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Partielles Entfernen von keramischen Wärmedämmschichten mittels Ultraschallbearbeitung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018469D
Original Publication Date: 2002-Sep-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 160K

Publishing Venue

Siemens

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Karsten Klein: AUTHOR [+2]

Abstract

Turbinenleit- und -laufschaufeln werden aufgrund der hohen thermischen Belastung in den ersten Stu- fen einer Gasturbine mit keramischen Schichten versehen. Diese werden z.B. mittels Electron Beam- Physical Vapor Deposition (EBPVD)- oder atmo- sphärischen Plasmaspritzen (APS)-Verfahren aufge- bracht.

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Partielles Entfernen von kerami-schen Wärmedämmschichten mit-tels Ultraschallbearbeitung

Idee: Karsten Klein, Berlin;

Jens Birkner, Mülheim

Energie

Turbinenleit-  und  -laufschaufeln  werden aufgrundder hohen thermischen Belastung in den ersten Stu-fen  einer  Gasturbine  mit keramischen Schichtenversehen. Diese werden z.B. mittels  Electron Beam-Physical  Vapor Deposition   (EBPVD)-  oder  atmo-sphärischen Plasmaspritzen  (APS)-Verfahren aufge-bracht.

Besagte Turbinenschaufeln besitzen Kühlluftbohrun-gen, deren geometrische Abmessungen nicht durchden Beschichtungsprozess beeinflusst werden dürfen.Bei  EBPVD-Beschichtungen  ist  dies meist ohnezusätzliche Maßnahmen möglich.

Bei den kostengünstigeren APS-Beschichtungenmüssen hingegen  schon  bei  der  Neufertigung  ent-sprechende Maßnahmen gegen ein sogenanntes ,,coatdown“ in den Kühlluftbohrungen getroffen werden.

Hierfür stehen zwei Alternativen zur Verfügung:

a)  Maskierung:Kühlluftbohrungen  oder  Bereiche,  die  nicht be-schichtet werden sollen, werden vor der Beschich-tung  abgedeckt  bzw.  mit  einem hierfür geeignetenWerkstoff  gefüllt.  Letztgenannter  Arbeitsschritt istmit mehreren Prozessschritten verbunden - Maskie-rung, Reinigung der zu beschichtenden Oberflächen,Beschichtung, Entfernen der Maskierung (thermischeoder chemische Verfahren), Reinigung.

b)  Reopening:Die Bohrungen werden mittels Laser- oder funkenerosiver  Bearbeitung  wiedergeöffnet.  Letzteres  istjedoch nur für die metallischen Haftvermittler-schichten anwendbar. Denkbar  wären  aber  auchandere  bekannte  Fertigungsverfahren für  die  Kera-mikbearbeitung.

Das Maskieren mit Polymeren vor einer APS-Beschichtung ist bereits Stand der Technik. Hierbeikann es jedoch in Ausnahmefällen zu einer hohenlokalen thermischen Belastung und damit zu einemcoat-down der hiervon betroffenen Bohrungen füh-ren. Dies macht momentan ein komplettes Entfernender  Keramikbeschichtung  mit  anschließender Wie-derholung der Prozessfolge Maskierung/APS-Beschichtung notwendig.

Das  Öffnen  von  Bohrungen,  die mit einer APS-Keramikbeschichtung bedeckt sind, kann mittelsLaserbohren  erreicht  werden. Dieses Bearbeitungs-verfahren arbeitet jedoch nicht selektiv, d.h. die unterder Keramikschicht liegende MCrAlY-Schicht sowiedas metallische Substrat können beschädigt werden.

Um dies zu vermeiden, muss eine genaue Ansteue-rung der einzelnen Bohrungen erfolgen, was in derPraxis kostenintensive Prozesse verursacht.

Aus dem Bereich der Zahnheilkunde ist die Ultra-schallbearbeitung zum Entfernen von Zahnsteinbereits  bekannt.  Hierbei  wird eine Sonotrode inKontakt mit den zu entfernenden Zahnstein gebracht,der  sich  durch  die  Bearbeitung  vom  Zahn ablöst.Dies  geschieht  ohne  erkennbare  Schädigung  desZahnes.

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