschichtung.If the blade 120, 130 to be cooled, and still has film cooling holes 7 (through hole 7), which can be post-processed by the method according to the invention. As a protection against corrosion, the blade 120, 130 spielsweise corresponding mostly metallic coatings and as protection against heat usually still a ceramic coating.
Die Figur 10 zeigt eine Brennkammer 110 einer Gasturbine 100. Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ring¬ brennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um die Turbinenwelle 103 herum angeordneten Brennern 102 in einen gemeinsamen Brennkammerraum münden. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringför- mige Struktur ausgestaltet, die um die Turbinenwelle 103 herum positioniert ist.FIG. 10 shows a combustion chamber 110 of a gas turbine 100. The combustion chamber 110 is designed, for example, as a so-called annular combustion chamber, in which a multiplicity of burners 102 arranged around the turbine shaft 103 in the circumferential direction open into a common combustion chamber space. For this purpose, the combustion chamber 110 in its entirety as ringför- configured structure which is positioned around the turbine shaft 103 around.
Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebspa¬ rametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermög¬ lichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsme- dium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. Jedes Hitzeschild¬ element 155 ist arbeitsmediumsseitig mit einer besonders hit¬ zebeständigen Schutzschicht ausgestattet oder aus hochtempe¬ raturbeständigem Material gefertigt. Aufgrund der hohen Tem- peraturen im Inneren der Brennkammer 110 ist zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen.To achieve a comparatively high efficiency, the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C. In order to allow a comparatively long service life for these operating parameters, which are unfavorable for the materials, the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M with an inner lining formed from heat shield elements 155. Each heat shield element 155 is equipped on the working medium side with a particularly heat-resistant protective layer or made of highly heat-resistant material. Due to the high temperatures inside the combustion chamber 110, a cooling system is additionally provided for the heat shield elements 155 or for their holding elements.
Ein Hitzeschildelement 155 als Beispiel für ein Bauteil 1 (Durchgangsloch 7) weist beispielsweise Löcher auf (nicht dargestellt) , durch die ein Brennstoff oder Brenn¬ stoff/Gasgemisch strömt und die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bearbeitet werden können.A heat shield element 155 as an example of a component 1 (through hole 7) has, for example, holes (not shown) through which a fuel or fuel / gas mixture flows and which can be processed by means of the method according to the invention.
Die Materialien der Brennkammerwand und deren Beschichtungen können ähnlich der Turbinenschaufeln sein.The materials of the combustion chamber wall and its coatings may be similar to the turbine blades.
In Figur 11 ist eine Hitzeschildanordnung 160 dargestellt, bei welcher auf einer Tragstruktur 163 flächendeckend nebeneinander Hitzeschildelemente 155 angeordnet sind.FIG. 11 shows a heat shield arrangement 160, in which heat shield elements 155 are arranged on a supporting structure 163, one beside the other.
Üblicherweise sind beispielsweise zur Auskleidung eines größeren Heißgasraumes, wie z.B. einer Brennkammer 110, mehrere Reihen von Hitzeschildelementen 155 aneinandergrenzend auf der Tragstruktur 163 angeordnet.Usually, for example, for lining a larger hot gas space, such as e.g. a combustion chamber 110, a plurality of rows of heat shield elements 155 disposed adjacent to each other on the support structure 163.
Die Hitzeschildanordnung 160 kann beispielsweise dieThe heat shield assembly 160 may, for example, the
Brennkammer 110 und/oder einen Übergangsbereich zwischen Brennkammer 110 und Turbinenschaufel 112 einer Gasturbine 100 auskleiden, um eine Beschädigung der Tragstruktur 163 während des Betriebs der Gasturbine 100 zu verhindern.Combustion chamber 110 and / or a transition region between Combustion chamber 110 and turbine blade 112 of a gas turbine 100 to prevent damage to the support structure 163 during operation of the gas turbine 100.
Um die thermischen Belastungen zu reduzieren, ist es bei¬ spielsweise vorgesehen, die Hitzeschildelemente 155 jeweils auf deren der Brennkammer 110 abgewandten Fläche mittels Kühlluft zu kühlen.In order to reduce the thermal loads, it is provided, for example, to cool the heat shield elements 155 in each case on their surface facing away from the combustion chamber 110 by means of cooling air.
Mindestens zwei benachbarte Hitzeschildelemente 155a, 155b bilden zwischen der Tragstruktur 163 und jeweils der dem Heißgas 113 abgewandten Fläche der Hitzeschildelemente 155a, 155b einen Kühlluftkanal 166. Auf diese Weise kommunizieren die beiden genannten benachbarten Hitzeschildelemente 155a, 155b z.B. über den Kühlluftstrom L, welcher direkt von einem der Nachbarn zum anderen in dem durch die Nachbarn gebildeten, gemeinsamen Kühlluftkanal 166 fließt.At least two adjacent heat shield elements 155a, 155b form a cooling air channel 166 between the support structure 163 and the surface of the heat shield elements 155a, 155b facing away from the hot gas 113. In this way, the two mentioned adjacent heat shield elements 155a, 155b communicate, e.g. via the cooling air flow L flowing directly from one of the neighbors to the other in the common cooling air passage 166 formed by the neighbors.
In der Figur 11 sind als Beispiel vier Hitzeschildelemente 155 dargestellt, welche einen gemeinsamen Kühlluftkanal 166 bilden. Es kommt jedoch auch eine deutlich größere Anzahl an Hitzeschildelementen in Frage, welche auch in mehreren Reihen angeordnet sein können.In the figure 11 four heat shield elements 155 are shown as an example, which form a common cooling air duct 166. However, there is also a significantly larger number of heat shield elements in question, which can also be arranged in several rows.
Die Kühlluft L, welche durch Öffnungen 169 (Durchgangslöcher 7) in den Kühlluftkanal 166 eingespeist ist, kühlt die Hitzeschildelemente 155 rückseitig beispielsweise mittels Prallkühlung, wobei die Kühlluft L praktisch senkrecht auf die dem Heißgas abgewandte Fläche der Hitzeschildelemente 155 trifft und dadurch thermische Energie aufnehmen und abführen kann. Die Kühlung der Hitzeschildelemente 155 kann weiterhin durch Konvektionskühlung erfolgen, wobei Kühlluft L dabei im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Hitzeschildelemente 155 an deren Rückseite entlang streicht und dadurch ebenfalls thermische Energie aufnehmen und abführen kann. In der Figur 11 bewegt sich die Kühlluft L als Kühlluftstrom größtenteils von rechts nach links in dem von den Hitzeschildelementen 155 gemeinsam gebildeten Kühlluftkanal 166 und kann einem Brenner 107, welcher sich beispielsweise in der Brennkammer 110 befindet, zugeführt werden, um für die Verbrennung genutzt zu werden.The cooling air L, which is fed through openings 169 (through holes 7) in the cooling air duct 166, cools the heat shield elements 155 back, for example by means of impingement cooling, the cooling air L practically perpendicular to the hot gas remote from the surface of the heat shield elements 155 and thereby absorb thermal energy can dissipate. The cooling of the heat shield elements 155 can continue to take place by convection cooling, wherein cooling air L thereby sweeps substantially parallel to the surface of the heat shield elements 155 at the rear along and thereby also absorb and dissipate thermal energy. In FIG. 11, the cooling air L as the cooling air flow largely moves from right to left in the cooling air passage 166 formed by the heat shield members 155 and can be supplied to a burner 107 provided in the combustion chamber 110, for example, to be used for combustion become.
Um ein Austreten der Kühlluft L aus dem Kühlluftkanal 166 di¬ rekt in die Brennkammer 110 und ein Eintreten von Heißgas aus der Brennkammer 110 in den Kühlluftkanal 166 zu verhindern, sind beispielsweise Dichtelemente 172 zwischen den Hitze¬ schildelementen 155 vorgesehen.In order to prevent leakage of the cooling air L from the cooling air duct 166 directly into the combustion chamber 110 and entry of hot gas from the combustion chamber 110 into the cooling air duct 166, sealing elements 172, for example, are provided between the heat shield elements 155.
In der Figur 11 ist beispielsweise außerdem eine Verschraubungsvorrichtung 175, beispielsweise eine Versenkung zur Aufnahme einer Schraube, dargestellt. Vorteilhaft wird zur Verankerung der Hitzeschildelemente 155 mit der Tragstruktur 163 ein Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube, in die Verschraubungsvorrichtung 175 eingeführt und auf Seiten der Tragstruktur 103 beispielsweise mittels einer Mutter befestigt.For example, FIG. 11 also shows a screwing device 175, for example a countersink for receiving a screw. Advantageously, to anchor the heat shield elements 155 to the support structure 163, a fastening element, for example a screw, is inserted into the screwing device 175 and fastened on the side of the support structure 103, for example by means of a nut.
Die Figur 12 zeigt beispielhaft eine Gasturbine 100 in einem Längsteilschnitt.FIG. 12 shows by way of example a gas turbine 100 in a longitudinal partial section.
Die Gasturbine 100 weist im Inneren einen um eine Rotations¬ achse 102 drehgelagerten Rotor 103 auf, der auch als Turbi¬ nenläufer bezeichnet wird. Entlang des Rotors 103 folgen aufeinander ein Ansauggehäuse 104, ein Verdichter 105, eine beispielsweise torusartigeThe gas turbine 100 has inside a rotatably mounted about a Rotations¬ axis 102 rotor 103, which is also referred to as Turbi¬ nenläufer. Along the rotor 103 successively follow an intake housing 104, a compressor 105, for example, a torus-like
Brennkammer 110, insbesondere Ringbrennkammer 106, mit mehre¬ ren koaxial angeordneten Brennern 107, eine Turbine 108 und das Abgasgehäuse 109. Die Ringbrennkammer 106 kommuniziert mit einem beispielsweise ringförmigen Heißgaskanal 111. Dort bilden beispielsweise vier hintereinander geschaltete Turbinenstufen 112 die Tur¬ bine 108. Jede Turbinenstufe 112 ist beispielsweise aus zwei Schaufel¬ ringen gebildet. In Strömungsrichtung eines Arbeitsmediums 113 gesehen folgt im Heißgaskanal 111 einer Leitschaufelreihe 115 eine aus Laufschaufeln 120 gebildete Reihe 125.Combustion chamber 110, in particular annular combustion chamber 106, with several coaxially arranged burners 107, a turbine 108 and the exhaust housing 109. The annular combustion chamber 106 communicates with an annular annular hot gas channel 111, for example. Four turbine stages 112 connected in series form the turbine 108. Each turbine stage 112 is formed for example from two Schaufel¬ rings. As seen in the direction of flow of a working medium 113, in the hot gas channel 111 of a row of guide vanes 115, a series 125 formed of rotor blades 120 follows.
Die Leitschaufeln 130 sind dabei an einem Innengehäuse 138 eines Stators 143 befestigt, wohingegen die Laufschaufeln 120 einer Reihe 125 beispielsweise mittels einer Turbinenscheibe 133 am Rotor 103 angebracht sind. An dem Rotor 103 angekoppelt ist ein Generator oder eine Arbeitsmaschine (nicht dargestellt) .The guide vanes 130 are fastened to an inner housing 138 of a stator 143, whereas the moving blades 120 of a row 125 are attached to the rotor 103 by means of a turbine disk 133, for example. Coupled to the rotor 103 is a generator or work machine (not shown).
Während des Betriebes der Gasturbine 100 wird vom Verdichter 105 durch das Ansauggehäuse 104 Luft 135 angesaugt und ver- dichtet. Die am turbinenseitigen Ende des Verdichters 105 be¬ reitgestellte verdichtete Luft wird zu den Brennern 107 ge¬ führt und dort mit einem Brennmittel vermischt. Das Gemisch wird dann unter Bildung des Arbeitsmediums 113 in der Brenn¬ kammer 110 verbrannt. Von dort aus strömt das Arbeitsmedium 113 entlang des Heißgaskanals 111 vorbei an den Leitschaufeln 130 und den Laufschaufeln 120. An den Laufschaufeln 120 ent¬ spannt sich das Arbeitsmedium 113 impulsübertragend, so dass die Laufschaufeln 120 den Rotor 103 antreiben und dieser die an ihn angekoppelte Arbeitsmaschine.During operation of the gas turbine 100, air 105 is sucked in by the compressor 105 through the intake housing 104 and compressed. The compressed air provided on the turbine-side end of the compressor 105 is fed to the burners 107 and mixed there with a fuel. The mixture is then burned in the combustion chamber 110 to form the working medium 113. From there, the working medium 113 flows along the hot gas channel 111 past the guide vanes 130 and the rotor blades 120. The working medium 113 unwinds on the rotor blades 120 in a pulse-transmitting manner, so that the rotor blades 120 drive the rotor 103 and this drives the working machine coupled to it ,
Die dem heißen Arbeitsmedium 113 ausgesetzten Bauteile unter¬ liegen während des Betriebes der Gasturbine 100 thermischen Belastungen. Die Leitschaufeln 130 und Laufschaufeln 120 der in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums 113 gesehen ersten Turbinenstufe 112 werden neben den die Ringbrennkammer 106 auskleidenden Hitzeschildsteinen am meisten thermisch be¬ lastet.The components exposed to the hot working medium 113 are subject to thermal loads during the operation of the gas turbine 100. The guide vanes 130 and rotor blades 120 of the first turbine stage 112, viewed in the flow direction of the working medium 113, are subjected to the highest thermal load in addition to the heat shield bricks which line the annular combustion chamber 106.
Um den dort herrschenden Temperaturen standzuhalten, können diese mittels eines Kühlmittels gekühlt werden. Ebenso können Substrate der Bauteile eine gerichtete Struktur aufweisen, d.h. sie sind einkristallin (SX-Struktur) oder weisen nur längsgerichtete Körner auf (DS-Struktur) . Als Material für die Bauteile, insbesondere für die Turbinen¬ schaufel 120, 130 und Bauteile der Brennkammer 110 werden beispielsweise eisen-, nickel- oder kobaltbasierte Superle- gierungen verwendet. Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776, EP 1 306 454, EP 1 319 729, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt; diese Schriften sind Teil der Offenbarung.To withstand the prevailing temperatures, they can be cooled by means of a coolant. Likewise, substrates of the components can have a directional structure, ie they are monocrystalline (SX structure) or have only longitudinal grains (DS structure). Iron, nickel or cobalt-based superalloys are used as material for the components, in particular for the turbine blades 120, 130 and components of the combustion chamber 110. Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776, EP 1 306 454, EP 1 319 729, WO 99/67435 or WO 00/44949; these writings are part of the revelation.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der GruppeLikewise, blades 120, 130 may be anti-corrosion coatings (MCrAlX; M is at least one member of the group
Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumin¬ dest ein Element der Seltenen Erden) und Wärme durch eine Wärmedämmschicht aufweisen. Die Wärmedämmschicht besteht beispielsweise ZrÜ2, Y2Ü4-Zrθ2, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesium¬ oxid.Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and represents yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of rare earths) and heat through a thermal barrier coating. The thermal barrier coating is, for example, ZrÜ2, Y2Ü4-Zrθ2, i. it is not, partially or completely stabilized by yttrium oxide and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.By suitable coating methods, e.g. Electron beam evaporation (EB-PVD) produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
Die Leitschaufel 130 weist einen dem Innengehäuse 138 der Turbine 108 zugewandten Leitschaufelfuß (hier nicht darge- stellt) und einen dem Leitschaufelfuß gegenüberliegendenThe guide blade 130 has a guide blade root facing the inner housing 138 of the turbine 108 (not shown here) and a guide blade foot opposite
Leitschaufelkopf auf. Der Leitschaufelkopf ist dem Rotor 103 zugewandt und an einem Befestigungsring 140 des Stators 143 festgelegt. Guide vane head on. The vane head faces the rotor 103 and fixed to a mounting ring 140 of the stator 143.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur elektrolytischen Bearbeitung eines Bauteils1. A method for the electrolytic machining of a component
das zumindest zwei Durchgangslöcher (7, 7', 7", 7' ' ' , η""r ηrrrrr) aufweist,at least two through holes (7, 7 ', 7 ", 7''',η""r ηrrrrr) au f WE is,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Durchgangslöcher (7, 7', 7" , 1' ' ' , η, , , , fl, , , , ,) an ihrer Innenfläche (8, 8f, 8", 8'",in that the through holes (7, 7 ', 7 ", 1''', η,,,, fl,,,, ) are provided on their inner surface (8, 8 f , 8", 8 '",
8"", 8'"") bearbeitet, insbesondere beschichtet werden, dass für die zu bearbeitenden Durchgangslöcher (7, 7',8 "", 8 '"") are processed, in particular coated, that for the through holes (7, 7',
7", 7'", 7"", 7'"") jeweils eine separate7 ", 7 '", 7 "", 7' "") each have a separate
Polelektrode (19, 19', 19", 19'"), die die gleiche Polung aufweisen, verwendet wird, dass eine Polelektrode (19, 19', 19", 19'") eine anderePol electrode (19, 19 ', 19 ", 19'") having the same polarity is used, that one pole electrode (19, 19 ', 19 ", 19'") another
Form (20, 20') aufweist als zumindest eine andereForm (20, 20 ') as at least one other
Polelektrode (19', 19", 19'") und dass eine elektrische Spannung, die an dem Bauteil (1) als Gegenpolelektrode und den zumindest zweiPol electrode (19 ', 19 ", 19'") and that an electrical voltage on the component (1) as Gegenpolelektrode and the at least two
Polelektroden (19, 19', 19", 19'") anliegt, gepulst wird. Pole electrodes (19, 19 ', 19 ", 19'") is applied, is pulsed.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass2. The method according to claim 1, characterized in that
ein Elektrolyt (28, 28 Λ) durch die zumindest zwei Durchgangslöcher (7, 7', 7", 7'", 7"", 7'"") strömt, insbesondere von innen nach außen aus einem Hohlraum (3) heraus, damit die Durchgangslöcher (7, 7f, 7", 7'", 7"", 7'"") an ihrer Innenfläche (8, 8f, 8", 8'", 8"", 8''''') bearbeitet werden.an electrolyte (28, 28 Λ ) flows through the at least two through-holes (7, 7 ', 7 ", 7'", 7 "", 7 '""), in particular from the inside outwards out of a cavity (3), thus the through holes (7, 7 f , 7 ", 7 '", 7 "", 7'"") on their inner surface (8, 8 f , 8 ", 8 '", 8 "", 8 "''') to be edited.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that
das Bauteil (1) mit den Durchgangslöchern (7, 7f, 1' ' , 7'", 7"", 7'"") eine Gegenpolelektrode im elektrolytischen Prozess darstellt.the component (1) with the through holes (7, 7 f , 1 '', 7 '", 7"",7'"") represents a Gegenpolelektrode in the electrolytic process.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized
dass zumindest ein, insbesondere zwei oder mehrere Durchgangslöcher (7, 7f, 7", 7'", 7"", 7'"") mittels einer EDM-Elektrode (46) hergestellt werden, und dass diese EDM-Elektrode (46) als Polelektrode (19, 19', 19'', 19''') für das elektrolytische Verfahren benutzt wird. in that at least one, in particular two or more through-holes (7, 7 f , 7 ", 7 '", 7 "", 7'"") are produced by means of an EDM electrode (46), and in that this EDM electrode (46 ) is used as pole electrode (19, 19 ', 19'',19''') for the electrolytic process.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass5. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that
die zumindest zwei Polelektroden (19, 19', 19", 19'") außerhalb eines hohlen Bauteils (1) angeordnet werden.the at least two pole electrodes (19, 19 ', 19 ", 19'") are arranged outside a hollow component (1).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass6. The method according to claim 1, characterized in that
der zeitlich abhängige Durchfluss des Elektrolyts (28,the time-dependent flow of the electrolyte (28,
28') durch zumindest ein Durchgangsloch (7, 7', 7",28 ') through at least one through hole (7, 7', 7 ",
7'", 7"", 7'"") gemessen wird, anhand dessen der Fortschritt der Innenbeschichtung des zumindest einen Durchgangslochs (7, 7', 1' ' , 1' ' ' , 7"",7 '", 7" ", 7'" "), by means of which the progress of the inner coating of the at least one through-hole (7, 7 ', 1' ', 1'", 7 "",
7'"") ermittelt wird.7 '"") is determined.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,7. The method according to claim 1, characterized
dass das Bauteil (1) in einem Elektrolyt (28) angeordnet ist, und dass ein anderer Elektrolyt (28'), insbesondere mit anderer chemischen Zusammensetzung oder anderer Konzentration eines Beschichtungsmaterials, durch die zumindest zwei Durchgangslöcher (7, 7', 7", 7'", 7"", 7'"") strömt.that the component (1) is arranged in an electrolyte (28), and that another electrolyte (28 '), in particular with a different chemical composition or different concentration of a coating material, through which at least two through-holes (7, 7', 7 ", 7 '", 7" ", 7'" ") flows.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass8. The method according to claim 1, characterized in that
nur die Innenfläche (8, 8', 8", 8'", 8"", 8'"") beschichtet wird. only the inner surface (8, 8 ', 8 ", 8'", 8 "", 8 '"") is coated.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass9. The method according to claim 1, characterized in that
nur die Innenfläche (8, 8', 8", 8'", 8" " , 8'"") und eine innere Oberfläche (24) des Bauteils (1) beschichtet wird.only the inner surface (8, 8 ', 8 ", 8'", 8 "", 8 '"") and an inner surface (24) of the component (1) is coated.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass10. The method according to claim 1, characterized in that
nur die Innenfläche (8, 8', 8", 8'", 8"", 8'"") und eine äußere Oberfläche (25) des Bauteils (1) beschichtet wird.only the inner surface (8, 8 ', 8 ", 8'", 8 "", 8 '"") and an outer surface (25) of the component (1) is coated.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass11. The method according to claim 1, characterized in that
die Innenfläche (8, 8', 8", 8'", 8"", 8'""), eine äußere (25) und eine innere (24) Oberfläche des Bauteils (1) beschichtet wird.the inner surface (8, 8 ', 8 ", 8'", 8 "", 8 '""), an outer (25) and an inner (24) surface of the component (1) is coated.
12. Bauteil (1) mit zumindest zwei Durchgangslöchern (7, 7f, 7", 7'", 7"", 7'"") hergestellt nach dem Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 13. 12. component (1) having at least two through holes (7, 7 f , 7 ", 7 '", 7 "", 7'"") produced by the method according to claims 1 to 13.
13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,13. Component according to claim 12, characterized
dass das neu hergestellte oder wieder aufzuarbeitende Bauteil (1) eine Turbinenkomponente, insbesondere eine Turbinenschaufel (120, 130) oder Hitzeschildelement (155) , insbesondere einer Gasturbine (100) ist, und dass insbesondere zumindest ein Durchgangsloch (7, 7', 7", 7'", 7"", 7'"") ein Filmkühlloch ist. that the newly produced or reworkable component (1) is a turbine component, in particular a turbine blade (120, 130) or heat shield element (155), in particular a gas turbine (100), and in particular that at least one through hole (7, 7 ', 7 " , 7 '", 7" ", 7'" ") is a film cooling hole.
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