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Fortschrittliches Laserschweissen von Nickelbasis-Superlegierungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000124645D
Original Publication Date: 2005-Jun-20
Included in the Prior Art Database: 2005-Jun-20
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Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Gasturbinenbauteile (z.B. aus Nickelbasis-Superlegierungen) werden im Betrieb stark beansprucht. Nicht selten weisen die Bauteile nach einer Revisionsperiode Thermoermuedungsrisse auf. Die Reparatur solcher Risse mittels Schweissen mit artgleichem Schweissgut ist nur eingeschraenkt moeglich. Dies liegt am mikrostrukturellen Aufbau dieser Legierungsklasse. Einen Grossteil der Festigkeit erhaelt die Legierung aus dem zweiphasigen Gefuegeaufbau. Dies fuehrt dazu, dass die beim Schweissen entstehenden Thermospannungen nur unzureichend im Gefuege abgebaut werden koennen. Haeufig kommt es daher in der Abkuehlphase nach dem Schweissen zur Rissbildung im Schweissgut oder in der Uebergangszone zum Grundwerkstoff. Um das oben genannte Problem zu umgehen, werden entweder Schweisszusatzwerkstoffe mit niedriger Duktilitaet verwendet, oder der Schweissprozess wird bei erhoehter Temperatur durchgefuehrt. Die Verwendung letzteren Verfahrens erfordert die Herstellung z. T. komplizierter Heizspulen. Daneben sind viele Bauteilbereiche, auf Grund der geometrischen Bedingungen fuer dieses Verfahren nicht zugaenglich.

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Fortschrittliches Laserschweissen von Nickelbasis-Superlegierungen

Idee: Dr. Michael Ott, DE-Muelheim a. d. Ruhr

Gasturbinenbauteile (z.B. aus Nickelbasis-Superlegierungen) werden im Betrieb stark beansprucht. Nicht selten weisen die Bauteile nach einer Revisionsperiode Thermoermuedungsrisse auf. Die Reparatur solcher Risse mittels Schweissen mit artgleichem Schweissgut ist nur eingeschraenkt moeglich. Dies liegt am mikrostrukturellen Aufbau dieser Legierungsklasse. Einen Grossteil der Festigkeit erhaelt die Legierung aus dem zweiphasigen Gefuegeaufbau. Dies fuehrt dazu, dass die beim Schweissen entstehenden Thermospannungen nur unzureichend im Gefuege abgebaut werden koennen. Haeufig kommt es daher in der Abkuehlphase nach dem Schweissen zur Rissbildung im Schweissgut oder in der Uebergangszone zum Grundwerkstoff.

Um das oben genannte Problem zu umgehen, werden entweder Schweisszusatzwerkstoffe mit niedriger Duktilitaet verwendet, oder der Schweissprozess wird bei erhoehter Temperatur durchgefuehrt. Die Verwendung letzteren Verfahrens erfordert die Herstellung z. T. komplizierter Heizspulen. Daneben sind viele Bauteilbereiche, auf Grund der geometrischen Bedingungen fuer dieses Verfahren nicht zugaenglich.

Alternativ hierzu wird, wegen des geringeren Waermeeintrages, vielfach Laserschweissen eingesetzt, dabei treten ebenfalls Heissrissprobleme auf.

Es wird vorgeschlagen, ein Verfahren unter Verwendung des Laserpulverauftragschweissens zu verwenden. Es werden m...