WO2014146997A1 - Additive method, in particular for producing a coating, device for performing the method, coating, component production method, and component - Google Patents

Additive method, in particular for producing a coating, device for performing the method, coating, component production method, and component Download PDF

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WO2014146997A1
WO2014146997A1 PCT/EP2014/055235 EP2014055235W WO2014146997A1 WO 2014146997 A1 WO2014146997 A1 WO 2014146997A1 EP 2014055235 W EP2014055235 W EP 2014055235W WO 2014146997 A1 WO2014146997 A1 WO 2014146997A1
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layer
coating
component
last
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Bernd Burbaum
Torsten JOKISCH
Sebastian Piegert
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
    • F01D5/288—Protective coatings for blades
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/005—Repairing methods or devices

Definitions

  • the invention relates to a generative process, in particular for the production of a coating, to a device for carrying out the process and to a coating. Furthermore, the invention relates to a component manufacturing method and a component.
  • a rotor of a turbomachine for example a rotor of a gas turbine or steam turbine, has a rotor base body and several rotor bodies mounted on the rotor body
  • Blades Each blade has a blade root and an airfoil and a tip and is mounted with the blade foot ⁇ in a corresponding recess of the rotor body.
  • cooling is often insufficient, especially at the blade tip.
  • a temperature difference of about 100 ° Celsius is present. Since ⁇ forth occurs in the region of the blade tip by the thermal and mechanical stress, in particular by a so-called running-in mating sealing surfaces frequently wear on. Cracking on the blade tip is the result. So far, the worn and / or cracked region in the region of the blade tip was mechanically removed locally and restored by build-up welding with an additional material. However, this is very costly and time consuming. A longer life of a blade or blade tip is therefore desirable.
  • DE 103 19 494 A1 discloses a method for repairing a guide vane of a gas turbine, in which a damaged section is cut out of the guide vane to be repaired and a spare part for the cut-out section is produced by means of a rapid manufacturing process. is provided. The ⁇ Asked by the rapid manufacturing process fro spare part integrated into the vane to be repaired by welding or soldering.
  • a first object of the invention is therefore to specify a generative method with which the above-mentioned problem can be reduced or even avoided.
  • a second object is the disclosure of a device for carrying out the method.
  • a third object is to provide a coating wel ⁇ cher solves the above problem.
  • a fourth and a fifth object are to specify a component production method and a component which solves the above-mentioned problem.
  • the first object is achieved by specifying a generative method with the following steps:
  • the powder material mixture comprises at least a first powder and a second powder, wherein the An ⁇ part of the second powder continuously increases from the first layer to the last layer; and wherein the second powder has at least Verschlenfinbe ⁇ resistance and / or oxidation resistance and / or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, so that change with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties continuously;
  • the content of the second powder in the ers ⁇ th layer is 0%.
  • the second powder may be locally characterized by a high wear resistance and / or oxidation resistance and / or a low thermal expansion coefficient with respect to high temperatures. Since the proportion of the second powder in the powder material mixture was increased continuously with increasing number of layers, this means that the mechanical and / or thermal properties change continuously with increasing layer. This also means that the thermal expansion due to the higher temperature in, for example, the last layer is the same as the first layer, although this
  • the proportion of the first powder in the last layer is 0%.
  • the suitable properties of the second powder with respect to high temperatures are maximized.
  • the second object is achieved by specifying a device for carrying out the above method, wherein:
  • At least one first powder conveyor with a solidifiable powder is provided,
  • At least a second powder conveyor is provided with a solidifiable powder
  • the at least two powder conveyors can be controlled separately so that the at least two solidifiable powders can be mixed in any ratio.
  • the third object with the indication of a coating for the manufacture or repair of a component, in particular a flow combustion engine, comprising literallyin- is least one first layer having a first solidifiable Pul ⁇ verwerkstoffgemisch and a final layer having a last solidifiable powder material mixture, wherein the first between the and the last layer is provided with a defined number of further layers of solidifiable powder material mixtures.
  • the solidifiable powder material mixture consists of at least a first powder and a second powder, the proportion of the second powder continuously increasing from the first layer to the last layer, and wherein the second powder at least wear resistance and / or oxidation resistance and / or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, so that with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties change continuously and wherein the proportion of the second powder in the first layer is 0%.
  • a coating is created which, due to the different powder composition, has different coatings Areas has different properties. Due to a continuous increase of the second powder, the properties also do not change abruptly, but slowly merge or change continuously.
  • the coating is thus adapted for example to the different thermal expansion coefficients or ⁇ union to the expected temperature gradient. This means that the thermal expansion due to the higher temperature in, for example, the last layer is the same as on the first
  • the proportion of the first powder in the last layer is 0%.
  • the appropriate properties of the second powder are maximized with respect to high temperatures.
  • the coating is preferably produced by the above-mentioned generative process and / or the abovementioned device.
  • the coating is particularly easy to Herge ⁇ provides.
  • the third object with the specification of a component manufacturing process, particularly for repair of a component, comprising a base member and a top-called coating is characterized by the following steps ge ⁇ solves:
  • the component manufacturing process according to the invention now makes it possible to repair, for example, high-temperature-stressed components with a suitable coating.
  • the coating can be manufactured separately and be on / in-place at the place of the component to be repaired on / in.
  • an application to the new part is possible;
  • a blade can be cast without a tip and the tip made from a coating.
  • As ⁇ by a particularly temperature-resistant blade can be manufactured with a long life.
  • the joining preferably takes place by joining, in particular friction welding. But it can also be used any other welding / joining process.
  • abrasion occurs by the connection by friction welding of the coating and the base component.
  • the recontouring of the end component includes the post-processing of the abrasion by mechanical processing, in particular by turning or milling. This can be done very easily.
  • the coating is heat treated prior to bonding to the base member.
  • This can be, for example, a hot isostatic pressing (HIP process) in order to set the optimum mechanical properties and, if necessary, to eliminate hot cracks.
  • the final component is heat-treated, so that the structure gets the optimal properties.
  • a component which is repaired or manufactured according to the above component manufacturing ⁇ method may in particular be a component of a gas turbine, for example a blade.
  • the blade at its tip, which is formed by the last layer a large proportion of the second powder, which, for example, a thermal is highly resilient material.
  • the thermal expansion coefficient at the tip of the component or the coating can be adapted to the expected temperature gradients.
  • the second powder may also have other or additional properties.
  • the first powder similar or identical Mate ⁇ rialeigenschaften as the base component on. Is selected as Materi ⁇ aleigenschaft the heat expansion, so can be set by means of this combination that the thermal expansion due to the higher temperature at the final layer (tip) of the coating just as large as the first layer of the coating, although between the tip and ERS ⁇ th layer of the coating a large temperature gradient is sawn. This means a complete compensation of the thermomechanical stresses.
  • FIG. 2 shows a coating according to the invention and a base wing
  • FIG. 3 connecting the coating according to the invention to a base wing
  • the blade 1 shows a turbine blade 1 with a wing profile 3 according to the prior art.
  • This has a blade root 2.
  • the blade 1 comprises a tip 4, which has a crown 5 with an inner crown bottom 6 and an outer crown edge 7.
  • the turbine blade 1 kon ⁇ struiert for (not shown) within a housing animals ro-. It is important that the blade tip 4 precisely in the housing (not shown) fits around the outside to prevent flow of the combustion gases at the blade tip 4 as far as possible ⁇ continuously, as the bypass route these receiving gases no energy on the wing profile 3 of the blade 1 übertra ⁇ gen.
  • the blade 1 may have a thermal barrier coating at its tip. Nevertheless, one or more cracks 10 may occur in the crown 5 of the turbine bucket 1, due to material fatigue at low load cycles occurring during operation of the turbine and acting on the bucket tip 4. If a crack 10 exceeds a critical length, the turbine blade 1 must be taken out of service and / or repaired. So far, cracks 10, unless they exceed a critical length, have been laser-deposited, e.g. with the filler or by e.g. tungsten inert gas welding (TIG welding process) is repaired.
  • TIG welding process tungsten inert gas welding
  • the material on the crown base 6, that is to say at the transition from the airfoil 3 to the crown 5, should be approximately identical to the material of the airfoil 3, so that different coefficients of thermal expansion do not result in critical loads during the heating phase or cooling phase during operation
  • the turbine blade 1 leads loom ⁇ ren.
  • At the crown edge 7 of the tip 4 locally a large wear resistance and oxidation resistance gefor ⁇ changed, which can not be reconciled with the chemical / metallurgical composition tion of the airfoil 3.
  • the coating 35 comprises at least a first layer 21 with a first reinforced powder material mixture and a last layer 25 comprising a last consolidated powder material mixture, and between the first and the last layer 25 a defined number of further layers 22-24, wherein the number is not fixed here to three.
  • the number can be zero, of course; ie no further layer can be provided.
  • Layer 21 increases until the last layer 25. This can be a continuous steady To be ⁇ takeover with very fine layers 21-25.
  • the powder material mixture can also consist of several powders.
  • This first powder 100 is later or when applied to a first, solidified powder 100.
  • the powder 100 or solidified powder 100 is similar or identical to the material and / or has similar or moving ⁇ surface properties, such as the base wings 15. It is especially to be mentioned as similarity ⁇ Liche or same property of the thermal expansion coefficient from ⁇ .
  • the powder 100 is ⁇ example, on a mold 50 ( Figure 4) is applied and then solidified to form a first coating section 31st
  • the mold 50 (FIG. 4) may of course be the base wing 15 itself.
  • At least one second powder 200 is added to the first powder 100 to form a second powder material mixture.
  • a second layer 22 is generated wel ⁇ che subsequently with the first coating section 31 solidified to a new coating portion 32nd
  • the follow ⁇ the layers 23 and 24 are successively applied to the analog-made coating portions 32 and 33rd
  • the last layer 25 is therefore applied to a coating section 34.
  • the powder 200 now has properties which are required in particular for high temperatures. According to the invention, the proportion of powder 200 in the powder material mixture is increased as the number of layers increases. The last
  • Layer 25 so that layer which is particularly exposed to the hot Tempe ⁇ temperature directly by hot gas, con- sists essentially only from the powder 200, which is then solidified or during application.
  • the solidified powder 200 is later exposed directly to the hot gas or the hot temperatures.
  • the solidified powder 200 of the last layer 25 is, so to speak here later on alligator nenkante 7 shows.
  • the solidified powder 200 has now egg ⁇ properties which are Benö particular for high temperatures ⁇ Untitled. These are mainly wear resistance and oxidation resistance and a low coefficient of thermal expansion. Since the proportion of powder 200 in the powder material mixture has been increased continuously as the number of layers increases, this also means that the mechanical and / or thermal properties also change continuously as the layer increases.
  • the blade tip 4 is therefore made graduated.
  • the mixture of at least two powder 100 and powder 200 can by two separately controllable to ⁇ powder feeders 101 and 201 and a coaxial micro schungsdüse 70 carried (FIG 4).
  • the powder material mixture can be mixed in any ratio.
  • the mixture is introduced ⁇ a shape 50 (FIG 4) and solidified.
  • the last solidified powder 200 Since the last layer 25 is directly exposed to the hot gas or temperatures, the last solidified powder 200 also requires a low coefficient of thermal expansion than the layer 21 of the first solidified powder 100 and the base wing 15 in such a way that the cherriesaus ⁇ expansion at the last layer 25 is the same size as at the first layer 21. This, and the continuous change of mechanical and / or thermal properties with increasing layer ideally lead to a nearly fully ⁇ constant compensation of the thermal stresses in the operation of the blade 1 and reduced cracking.
  • the solidification of the layer can take place, for example, by welding.
  • This can be, for example, a build-up welding or laser sintering / laser melting by means of a heat source 60 (FIG. 4) or another generative production method.
  • the layers 21-25 are thus connected to one another in a material-locking manner and thereby ultimately form the desired coating 35.
  • the coating 35 is cut to fit the base blade 15, for example, the blank of the coating 35 may be a spare blade tip 30 (FIG. 3).
  • the coating 35 can be tailored to any other component, such as heat shields or other parts in the power plant ⁇ .
  • An application is also conceivable outside of power plant technology.
  • the replacement blade tip 30 (FIG. 3) can be heat treated, for example by hot isostatic pressing (HIP), to eliminate joining defects and to produce the optimum mechanical properties.
  • the replacement blade tip 30 (FIG. 3) is joined to the base blade 15 (FIG. 3) to form a replacement blade 41 (FIG. 3) 12.
  • the joining 12 can take place, for example, by means of friction welding (FIG. 3) or other known joining methods.
  • the resulting from the joining 12 abrasion or burrs or seams are remedied by a post-processing (re-contouring) by means of mechanical processing, such as milling or grinding.
  • the replacement blade 41 (FIG 3) are heat treated again.
  • the base blade 15 can be produced and continued as described above, or the complete blade 1 (FIG. 1) is graduated as described above.
  • other components such as burners, heat shields, etc. can be manufactured or repaired with the invention.
  • thermo-mechanical stress in the Be ⁇ drive it is possible to thermo-mechanical stress in the Be ⁇ drive to avoid or at least reduce at high temperature charge components. Cracking or degradation can thus be avoided. The components thus have a much longer life.

Abstract

The invention relates to an additive method, in particular for producing a coating (35), comprising the following steps: applying a first layer (21) of a first powder material mixture and solidifying said first layer to form a first coating section (31), applying a second layer (22) of a second powder material mixture to the produced first coating section (31) and solidifying said second layer (22) to form a new coating section (32), successively applying additional layers (23-24) of powder material mixtures to the respective new coating section (32-33) produced and successively solidifying said additional layers (23-24) to form a new coating section (33-34), up to a predetermined last layer (25) having a last powder material mixture, and solidifying the last layer (25) to form a coating (35), wherein the solidification is provided by a beam melting method, preferably as a laser-beam or electron-beam sintering method, and wherein the powder material mixture comprises at least one first powder (100) and one second powder (200), wherein the content of the second powder (200) continuously increases from the first layer (21) to the last layer (25), and wherein the second powder has at least wear resistance and/or oxidation resistance and/or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, such that the mechanical and/or thermal properties continuously change with increasing layer; and wherein the content of the second powder (200) is 0% in the first layer (21). The invention further relates to a device for performing the method, a coating, a component production method, and a component.

Description

Beschreibung description
Generatives Verfahren insbesondere zur Herstellung eines Überzugs, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Über- zug und ein Bauteilfertigungsverfahren sowie ein Bauteil Generative process, in particular for the production of a coating, apparatus for carrying out the process, coating and a component manufacturing process and a component
Die Erfindung betrifft ein generatives Verfahren insbesondere zur Herstellung eines Überzugs, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und einen Überzug. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bauteilfertigungsverfahren sowie ein Bauteil. The invention relates to a generative process, in particular for the production of a coating, to a device for carrying out the process and to a coating. Furthermore, the invention relates to a component manufacturing method and a component.
Ein Rotor einer Strömungsmaschine, so zum Beispiel ein Rotor einer Gasturbine oder Dampfturbine, verfügt über einen Rotor- grundkörper sowie mehrere am Rotorgrundkörper montierte A rotor of a turbomachine, for example a rotor of a gas turbine or steam turbine, has a rotor base body and several rotor bodies mounted on the rotor body
Schaufeln. Jede Schaufel verfügt über einen Schaufelfuß sowie ein Schaufelblatt und einer Spitze und ist mit dem Schaufel¬ fuß in einer entsprechenden Ausnehmung des Rotorgrundkörpers montiert. Aufgrund der hohen Temperaturen in einer Gasturbine ist die Kühlung jedoch oftmals gerade an der Schaufelspitze nicht ausreichend. Besonders an der Schaufelspitze ist ein Temperaturunterschied in etwa von 100° Celsius vorhanden. Da¬ her tritt im Bereich der Schaufelspitze durch die thermische sowie mechanische Beanspruchung, hier insbesondere durch ein Einlaufen in sogenannte Gegendichtflachen, häufig ein Verschleiß auf. Rissbildung an der Schaufelspitze ist die Folge. Bisher wurde die verschlissene und/oder mit Rissen behaftete Region im Bereich der Schaufelspitze mechanisch lokal abgetragen und durch ein Auftragsschweißen mit einem Zusatzwerk- Stoff wieder hergestellt. Dies ist jedoch sehr kosten- und zeitintensiv. Eine längere Lebensdauer einer Schaufel bzw. Schaufelspitze ist daher wünschenswert. Blades. Each blade has a blade root and an airfoil and a tip and is mounted with the blade foot ¬ in a corresponding recess of the rotor body. However, due to the high temperatures in a gas turbine, cooling is often insufficient, especially at the blade tip. Especially at the blade tip a temperature difference of about 100 ° Celsius is present. Since ¬ forth occurs in the region of the blade tip by the thermal and mechanical stress, in particular by a so-called running-in mating sealing surfaces frequently wear on. Cracking on the blade tip is the result. So far, the worn and / or cracked region in the region of the blade tip was mechanically removed locally and restored by build-up welding with an additional material. However, this is very costly and time consuming. A longer life of a blade or blade tip is therefore desirable.
Aus der DE 103 19 494 AI ist ein Verfahren zum Reparieren ei- ner Leitschaufel einer Gasturbine bekannt, bei welchem ein beschädigter Abschnitt aus der zu reparierenden Leitschaufel herausgetrennt und ein Ersatzteil für den herausgetrennten Abschnitt mit Hilfe eines Rapid Manufacturing Prozesses her- gestellt wird. Das durch den Rapid Manufacturing Prozess her¬ gestellte Ersatzteil wird in die zu reparierende Leitschaufel durch Schweißen oder Löten integriert. DE 103 19 494 A1 discloses a method for repairing a guide vane of a gas turbine, in which a damaged section is cut out of the guide vane to be repaired and a spare part for the cut-out section is produced by means of a rapid manufacturing process. is provided. The ¬ Asked by the rapid manufacturing process fro spare part integrated into the vane to be repaired by welding or soldering.
Eine erste Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe eines generativen Verfahrens, mit welchem das oben genannte Problem vermindert oder gar vermieden werden kann. Eine zweite Aufgabe die Angabe einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Eine dritte Aufgabe ist die Angabe eines Überzugs, wel¬ cher das oben genannte Problem löst. Eine vierte und eine fünfte Aufgabe liegen in der Angabe eines Bauteilfertigungs¬ verfahrens sowie eines Bauteils, welches das oben genannte Problem löst. A first object of the invention is therefore to specify a generative method with which the above-mentioned problem can be reduced or even avoided. A second object is the disclosure of a device for carrying out the method. A third object is to provide a coating wel ¬ cher solves the above problem. A fourth and a fifth object are to specify a component production method and a component which solves the above-mentioned problem.
Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe durch die Angabe eines generativen Verfahrens mit den folgenden Schritten gelöst: According to the invention, the first object is achieved by specifying a generative method with the following steps:
Auftragen einer ersten Schicht eines ersten Pulverwerkstoffgemisches und Verfestigen dieser ersten Schicht zu einem ersten Überzugsabschnitt;  Applying a first layer of a first powder material mixture and solidifying said first layer to a first coating section;
Auftragen einer zweiten Schicht eines zweiten Pulverwerkstoffgemisches auf den hergestellten ersten Überzugsabschnitt und Verfestigen dieser zweiten Schicht zu einem neuen Überzugsabschnitt;  Applying a second layer of a second powder material mixture to the prepared first coating section and solidifying this second layer to a new coating section;
sukzessives Auftragen von weiteren Schichten aus Pulverwerkstoffgemischen auf den jeweils hergestellten neuen Überzugsabschnitt und sukzessives Verfestigen dieser weiteren Schichten zu einem jeweils neuen Überzugsabschnitt, bis zu einer vorbestimmten letzten Schicht mit einem letzten Pulverwerkstoffgemisch sowie Verfestigen der letzten Schicht zu einem Überzug, wobei das Verfestigen durch ein Strahlschmelzverfahren, vorzugsweise als ein Laser- oder Elektronen- strahlsinterverfahren, vorgesehen ist;  successive application of further layers of powder material mixtures to the respectively produced new coating section and successive solidification of these further layers to a respective new coating section, up to a predetermined last layer with a final powder material mixture and solidification of the last layer into a coating, the solidification by a jet melting process , preferably as a laser or electron beam sintering method, is provided;
wobei das Pulverwerkstoffgemisch zumindest ein erstes Pulver und ein zweites Pulver umfasst, wobei der An¬ teil des zweiten Pulvers von der ersten Schicht bis zur letzten Schicht kontinuierlich zunimmt; und wobei das zweite Pulver zumindest Verschleißbe¬ ständigkeit und/oder Oxidationsbeständigkeit und/oder einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Bezug auf hohe Temperaturen aufweist, so dass sich mit zu- nehmender Schicht die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften kontinuierlich ändern; wherein the powder material mixture comprises at least a first powder and a second powder, wherein the An ¬ part of the second powder continuously increases from the first layer to the last layer; and wherein the second powder has at least Verschleißbe ¬ resistance and / or oxidation resistance and / or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, so that change with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties continuously;
und wobei der Anteil des zweiten Pulvers bei der ers¬ ten Schicht 0% beträgt. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass Bauteile, welche direkt Heißgas ausgesetzt sind, Bereiche aufweisen, welche während der Betriebsbeanspruchung einen hohen Temperaturunterschied aufweisen. Daher ergeben sich verschiedene Anforderung an den Grundwerkstoff dieser Bauteile, gerade in diesen Bereichen. Erfindungsgemäß lassen sich mit diesem Verfahren Überzüge herstellen, welche durch die Zunahme des zweiten Pulvers bis zur letzten Schicht diesen thermischen Anforderungen gerecht werden. So kann das zweite Pulver sich lokal durch eine große Verschleißbeständigkeit und/oder Oxidationsbeständigkeit und/oder einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Bezug auf hohe Temperaturen auszeichnen. Da der Anteil des zweiten Pulvers am Pulverwerkstoffgemisch mit zunehmender Anzahl der Schicht kontinuierlich vergrößert wurde, bedeutet dies, dass sich auch die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften mit zunehmender Schicht kontinuierlich ändern. Dies bedeutet zudem, dass die Wärmeausdehnung aufgrund der höheren Temperatur in beispielsweise der letzten Schicht genauso groß wie an der ersten Schicht ist, obwohl diese and wherein the content of the second powder in the ers ¬ th layer is 0%. According to the invention, it has been recognized that components which are exposed directly to hot gas have regions which have a high temperature difference during the operating stress. Therefore, there are various requirements for the base material of these components, especially in these areas. According to the invention, coatings can be produced with this process which, due to the increase in the second powder to the last layer, meet these thermal requirements. Thus, the second powder may be locally characterized by a high wear resistance and / or oxidation resistance and / or a low thermal expansion coefficient with respect to high temperatures. Since the proportion of the second powder in the powder material mixture was increased continuously with increasing number of layers, this means that the mechanical and / or thermal properties change continuously with increasing layer. This also means that the thermal expansion due to the higher temperature in, for example, the last layer is the same as the first layer, although this
Schicht direkt dem Heißgas bzw. den höheren Temperaturen aus- gesetzt ist. Im optimalen Fall bedeutet das eine vollständige Kompensation der thermomechanischen Spannungen in dem Überzug . Layer is exposed directly to the hot gas or the higher temperatures. In the optimal case, this means a complete compensation of the thermo-mechanical stresses in the coating.
In bevorzugter Ausgestaltung beträgt der Anteil des ersten Pulvers bei der letzten Schicht 0%. Somit werden die geeigne ten Eigenschaften des zweiten Pulvers in Bezug auf hohe Temperaturen maximiert. Erfindungsgemäß wird die zweite Aufgabe mit der Angabe einer Vorrichtung zur Durchführung des obigen Verfahrens gelöst, wobei : In a preferred embodiment, the proportion of the first powder in the last layer is 0%. Thus, the suitable properties of the second powder with respect to high temperatures are maximized. According to the invention, the second object is achieved by specifying a device for carrying out the above method, wherein:
zumindest ein erster Pulverförderer mit einem verfestigbaren Pulver vorgesehen ist,  at least one first powder conveyor with a solidifiable powder is provided,
zumindest ein zweiter Pulverförderer mit einem verfestigbaren Pulver vorgesehen ist,  at least a second powder conveyor is provided with a solidifiable powder,
wobei sich die zumindest zwei Pulverförderer separat ansteuern lassen, so dass sich die zumindest beiden, verfestigbaren Pulver in einem beliebigen Verhältnis mischen lassen.  wherein the at least two powder conveyors can be controlled separately so that the at least two solidifiable powders can be mixed in any ratio.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich das oben beschriebene Verfahren sehr einfach und problemlos durchfüh- ren. By means of the device according to the invention, the method described above can be carried out very simply and without problems.
Erfindungsgemäß wird die dritte Aufgabe mit der Angabe eines Überzugs zur Herstellung oder Reparatur eines Bauteils, insbesondere das einer Strömungskraftmaschine, umfassend zumin- dest eine erste Schicht mit einem ersten verfestigbaren Pul¬ verwerkstoffgemisch und einer letzten Schicht mit einem letzten verfestigbaren Pulverwerkstoffgemisch, wobei zwischen der ersten und der letzten Schicht eine definierte Anzahl von weiteren Schichten von verfestigbaren Pulverwerkstoffgemi- sehen vorgesehen ist, gelöst. Dabei besteht das verfestigbare Pulverwerkstoffgemisch aus zumindest einem ersten Pulver und einem zweiten Pulver, wobei der Anteil des zweiten Pulvers von der ersten Schicht bis zur letzten Schicht kontinuierlich zunimmt und wobei das zweite Pulver zumindest Verschleißbe- ständigkeit und/oder Oxidationsbeständigkeit und/oder einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Bezug auf hohe Temperaturen aufweist, so dass sich mit zunehmender Schicht die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften kontinuierlich ändern und wobei der Anteil des zweiten Pulvers bei der ersten Schicht 0% ist. According to the invention, the third object with the indication of a coating for the manufacture or repair of a component, in particular a flow combustion engine, comprising zumin- is least one first layer having a first solidifiable Pul ¬ verwerkstoffgemisch and a final layer having a last solidifiable powder material mixture, wherein the first between the and the last layer is provided with a defined number of further layers of solidifiable powder material mixtures. In this case, the solidifiable powder material mixture consists of at least a first powder and a second powder, the proportion of the second powder continuously increasing from the first layer to the last layer, and wherein the second powder at least wear resistance and / or oxidation resistance and / or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, so that with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties change continuously and wherein the proportion of the second powder in the first layer is 0%.
Erfindungsgemäß wird somit ein Überzug geschaffen, der durch die verschiedene Pulverzusammensetzung in unterschiedlichen Bereichen unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Durch eine kontinuierliche Zunahme des zweiten Pulvers, änderen sich die Eigenschaften auch nicht abrupt, sondern gehen langsam ineinander über bzw. ändern sich kontinuierlich. In der Kraft- werkstechnik, insbesondere bei dem Einsatz in einer Gasturbine wird somit der Überzug beispielsweise an die unterschied¬ lichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bzw. an die zu erwartenden Temperaturgradienten angepasst. Dies bedeutet, dass die Wärmeausdehnung aufgrund der höheren Temperatur in beispiels- weise der letzten Schicht genauso groß wie an der erstenThus, according to the invention, a coating is created which, due to the different powder composition, has different coatings Areas has different properties. Due to a continuous increase of the second powder, the properties also do not change abruptly, but slowly merge or change continuously. In the kraft, plant engineering and in particular when used in a gas turbine, the coating is thus adapted for example to the different thermal expansion coefficients or ¬ union to the expected temperature gradient. This means that the thermal expansion due to the higher temperature in, for example, the last layer is the same as on the first
Schicht ist, obwohl diese Schicht direkt dem Heißgas bzw. den höheren Temperaturen ausgesetzt ist. Im optimalen Fall bedeutet das eine vollständige Kompensation der thermomechanischen Spannungen. Durch die Eigenschaften wie z.B. Verschleißbe- ständigkeit und/oder Oxidationsbeständigkeit ist ein solcher Überzug daher insbesondere für den Einsatz in Kraftwerken geeignet . Layer is, although this layer is directly exposed to the hot gas or the higher temperatures. In the optimal case, this means a complete compensation of the thermo-mechanical stresses. Due to the properties such as Wear resistance and / or oxidation resistance, such a coating is therefore particularly suitable for use in power plants.
Insbesondere ist der Anteil des ersten Pulvers bei der letz- ten Schicht 0%. Somit werden die geeigneten Eigenschaften des zweiten Pulvers in Bezug auf hohe Temperaturen maximiert. In particular, the proportion of the first powder in the last layer is 0%. Thus, the appropriate properties of the second powder are maximized with respect to high temperatures.
Bevorzugt ist der Überzug mit dem oben genannten generativen Verfahren und/oder der oben genannten Vorrichtung herge- stellt. Dadurch kann der Überzug besonders einfach herge¬ stellt werden. The coating is preferably produced by the above-mentioned generative process and / or the abovementioned device. Thus, the coating is particularly easy to Herge ¬ provides.
Erfindungsgemäß wird die dritte Aufgabe mit der Angabe eines Bauteilfertigungsverfahrens, insbesondere zur Reparatur eines Bauteils, umfassend eines Basisbauteils und eines oben ge- nannten Überzugs gekennzeichnet durch folgende Schritte, ge¬ löst: According to the invention, the third object with the specification of a component manufacturing process, particularly for repair of a component, comprising a base member and a top-called coating is characterized by the following steps ge ¬ solves:
- Zuschnitt des Überzugs auf das Basisbauteil, Cutting the coating onto the base component,
- Verbinden des Überzugs und des Basisbauteils zu einem Endbauteil,  Bonding the coating and the base component to an end component,
- Rekonturierung des Endbauteils durch Nachbearbeitung. b - Rekonturierung of the final component by reworking. b
Durch das erfindungsgemäße Bauteilfertigungsverfahren ist nun eine Reparatur von z.B. hochtemperaturbelasteten Bauteilen mit einem geeigneten Überzug möglich. Der Überzug kann dabei separat gefertigt werden und an Ort und Stelle des zu repa- rierenden Bauteils an/in dieses an/ein-gefügt werden. Auch ist selbstverständlich eine Anwendung am Neuteil möglich; so kann beispielsweise eine Schaufel ohne eine Spitze gegossen werden und die Spitze aus einem Überzug gefertigt werden. Da¬ durch kann eine besonders temperaturbeständige Schaufel mit einer langen Lebensdauer gefertigt werden. The component manufacturing process according to the invention now makes it possible to repair, for example, high-temperature-stressed components with a suitable coating. The coating can be manufactured separately and be on / in-place at the place of the component to be repaired on / in. Of course, an application to the new part is possible; For example, a blade can be cast without a tip and the tip made from a coating. As ¬ by a particularly temperature-resistant blade can be manufactured with a long life.
Bevorzugt erfolgt das Verbinden durch Fügen, insbesondere Reibschweißen. Es kann aber auch jedes andere Schweiß- /Fügeverfahren herangezogen werden. The joining preferably takes place by joining, in particular friction welding. But it can also be used any other welding / joining process.
In bevorzugter Ausgestaltung entsteht durch das Verbinden durch Reibschweißen des Überzugs und des Basisbauteils ein Abrieb. Die Rekonturierung des Endbauteils beinhaltet die Nachbearbeitung des Abriebs durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Drehen oder Fräsen. Dies lässt sich besonders einfach bewerkstelligen. In a preferred embodiment, abrasion occurs by the connection by friction welding of the coating and the base component. The recontouring of the end component includes the post-processing of the abrasion by mechanical processing, in particular by turning or milling. This can be done very easily.
In bevorzugter Ausgestaltung wird der Überzug vor dem Verbinden mit dem Basisbauteil wärmebehandelt. Dies kann beispiels- weise ein heißisostatisches Pressen (HIP-Prozess) sein, um die optimalen mechanischen Eigenschaften einzustellen und gegebenenfalls um Heißrisse zu beseitigen. Bevorzugt wird auch das Endbauteil wärmebehandelt, damit das Gefüge die optimalen Eigenschaften bekommt. In a preferred embodiment, the coating is heat treated prior to bonding to the base member. This can be, for example, a hot isostatic pressing (HIP process) in order to set the optimum mechanical properties and, if necessary, to eliminate hot cracks. Preferably, the final component is heat-treated, so that the structure gets the optimal properties.
Erfindungsgemäß wird die vierte Aufgabe mit der Angabe eines Bauteils gelöst, welches gemäß dem obigen Bauteilfertigungs¬ verfahren repariert oder hergestellt ist. Dies kann insbesondere ein Bauteil einer Gasturbine sein, z.B. eine Schaufel. Dabei weist die Schaufel an ihrer Spitze, welche durch die letzte Schicht gebildet wird, einen großen Anteil an dem zweiten Pulver auf, welches z.B. ein thermisch hoch belastbarer Werkstoff ist. So kann z.B. der Wärmeausdehnungskoeffizient an der Spitze des Bauteils bzw. des Überzugs an die zu erwartenden Temperaturgradienten angepasst werden. Selbstverständlich kann das zweite Pulver auch andere oder zusätzliche Eigenschaften aufweisen. According to the fourth object is achieved with the specification of a component which is repaired or manufactured according to the above component manufacturing ¬ method. This may in particular be a component of a gas turbine, for example a blade. In this case, the blade at its tip, which is formed by the last layer, a large proportion of the second powder, which, for example, a thermal is highly resilient material. For example, the thermal expansion coefficient at the tip of the component or the coating can be adapted to the expected temperature gradients. Of course, the second powder may also have other or additional properties.
Bevorzugt weist das erste Pulver ähnliche oder gleiche Mate¬ rialeigenschaften wie das Basisbauteil auf. Wird als Materi¬ aleigenschaft die Wärmeausdehnung gewählt, so kann mittels dieser Kombination eingestellt werden, dass die Wärmeausdehnung aufgrund der höheren Temperatur an der letzten Schicht (Spitze) des Überzugs gerade so groß ist wie bei der ersten Schicht des Überzugs, obwohl zwischen der Spitze und der ers¬ ten Schicht des Überzugs ein großer Temperaturgradient be- steht. Dies bedeutet eine vollständige Kompensation der ther- momechanischen Spannungen. Preferably, the first powder similar or identical Mate ¬ rialeigenschaften as the base component on. Is selected as Materi ¬ aleigenschaft the heat expansion, so can be set by means of this combination that the thermal expansion due to the higher temperature at the final layer (tip) of the coating just as large as the first layer of the coating, although between the tip and ERS ¬ th layer of the coating a large temperature gradient is sawn. This means a complete compensation of the thermomechanical stresses.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung un- ter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch : Further features, properties and advantages of the present invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying figures. In it show schematically:
FIG 1: eine Turbinenschaufel mit Riss, 1 shows a turbine blade with a crack,
FIG 2: einen erfindungsgemäßen Überzug und einen Basisflügel, FIG 3: Verbinden des erfindungsgemäßen Überzugs mit einem Basisflügel,  2 shows a coating according to the invention and a base wing, FIG. 3: connecting the coating according to the invention to a base wing,
FIG 4: zwei Pulverförderer mit Mischdüse.  4 shows two powder conveyors with mixing nozzle.
FIG 1 zeigt eine Turbinenschaufel 1 mit einem Flügelprofil 3 nach dem Stand der Technik. Diese weist einen Schaufelfuß 2 auf. Zudem umfasst die Schaufel 1 eine Spitze 4, welche eine Krone 5 mit einem inneren Kronenboden 6 und einer äußeren Kronenkante 7 aufweist. Die Turbinenschaufel 1 ist dafür kon¬ struiert, innerhalb eines Gehäuses (nicht abgebildet) zu ro- tieren. Es ist wichtig, dass die Schaufelspitze 4 präzise in das Gehäuse (nicht gezeigt) passt, um ein außen Herumströmen der Verbrennungsgase an der Schaufelspitze 4 möglichst weit¬ gehend zu verhindern, da die diesen Nebenweg nehmenden Gase keine Energie auf das Flügelprofil 3 der Schaufel 1 übertra¬ gen . 1 shows a turbine blade 1 with a wing profile 3 according to the prior art. This has a blade root 2. In addition, the blade 1 comprises a tip 4, which has a crown 5 with an inner crown bottom 6 and an outer crown edge 7. The turbine blade 1 kon ¬ struiert for (not shown) within a housing animals ro-. It is important that the blade tip 4 precisely in the housing (not shown) fits around the outside to prevent flow of the combustion gases at the blade tip 4 as far as possible ¬ continuously, as the bypass route these receiving gases no energy on the wing profile 3 of the blade 1 übertra ¬ gen.
Die Schaufel 1 kann an ihrer Spitze eine Wärmedämmschicht aufweisen. Trotzdem können in der Krone 5 der Turbinenschaufel 1 ein oder mehrere Risse 10 entstehen, und zwar wegen einer beim Betrieb der Turbine auftretenden und an der Schaufelspitze 4 wirksam werdenden Materialermüdung bei niedriger Lastspielzahl. Wenn ein Riss 10 eine kritische Länge über- schreitet, muss die Turbinenschaufel 1 außer Betrieb genommen und/oder repariert werden. Bisher wurden Risse 10, sofern sie nicht eine kritische Länge überschreiten mit Laserstrahl- Auftragsschweißen z.B. mit dem Zusatzwerkstoff oder durch z.B. das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißverfahren) re- pariert. The blade 1 may have a thermal barrier coating at its tip. Nevertheless, one or more cracks 10 may occur in the crown 5 of the turbine bucket 1, due to material fatigue at low load cycles occurring during operation of the turbine and acting on the bucket tip 4. If a crack 10 exceeds a critical length, the turbine blade 1 must be taken out of service and / or repaired. So far, cracks 10, unless they exceed a critical length, have been laser-deposited, e.g. with the filler or by e.g. tungsten inert gas welding (TIG welding process) is repaired.
Aufgrund des Temperaturunterschiedes zwischen dem Kronenboden 6 und der Kronenkante 7 während der Betriebsbeanspruchung ergeben sich für die Schaufelreparatur oder eine Neuteileanfer- tigung verschiedene Anforderungen an den Werkstoff. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass der Werkstoff am Kronenboden 6, das heißt am Übergang von dem Flügelprofil 3 zur Krone 5 etwa artgleich zu dem Werkstoff des Flügelprofils 3 sein sollte, damit unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffi- zienten nicht zu kritischen Belastungen während der Aufheizphase oder Abkühlphase im Betrieb der Turbinenschaufel 1 füh¬ ren. An der Kronenkante 7 der Spitze 4 wird lokal eine große Verschleißbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit gefor¬ dert, die sich mit der chemisch / metallurgischen Zusammen- setzung des Flügelprofils 3 nicht in Einklang bringen lässt. Due to the temperature difference between the crown bottom 6 and the crown edge 7 during the operating stress, there are different requirements for the blade repair or new parts preparation. According to the invention, it has been recognized that the material on the crown base 6, that is to say at the transition from the airfoil 3 to the crown 5, should be approximately identical to the material of the airfoil 3, so that different coefficients of thermal expansion do not result in critical loads during the heating phase or cooling phase during operation The turbine blade 1 leads füh ¬ ren. At the crown edge 7 of the tip 4 locally a large wear resistance and oxidation resistance gefor ¬ changed, which can not be reconciled with the chemical / metallurgical composition tion of the airfoil 3.
FIG 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Überzug 35, welcher zur Reparatur der Schaufelspitze 4 verwendet werden kann. Dazu kann die Schaufelspitze 4 zunächst erst einmal ganz entfernt werden, so dass ein Basisflügel 15, welcher identisch mit dem Flügelprofil 3 sein kann, übrig bleibt. Der Überzug 35 um- fasst zumindest eine erste Schicht 21 mit einem ersten ver¬ festigten Pulverwerkstoffgemisch und einer letzten Schicht 25 umfassend ein letztes verfestigtes Pulverwerkstoffgemisch, sowie zwischen der ersten und der letzten Schicht 25 eine definierte Anzahl von weiteren Schichten 22-24, wobei die Anzahl hier nicht auf drei festgelegt ist. Auch kann die Anzahl selbstverständlich Null sein; d.h. es kann keine weitere Schicht vorgesehen sein. 2 shows a coating 35 according to the invention, which can be used to repair the blade tip 4. For this purpose, the blade tip 4 can first be completely removed, so that a base wing 15, which may be identical to the wing profile 3, remains. The coating 35 comprises at least a first layer 21 with a first reinforced powder material mixture and a last layer 25 comprising a last consolidated powder material mixture, and between the first and the last layer 25 a defined number of further layers 22-24, wherein the number is not fixed here to three. Of course, the number can be zero, of course; ie no further layer can be provided.
Dabei besteht das verfestigte Pulverwerkstoffgemisch aus zu¬ mindest einem ersten Pulver 100 und einem zweiten Pulver 200, wobei der Anteil des zweiten Pulvers 200 von der ersten In this case, there is a solidified powder material mixture of at least ¬ a first powder and a second powder 100 200, wherein the proportion of the second powder 200 of the first
Schicht 21 bis zur letzten Schicht 25 zunimmt. Dies kann bei sehr feinen Schichten 21-25 eine kontinuierliche stetige Zu¬ nahme sein. Das Pulverwerkstoffgemisch kann selbstverständlich auch aus mehreren Pulvern bestehen. Dabei besteht die erste Schicht 21, welche später mit einem Basisbauteil hier einem Basisflügel 15 verbunden wird, zunächst nur aus einem ersten Pulver 100. Dieses erste Pulver 100 wird später oder beim Auftragen zu einem ersten, verfestigten Pulver 100. Das Pulver 100 bzw. das verfestigte Pulver 100 ist dabei ähnlich oder gleich dem Material und/oder besitzt ähnliche oder glei¬ che Eigenschaften, wie der Basisflügel 15. Dabei ist als ähn¬ liche oder gleiche Eigenschaft vor allem der thermische Aus¬ dehnungskoeffizient zu nennen. Das Pulver 100 wird beispiels¬ weise auf eine Form 50 (FIG 4) aufgetragen und anschließend zu einem ersten Überzugsabschnitt 31 verfestigt. Auch kann die Form 50 (FIG 4) selbstverständlich der Basisflügel 15 selbst sein. Layer 21 increases until the last layer 25. This can be a continuous steady To be ¬ takeover with very fine layers 21-25. Of course, the powder material mixture can also consist of several powders. Here, the first layer 21, which is later connected to a base member here a base wing 15, initially only a first powder 100. This first powder 100 is later or when applied to a first, solidified powder 100. The powder 100 or solidified powder 100 is similar or identical to the material and / or has similar or moving ¬ surface properties, such as the base wings 15. It is especially to be mentioned as similarity ¬ Liche or same property of the thermal expansion coefficient from ¬. The powder 100 is ¬ example, on a mold 50 (Figure 4) is applied and then solidified to form a first coating section 31st Of course, the mold 50 (FIG. 4) may of course be the base wing 15 itself.
Bei den nachfolgenden Schichten 22-24 wird dem ersten Pulver 100 zumindest ein zweites Pulver 200 zu einem zweiten Pulverwerkstoffgemisch beigemischt. Durch das Auftragen des zweiten Pulverwerkstoffgemisches auf den hergestellten ersten Über¬ zugsabschnitt 31 wird eine zweite Schicht 22 generiert, wel¬ che sich anschließend mit dem ersten Überzugsabschnitt 31 zu einem neuen Überzugsabschnitt 32 verfestigt. Die nachfolgen¬ den Schichten 23 und 24 werden sukzessive auf den dazu analog gefertigten Überzugsabschnitten 32 und 33 auftragen. Die letzte Schicht 25 wird daher auf einen Überzugsabschnitt 34 aufgetragen . In the subsequent layers 22-24, at least one second powder 200 is added to the first powder 100 to form a second powder material mixture. By the application of the second powder material mixture to the prepared first transfer ¬ zugsabschnitt 31 a second layer 22 is generated wel ¬ che subsequently with the first coating section 31 solidified to a new coating portion 32nd The follow ¬ the layers 23 and 24 are successively applied to the analog-made coating portions 32 and 33rd The last layer 25 is therefore applied to a coating section 34.
Dabei hat das Pulver 200 nun Eigenschaften, welche insbeson- dere für hohe Temperaturen benötigt werden. Erfindungsgemäß wird der Anteil des Pulvers 200 am Pulverwerkstoffgemisch mit zunehmender Anzahl der Schichten vergrößert. Die letzte The powder 200 now has properties which are required in particular for high temperatures. According to the invention, the proportion of powder 200 in the powder material mixture is increased as the number of layers increases. The last
Schicht 25, also diejenige Schicht, welche der heißen Tempe¬ ratur insbesondere durch Heißgas direkt ausgesetzt ist, be- steht im Wesentlichen nur noch aus dem Pulver 200, welches anschließend oder beim Auftragen verfestigt wird. Dabei ist das verfestigte Pulver 200 später direkt dem Heißgas bzw. den heißen Temperaturen ausgesetzt. Das verfestigte Pulver 200 der letzten Schicht 25 stellt sozusagen dabei später die Kro- nenkante 7 dar. Dabei hat das verfestigte Pulver 200 nun Ei¬ genschaften, welche insbesondere für hohe Temperaturen benö¬ tigt werden. Dies sind vor allem Verschleißbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit und ein geringer Temperaturausdehnungskoeffizient. Da der Anteil des Pulvers 200 am Pulver- werkstoffgemisch mit zunehmender Anzahl der Schicht kontinuierlich vergrößert wurde, bedeutet dies, dass sich auch die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften mit zunehmender Schicht kontinuierlich ändern. Die Schaufelspitze 4 wird daher graduiert hergestellt. Layer 25 so that layer which is particularly exposed to the hot Tempe ¬ temperature directly by hot gas, con- sists essentially only from the powder 200, which is then solidified or during application. The solidified powder 200 is later exposed directly to the hot gas or the hot temperatures. The solidified powder 200 of the last layer 25 is, so to speak here later on alligator nenkante 7 shows. In this case, the solidified powder 200 has now egg ¬ properties which are Benö particular for high temperatures ¬ Untitled. These are mainly wear resistance and oxidation resistance and a low coefficient of thermal expansion. Since the proportion of powder 200 in the powder material mixture has been increased continuously as the number of layers increases, this also means that the mechanical and / or thermal properties also change continuously as the layer increases. The blade tip 4 is therefore made graduated.
Selbstverständlich können auch mehr als zwei Pulver 100 und 200 miteinander gemischt werden. Die Mischung der zumindest zwei Pulver 100 und Pulver 200 kann durch zwei separat an¬ steuerbare Pulverförderer 101 und 201 und eine koaxiale Mi- schungsdüse 70 erfolgen (FIG 4) . Durch das separate Ansteuern der Pulverförderer 101 und 201 (FIG 4) lässt sich das Pulverwerkstoffgemisch in einem beliebigen Verhältnis mischen. Anschließend wird das Gemisch auf eine Form 50 (FIG 4) aufge¬ bracht und verfestigt. Of course, more than two powders 100 and 200 can be mixed together. The mixture of at least two powder 100 and powder 200 can by two separately controllable to ¬ powder feeders 101 and 201 and a coaxial micro schungsdüse 70 carried (FIG 4). By separately controlling the powder conveyors 101 and 201 (FIG. 4), the powder material mixture can be mixed in any ratio. Subsequently, the mixture is introduced ¬ a shape 50 (FIG 4) and solidified.
Da die letzte Schicht 25 direkt dem Heißgas bzw. den heißen Temperaturen ausgesetzt ist, benötigt das letzte verfestigte Pulver 200 auch einen geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, als die Schicht 21 des ersten verfestigten Pulvers 100 sowie dem Basisflügel 15 und zwar so, dass die Wärmeaus¬ dehnung an der letzten Schicht 25 genauso groß ist, wie an der ersten Schicht 21. Dies, und die kontinuierliche Änderung der mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften mit zu- nehmender Schicht führen idealerweise zu einer nahezu voll¬ ständigen Kompensation der thermischen Spannungen im Betrieb der Schaufel 1 und zu verminderter Rissbildung. Since the last layer 25 is directly exposed to the hot gas or temperatures, the last solidified powder 200 also requires a low coefficient of thermal expansion than the layer 21 of the first solidified powder 100 and the base wing 15 in such a way that the Wärmeaus ¬ expansion at the last layer 25 is the same size as at the first layer 21. This, and the continuous change of mechanical and / or thermal properties with increasing layer ideally lead to a nearly fully ¬ constant compensation of the thermal stresses in the operation of the blade 1 and reduced cracking.
Das Verfestigen der Schicht kann beispielsweise durch Schwei- ßen erfolgen. Dies kann beispielsweise ein Auftragsschweißen oder Lasersintern / Laserschmelzen mittels einer Wärmequelle 60 (FIG 4) oder ein anderes generatives Fertigungsverfahren sein. Die Schichten 21-25 werden so miteinander stoffschlüssig verbunden und bilden dadurch letztendlich den gewünschten Überzug 35 aus. The solidification of the layer can take place, for example, by welding. This can be, for example, a build-up welding or laser sintering / laser melting by means of a heat source 60 (FIG. 4) or another generative production method. The layers 21-25 are thus connected to one another in a material-locking manner and thereby ultimately form the desired coating 35.
Anschließend wird der Überzug 35 passend zur Basisschaufel 15 zugeschnitten, z.B. kann der Zuschnitt des Überzugs 35 als Ersatzschaufelspitze 30 (FIG 3) sein. Selbstverständlich kann der Überzug 35 auch auf jedes andere Bauteil zugeschnitten werden, z.B. Hitzeschildsteine oder andere Teile im Kraft¬ werk. Auch außerhalb der Kraftwerkstechnik ist ein Einsatz denkbar. Nach dem Zuschnitt kann die Ersatzschaufelspitze 30 (FIG 3) wärmebehandelt werden, z.B. durch heißisostatisches Pressen (HIP) , um Fügefehler zu beseitigen und um die optimalen mechanischen Eigenschaften herzustellen. Anschließend wird die Ersatzschaufelspitze 30 (FIG 3) an die Basisschaufel 15 (FIG 3) zu einer Ersatzschaufel 41 (FIG 3) gefügt 12. Da¬ bei kann das Fügen 12 z.B. mittels Reibschweißen (FIG 3) oder andere bekannter Fügeverfahren erfolgen. Subsequently, the coating 35 is cut to fit the base blade 15, for example, the blank of the coating 35 may be a spare blade tip 30 (FIG. 3). Of course, the coating 35 can be tailored to any other component, such as heat shields or other parts in the power plant ¬ . An application is also conceivable outside of power plant technology. After cutting, the replacement blade tip 30 (FIG. 3) can be heat treated, for example by hot isostatic pressing (HIP), to eliminate joining defects and to produce the optimum mechanical properties. Subsequently, the replacement blade tip 30 (FIG. 3) is joined to the base blade 15 (FIG. 3) to form a replacement blade 41 (FIG. 3) 12. Thus , the joining 12 can take place, for example, by means of friction welding (FIG. 3) or other known joining methods.
Der durch das Fügen 12 entstehende Abrieb oder Grate oder Nähte, werden durch eine Nachbearbeitung (Rekonturierung) mittels mechanischer Bearbeitung, z.B. Fräsen oder Schleifen behoben. Anschließend kann die Ersatzschaufel 41 (FIG 3) nochmalig wärmebehandelt werden. Mittels der Erfindung ist es selbstverständlich auch möglich neue Schaufeln herzustellen. Dazu kann die Basisschaufel 15 hergestellt werden und wie oben beschrieben fortgefahren werden oder es wird die komplette Schaufel 1 (FIG 1) graduiert, wie oben beschrieben, hergestellt. Selbstverständlich können auch andere Bauteile, wie Brenner, Hitzeschilde etc. mit der Erfindung gefertigt oder repariert werden. Durch die Erfindung ist es möglich, die thermomechanische Spannung im Be¬ trieb bei hochtemperaturbelasten Bauteilen zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Eine Rissbildung oder Degradation kann somit vermieden werden. Die Bauteile weisen somit eine wesentlich längere Lebensdauer auf. The resulting from the joining 12 abrasion or burrs or seams are remedied by a post-processing (re-contouring) by means of mechanical processing, such as milling or grinding. Subsequently, the replacement blade 41 (FIG 3) are heat treated again. Of course, it is also possible by means of the invention to produce new blades. For this purpose, the base blade 15 can be produced and continued as described above, or the complete blade 1 (FIG. 1) is graduated as described above. Of course, other components such as burners, heat shields, etc. can be manufactured or repaired with the invention. By the invention it is possible to thermo-mechanical stress in the Be ¬ drive to avoid or at least reduce at high temperature charge components. Cracking or degradation can thus be avoided. The components thus have a much longer life.

Claims

Patentansprüche claims
Generatives Verfahren insbesondere zur Herstellung einesGenerative process, in particular for the production of a
Überzugs (35) mit folgenden Schritten: Cover (35) with the following steps:
Auftragen einer ersten Schicht (21) eines ersten Pulverwerkstoffgemisches und Verfestigen dieser ersten Schicht zu einem ersten Überzugsabschnitt (31); Auftragen einer zweiten Schicht (22) eines zweiten Pulverwerkstoffgemisches auf dem hergestellten ersten Überzugsabschnitt (31) und Verfestigen dieser zweiten Schicht (22) zu einem neuen Überzugsabschnitt (32); sukzessives Auftragen von weiteren Schichten (23-24) aus Pulverwerkstoffgemischen auf den jeweils hergestellten neuen Überzugsabschnitt (32-33) und sukzes¬ sives Verfestigen dieser weiteren Schichten (23-24) zu einem jeweils neuen Überzugsabschnitt (33-34), bis zu einer vorbestimmten letzten Schicht (25) mit einem letzten Pulverwerkstoffgemisch sowie Verfestigen der letzten Schicht (25) zu einem Überzug (35) , wobei das Verfestigen durch ein Strahlschmelzverfahren, vorzugsweise als ein Laser- oder Elektronenstrahlsinter- verfahren, vorgesehen ist; Applying a first layer (21) of a first powder material mixture and solidifying said first layer to a first coating section (31); Applying a second layer (22) of a second powder material mixture on the produced first coating section (31) and solidifying this second layer (22) to a new coating section (32); successively applying further layers (23-24) of powder material mixtures produced in each case on the new coating portion (32-33) and sukzes ¬ immersive solidifying of these further layers (23-24) to a respective new coating portion (33-34), up to a predetermined last layer (25) with a last powder material mixture and solidifying the last layer (25) into a coating (35), wherein the solidification by a beam melting method, preferably as a laser or Elektronenstrahlsinter- method is provided;
und wobei das Pulverwerkstoffgemisch zumindest ein erstes Pulver (100) und ein zweites Pulver (200) um- fasst, wobei der Anteil des zweiten Pulvers (200) von der ersten Schicht (21) bis zur letzten Schicht (25) kontinuierlich zunimmt;  and wherein the powder material mixture comprises at least a first powder (100) and a second powder (200), the proportion of the second powder (200) continuously increasing from the first layer (21) to the last layer (25);
und wobei das zweite Pulver (200) zumindest Ver¬ schleißbeständigkeit und/oder Oxidationsbeständigkeit und/oder einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten in Bezug auf hohe Temperaturen aufweist, so dass sich mit zunehmender Schicht die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften kontinuierlich ändern; and wherein the second powder (200) has at least Ver ¬ resistance to wear and / or oxidation resistance and / or a low coefficient of thermal expansion with respect to high temperatures, so that change with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties continuously;
und wobei der Anteil des zweiten Pulvers (200) bei der ersten Schicht (21) 0% beträgt. Generatives Verfahren zur Herstellung eines Überzugs (35) nach Anspruch 1, and wherein the proportion of the second powder (200) in the first layer (21) is 0%. Generative process for producing a coating (35) according to claim 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Anteil des ersten Pulvers (100) bei der letzten d a d u r c h e s e s e c e s t e s, that is, the proportion of the first powder (100) in the last one
Schicht (25) 0% beträgt. Layer (25) is 0%.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s -zumindest ein erster Pulverförderer (101) mit einem verfestigbaren Pulver (100) vorgesehen ist, a at least one first powder conveyor (101) with a solidifiable powder (100) is provided, at least one first powder conveyor (101) is provided,
-zumindest ein zweiter Pulverförderer (201) mit einem verfestigbaren Pulver (200) vorgesehen ist,  at least one second powder conveyor (201) with a solidifiable powder (200) is provided,
-wobei sich die zumindest zwei Pulverförderer (101,201) separat ansteuern lassen, so dass sich die zumindest beiden verfestigbaren Pulver (100,200) in einem beliebigen Verhältnis mischen lassen.  whereby the at least two powder conveyors (101, 201) can be controlled separately so that the at least two solidifiable powders (100, 200) can be mixed in any desired ratio.
Überzug (35) zur Herstellung oder Reparatur eines Bauteils, insbesondere das einer Strömungskraftmaschine um¬ fassend zumindest einer ersten Schicht (21) mit einem ersten verfestigbaren Pulverwerkstoffgemisch und einer letzten Schicht (25) mit einem letzten verfestigbaren Pulverwerkstoffgemisch, wobei zwischen der ersten (21) und der letzten Schicht (25) eine definierten Anzahl von weiteren Schichten (22-24) von verfestigbaren Pulverwerkstoffgemischen vorgesehen ist, Coating (35) for producing or repairing a component, in particular that of a flow engine comprising at least a first layer (21) with a first solidifiable powder material mixture and a last layer (25) with a last solidifiable powder material mixture, wherein between the first (21) and the last layer (25) is provided with a defined number of further layers (22-24) of solidifiable powder material mixtures,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das verfestigbare Pulverwerkstoffgemisch aus zumindest einem ersten Pulver (100) und einem zweiten Pulver (200) besteht, wobei der Anteil des zweiten Pulvers (200) von der ersten Schicht (21) bis zur letzten Schicht (25) kontinuierlich zunimmt und wobei das zweite Pulver (200) zu¬ mindest Verschleißbeständigkeit und/oder Oxidationsbe- ständigkeit und/oder einen geringen Wärmeausdehnungskoef¬ fizienten in Bezug auf hohe Temperaturen aufweist, so dass sich mit zunehmender Schicht die mechanischen und/oder thermischen Eigenschaften kontinuierlich ändern und wobei der Anteil des zweiten Pulvers (200) bei der ersten Schicht (21) 0% ist. characterized in that the solidifiable powder material mixture of at least a first powder (100) and a second powder (200), wherein the proportion of the second powder (200) from the first layer (21) to the last layer (25) increases continuously and the second powder (200) ¬ permanence to minimum wear resistance and / or oxidation-and / or has a low Wärmeausdehnungskoef ¬ coefficient with respect to high temperatures, so that change with increasing layer, the mechanical and / or thermal properties continuously and wherein the proportion of the second powder (200) in the first layer (21) is 0%.
Überzug (35) nach Anspruch 4, Cover (35) according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Anteil des ersten Pulvers (100) bei der letzten d a d u r c h e k e n c i n e s, that is, the proportion of the first powder (100) in the last one
Schicht (25) 0% ist. Layer (25) is 0%.
Überzug (35) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, welcher mit dem generativen Verfahren nach Anspruch 1 und 2 und/oder der Vorrichtung nach Anspruch 3 hergestellt ist. A coating (35) according to any one of claims 4 to 5, which is produced by the additive process according to claims 1 and 2 and / or the device according to claim 3.
Bauteilfertigungsverfahren, insbesondere zur Reparatur eines Bauteils, umfassend ein Basisbauteil (15) und einen Überzug (35) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, Component manufacturing method, in particular for repairing a component, comprising a base component (15) and a coating (35) according to one of Claims 4 to 6,
g e k e n n z e i c h n e t d u r c h marked by
folgende Schritte: following steps:
- Zuschnitt des Überzugs (35) auf das Basisbauteil  - Cutting the coating (35) on the base member
(15) ,  (15),
- Verbinden des Überzugs (35) und des Basisbauteils  - Connecting the coating (35) and the base member
(15) zu einem Endbauteil,  (15) to an end component,
- Rekonturierung des Endbauteils durch Nachbearbeitung.  - Rekonturierung of the final component by reworking.
Bauteilfertigungsverfahren nach Anspruch 7, insbesondere zur Reparatur eines Bauteils, Component manufacturing method according to claim 7, in particular for repairing a component,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verbinden durch Fügen (12), insbesondere Reibschwei¬ ßen erfolgt. characterized in that the joining by joining (12), in particular Reibschwei ¬ Shen takes place.
Bauteilfertigungsverfahren nach Anspruch 8, Component manufacturing method according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s durch Verbinden des Überzug (35) und des Basisbauteils (15) durch Reibschweißen ein Abrieb entsteht und die Rekonturierung des Endbauteils die Nachbearbeitung des Abriebs durch mechanische Bearbeitung, insbesondere durch Drehen oder Fräsen, beinhaltet. characterized in that by joining the coating (35) and the base member (15) by friction welding abrasion occurs and the re-contouring of the end member includes the post-processing of the abrasion by mechanical processing, in particular by turning or milling.
10. Bauteilfertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, 10. component manufacturing method according to any one of claims 7 to 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s der Überzug (35) vor dem Verbinden mit dem Basisbauteil (15) wärmebehandelt wird.  In other words, the coating (35) is heat treated prior to bonding to the base member (15).
Bauteilfertigungsverfahren nach einem der Ansprüche Component manufacturing method according to one of the claims
10,  10
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s das Endbauteil wärmebehandelt wird.  The final component is heat treated.
12. Bauteil, welches gemäß einem Bauteilfertigungsverfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, repariert oder hergestellt ist. 12. component, which is in accordance with a component manufacturing method according to at least one of claims 7 to 11, repaired or manufactured.
13. Bauteil nach Anspruch 12, 13. Component according to claim 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das erste Pulver (100) ähnliche oder gleiche Materialei¬ genschaften wie das Basisbauteil (15) aufweist. characterized in that the first powder (100) similar or identical Materialei ¬ properties as the base member (15).
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