DE102018219699A1

DE102018219699A1 - Method for producing a component of a turbomachine from a semi-finished product and a protective cover

Info

Publication number: DE102018219699A1
Application number: DE102018219699.0A
Authority: DE
Inventors: Philipp Utz; Ludwig Hilser; Franziska Uhlmann
Original assignee: MTU Aero Engines AG
Current assignee: MTU Aero Engines AG
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-05-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils (10) einer Strömungsmaschine, das ein Halbzeug (11) und eine Schutzabdeckung (12) zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils (10) vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist. Dabei wird in dem Verfahren ein Halbzeug (11) des Bauteils (10) sowie eine vorgefertigte Schutzabdeckung (12) für das Halbzeug (11) zur Verfügung gestellt, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils (10) ausgebildet ist, um dann die vorgefertigte Schutzabdeckung (12) formschlüssig und/ oder stoffschlüssig an dem Halbzeug (11) zu befestigen.The invention relates to a method for producing a component (10) of a turbomachine, which has a semifinished product (11) and a protective cover (12) for protecting at least one inflow surface of the component (10) against wear during operation of the turbomachine. In the process, a semi-finished product (11) of the component (10) and a prefabricated protective cover (12) for the semi-finished product (11) are provided, on which at least one inflow surface of the component (10) is formed, and then the prefabricated protective cover (12) to be positively and / or cohesively attached to the semi-finished product (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Halbzeugs des Bauteils und einer vorgefertigten Schutzabdeckung für das Halbzeug sowie das Befestigen der Schutzabdeckung an dem Halbzeug.The invention relates to a method for producing a component of a turbomachine, which has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component from wear during operation of the turbomachine. The method comprises the provision of a semi-finished product of the component and a prefabricated protective cover for the semi-finished product and the fastening of the protective cover to the semi-finished product.

Bauteile von Strömungsmaschinen, die während des Betriebs der Strömungsmaschine einem Verschleiß insbesondere durch einen durch die Strömungsmaschine strömenden Luftstrom ausgesetzt sind, werden üblicherweise mit einer Schutzschicht versehen, welche das Bauteil insbesondere vor abrasiven oder oxidativen („Abbrand“) Verschleiß schützt. Hierzu werden solche einem potentiellen Verschleiß unterliegenden Oberflächen von Bauteilen mit einer Schutzschicht versehen, welche beispielsweise mittels eines thermischen Spritzprozesses oder über chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung auf das Bauteil aufgebracht werden. Hierbei ist es erforderlich, dass das Material der Schutzschicht einen zumindest ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Grundmaterial des Bauteils bzw. des Halbzeugs des Bauteils aufweist, um wärmeausdehnungsbedingte Risse oder weitergehende Beschädigungen der Schutzschicht zu vermeiden. Zudem ist die Schichtdicke von thermisch bzw. mittels Gasphasenabscheidung auf ein Bauteil aufgebrachten Beschichtungen insbesondere aufgrund von verfahrensbedingt mit der Schichtdicke zunehmenden Eigenspannungen in der Beschichtung begrenzt, so dass die konventionell aufbringbaren Schichtdicken das Bauteil insbesondere zeitlich nur eingeschränkt vor einem Verschleiß schützen können.Components of turbomachines that are exposed to wear during operation of the turbomachine, in particular due to an air stream flowing through the turbomachine, are usually provided with a protective layer, which protects the component in particular from abrasive or oxidative ("erosion") wear. For this purpose, those surfaces of components subject to potential wear are provided with a protective layer, which are applied to the component, for example, by means of a thermal spraying process or by chemical or physical vapor deposition. It is necessary for the material of the protective layer to have an at least similar thermal expansion coefficient to the base material of the component or the semi-finished product of the component in order to avoid cracks caused by thermal expansion or further damage to the protective layer. In addition, the layer thickness of coatings applied thermally or by means of gas phase deposition to a component is limited, in particular due to process-related internal stresses in the coating that increase with the layer thickness, so that the conventionally applicable layer thicknesses can protect the component against wear, in particular over time.

Aus dem US-Patent US 6 541 075 B2 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeschutzbeschichtungssystems für Bauteile von Strömungsmaschinen bekannt. Dabei wird in einem ersten Schritt eine Haftschicht auf ein Halbzeug des Bauteils aufgebracht und in einem zweiten Schritt eine keramische Schutzschicht mittels eines thermischen Spritzprozesses oder über chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung auf der Haftschicht angeordnet. Die so hergestellte Schutzabdeckung entspricht dem Stand der Technik und weist die vorgenannten Nachteile auf.From the U.S. patent US 6 541 075 B2 a method for producing a heat protection coating system for components of turbomachines is known. In a first step, an adhesive layer is applied to a semi-finished product of the component and in a second step a ceramic protective layer is arranged on the adhesive layer by means of a thermal spraying process or by chemical or physical vapor deposition. The protective cover produced in this way corresponds to the prior art and has the aforementioned disadvantages.

Hiervon ausgehend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine sowie ein verbessertes Bauteil vorzuschlagen, welches eine größere Verschleißbeständigkeit als bisher bekannte Bauteile aufweist. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Proceeding from this, it is an object of the present invention to propose an improved method for producing a component of a turbomachine and an improved component which has greater wear resistance than previously known components. This is achieved according to the invention by the teaching of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine vorgeschlagen, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist, mit folgenden Schritten:

a) Bereitstellen eines Halbzeugs des Bauteils, das wenigstens eine Aufnahmefläche zur Aufnahme einer Schutzabdeckung aufweist;
b) Bereitstellen einer vorgefertigten Schutzabdeckung für das Halbzeug, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils ausgebildet ist und wenigstens eine Innenseite der Schutzabdeckung im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist und;
c) Befestigen der vorgefertigten Schutzabdeckung an dem Halbzeug, wobei die Befestigung formschlüssig und/ oder stoffschlüssig erfolgt.

To achieve the object, a method for producing a component of a turbomachine is proposed, which has a semi-finished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component from wear during operation of the turbomachine, with the following steps:

a) providing a semi-finished product of the component which has at least one receiving surface for receiving a protective cover;
b) providing a prefabricated protective cover for the semi-finished product, on which at least one inflow surface of the component is formed and at least one inside of the protective cover is essentially modeled on the receiving surface of the semi-finished product, and;
c) attaching the prefabricated protective cover to the semi-finished product, the attachment taking place in a form-fitting and / or integral manner.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Neuherstellung von Bauteilen vorgesehen. In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Reparatur von insbesondere ursprünglich durch dieses Verfahren hergestellten Bauteilen vorgeschlagen. Die Halbzeuge der Bauteile weisen eine insbesondere geometrisch bestimmt gestaltete Aufnahmefläche auf, die zur Aufnahme einer ebenfalls insbesondere geometrisch bestimmt gestalteten Schutzabdeckung vorgesehen ist, so dass zur Herstellung einer Vielzahl von Bauteilen eine Vielzahl gleicher, zueinander passender Halbzeuge sowie Schutzabdeckungen vorfertigbar sind. Zur Reparatur von nicht mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteilen von Strömungsmaschinen ist das vorgeschlagene Verfahren üblicherweise nicht einsetzbar, da solche Bauteile gewöhnlich keine geometrisch vorbestimmte Aufnahmefläche zur Aufnahme einer entsprechend vorgefertigten Schutzabdeckung aufweisen.The method according to the invention is intended for the new production of components. In a further aspect, a method for repairing components originally produced by this method is proposed. The semi-finished products of the components have a particularly geometrically designed receiving surface, which is provided for receiving a likewise particularly geometrically designed protective cover, so that a large number of identical, matching semi-finished products and protective covers can be prefabricated for producing a large number of components. The proposed method cannot usually be used to repair components of turbomachines which are not produced using the method according to the invention, since such components usually do not have a geometrically predetermined receiving surface for receiving a correspondingly prefabricated protective cover.

Da bei dem vorgeschlagenen Verfahren die Schutzabdeckung des Bauteils vorgefertigt ist und formschlüssig und/oder stoffschlüssig am Halbzeug befestigt wird, kann die Schutzabdeckung mit einer größeren Wandstärke hergestellt werden als eine Schutzabdeckung, welche insbesondere durch thermisches Spritzen, chemische Gasphasenabscheidung oder durch eine physikalische Gasphasenabscheidung auf ein Halbzeug unmittelbar aufgebracht und dabei hergestellt wird. Entsprechend ist die Schutzabdeckung mit einer entsprechend den Schutzanforderungen des Bauteils wählbaren und insbesondere auch über die Schutzabdeckung variablen Dicke herstellbar und nicht durch das Aufbringverfahren begrenzt. Darüber hinaus können abhängig von der Ausführung auch eine Vielzahl von Werkstoffen für die Schutzabdeckung verwendet werden, welche aufgrund eines zu stark vom Werkstoff des Halbzeugs abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten wegen dadurch bedingter unterschiedlicher Wärmeausdehnungen bei einer direkten Aufbringung nicht verwendet werden können.Since in the proposed method the protective cover of the component is prefabricated and is attached to the semifinished product in a form-fitting and / or integral manner, the protective cover can be produced with a greater wall thickness than a protective cover, which in particular by thermal spraying, chemical vapor deposition or physical vapor deposition Semi-finished product is applied directly and is produced in the process. Accordingly, the protective cover can be produced with a thickness which can be selected in accordance with the protective requirements of the component and, in particular, can also be varied via the protective cover and is not limited by the application method. In addition, you can Depending on the design, a variety of materials can also be used for the protective cover, which cannot be used for direct application due to a thermal expansion coefficient that differs too much from the material of the semi-finished product due to the resulting difference in thermal expansion.

Das vorgeschlagene Verfahren dient zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist. Die vorliegende Erfindung kann für alle Bauteile von Strömungsmaschinen eingesetzt werden, die Bauteilflächen aufweisen, die der Strömung in der Strömungsmaschine ausgesetzt sind und ohne einen entsprechenden Schutz einem starken Verschleiß insbesondere durch abrasive und oxidative Eigenschaften des mit hoher Geschwindigkeit und Temperatur durch die Strömungsmaschine strömenden Luftstroms unterliegen.The proposed method is used to manufacture a component of a turbomachine which has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component against wear during the operation of the turbomachine. The present invention can be used for all components of turbomachines that have component surfaces that are exposed to the flow in the turbomachine and are subject to severe wear without appropriate protection, in particular due to abrasive and oxidative properties of the air flow flowing through the turbomachine at high speed and temperature .

In einem ersten Schritt erfolgt ein Bereitstellen eines Halbzeugs des Bauteils, welches wenigstens eine Aufnahmefläche zur Aufnahme der Schutzabdeckung aufweist. Diese Aufnahmefläche ist dafür vorgesehen, die vorgefertigte Schutzabdeckung aufzunehmen und weist beispielsweise eine gegenüber den Abmessungen des fertigen Bauteils versetzte Oberfläche auf, um den Raum für die Schutzabdeckung zur Verfügung zu stellen. Ferner kann die Aufnahmefläche insbesondere für das Befestigen der Schutzabdeckung eine geeignet angepasste Oberflächenstruktur, und/ oder Formschlusselemente und/ oder Einrichtungen aufweisen, die für ein Zusammenwirken mit einer Schutzabdeckung und/ oder wenigstens einem Formschlusselement vorgesehen sind.In a first step, a semi-finished product of the component is provided, which has at least one receiving surface for receiving the protective cover. This receiving surface is intended to receive the prefabricated protective cover and has, for example, a surface which is offset with respect to the dimensions of the finished component in order to make the space available for the protective cover. Furthermore, the receiving surface can have a suitably adapted surface structure, and / or form-fit elements and / or devices that are provided for interacting with a protective cover and / or at least one form-fit element, in particular for fastening the protective cover.

In einem zweiten Schritt erfolgt ein Bereitstellen einer vorgefertigten Schutzabdeckung für das Halbzeug, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils ausgebildet ist und wenigstens eine Innenseite der Schutzabdeckung im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist. Dadurch, dass die Schutzabdeckung vorgefertigt ist, kann diese weitgehend variabel bezüglich der Geometrie der Schutzabdeckung wie insbesondere deren Abmessungen und Dicke sowie der Auswahl des Werkstoffs insbesondere hinsichtlich der Kriterien der Herstellung der Schutzabdeckung, des damit erreichbaren Verschleißschutzes und der vorgesehenen Befestigung am Halbzeug erfolgen. Zum Befestigen der Schutzabdeckung am Halbzeug kann diese beispielsweise geeignet angepasste Oberflächen, und/ oder Formschlusselemente und/ oder Einrichtungen aufweisen, die für ein Zusammenwirken mit dem Halbzeug und/ oder wenigstens einem Formschlusselement vorgesehen sind. Die Oberfläche der Schutzabdeckung bildet wenigstens die Aufnahmefläche des Bauteils aus und ist an der späteren Außenseite des Bauteils in wenigstens einem Bereich als Anströmfläche des Bauteils ausgebildet, um die entsprechende Anströmfläche des Bauteils während des Betriebs der Strömungsmaschine gegen Verschleiß zu schützen.In a second step, a prefabricated protective cover for the semifinished product is provided, on which at least one inflow surface of the component is formed and at least one inside of the protective cover is essentially modeled on the receiving surface of the semifinished product. Due to the fact that the protective cover is prefabricated, it can be made largely variable with regard to the geometry of the protective cover, in particular its dimensions and thickness, and the selection of the material, in particular with regard to the criteria for the production of the protective cover, the wear protection that can be achieved thereby, and the intended attachment to the semi-finished product. To attach the protective cover to the semifinished product, it can have, for example, suitably adapted surfaces and / or form-fit elements and / or devices which are provided for interacting with the semifinished product and / or at least one form-fit element. The surface of the protective cover forms at least the receiving surface of the component and is formed on the later outside of the component in at least one area as the inflow surface of the component in order to protect the corresponding inflow surface of the component against wear during operation of the turbomachine.

In einem dritten Schritt erfolgt das Befestigen der vorgefertigten Schutzabdeckung an dem Halbzeug. Dabei kann die Befestigung insbesondere abhängig von der Geometrie und/ oder dem Werkstoff der Schutzabdeckung formschlüssig und/ oder stoffschlüssig erfolgen.In a third step, the prefabricated protective cover is attached to the semi-finished product. The attachment can take place in a form-fitting and / or material-fitting manner, in particular depending on the geometry and / or the material of the protective cover.

Bei einer Ausführung, bei welcher die Schutzabdeckung und das Halbzeug formschlüssig miteinander verbunden werden, weisen die Schutzabdeckung und/ oder das Halbzeug geeignete Formschlusselemente oder Einrichtungen auf, die für ein Zusammenwirken zwischen dem Halbzeug und der Schutzabdeckung bzw. zwischen dem Halbzeug, der Schutzabdeckung und wenigstens einem insbesondere zusätzlichen Formschlusselement vorgesehen sind.In an embodiment in which the protective cover and the semifinished product are connected to one another in a form-fitting manner, the protective cover and / or the semifinished product have suitable form-locking elements or devices which allow for interaction between the semifinished product and the protective cover or between the semifinished product and the protective cover and at least a particularly additional form-locking element are provided.

Bei einer Ausführung, bei welcher die Schutzabdeckung und das Halbzeug stoffschlüssig miteinander verbunden werden, weisen die Schutzabdeckung und/ oder das Halbzeug insbesondere bezüglich der Geometrie und der Oberflächenstruktur geeignet ausgebildete Oberflächen auf, welche eine stoffschlüssige Verbindung insbesondere mit einem zwischen die Oberflächen eingebrachten Verbindungswerkstoff ausbilden.In an embodiment in which the protective cover and the semifinished product are integrally connected to one another, the protective cover and / or the semifinished product have surfaces which are suitably designed, in particular with regard to the geometry and the surface structure, and which form an integrally bonded connection, in particular with a connecting material introduced between the surfaces.

Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch Ausführungen, bei welchen die Schutzabdeckung und das Halbzeug sowohl stoffschlüssig als auch formschlüssig miteinander verbunden werden. Dabei weisen üblicherweise sowohl das Halbzeug als auch die Schutzabdeckung entsprechend ausgebildete Oberflächen sowie Formschlusselemente oder Einrichtungen zum Eingriff von Formschlusselementen aus, welche zum Ausbilden einer formschlüssigen Verbindung geeignet sind.The invention naturally also relates to designs in which the protective cover and the semifinished product are connected to one another both in a material-locking and in a form-locking manner. Both the semifinished product and the protective cover usually have appropriately designed surfaces and form-locking elements or devices for engaging form-fitting elements which are suitable for forming a form-fitting connection.

Grundsätzlich ist die Erfindung zum Anwenden bei verschiedensten Werkstoffen und Werkstoffkombinationen von Halbzeug und Schutzabdeckung einsetzbar. Die Erfindung ist allerdings insbesondere auch einsetzbar für Halbzeuge von Bauteilen für Strömungsmaschinen, welche aus keramischen Faserverbundwerkstoffen wie beispielsweise Siliciumcarbidwerkstoffen hergestellt sind, und insbesondere solchen Siliciumcarbidwerkstoffen, welche mit Siliciumcarbidfasern verstärkt sind, sogenannte SiC/SiC-Werkstoffen.In principle, the invention can be used for a wide variety of materials and material combinations of semi-finished products and protective covers. However, the invention can in particular also be used for semi-finished products of components for fluid-flow machines which are made from ceramic fiber composite materials such as silicon carbide materials, and in particular those silicon carbide materials which are reinforced with silicon carbide fibers, so-called SiC / SiC materials.

Als Werkstoff für die vorgefertigte Schutzabdeckung eignen sich ebenfalls verschiedenste Materialien. So eignen sich Werkstoffe mit ähnlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Halbzeug für eine Befestigung mittels einer stoffschlüssigen Verbindung. Bei einem Halbzeug aus einem Siliciumcarbidwerkstoff eignen sich hierfür beispielsweise Seltene Erdsilikate oder Mullit.Various materials are also suitable as the material for the prefabricated protective cover Materials. For example, materials with a coefficient of thermal expansion similar to the semi-finished product are suitable for fastening by means of a material connection. In the case of a semi-finished product made of a silicon carbide material, rare earth silicates or mullite are suitable for this.

Als Werkstoff für konstruktive, also formschlüssige Lösungen zur Befestigung der Schutzabdeckung am Halbzeug können auch Materialien eingesetzt werden, deren Wärmeausdehnungskoeffizient von dem des Halbzeugs abweicht, da über eine geeignet ausgebildete formschlüssige Verbindung bei Temperaturschwankungen auftretende Maßabweichungen zwischen Halbzeug und Schutzabdeckung kompensierbar sind. So können zwischen dem Halbzeug und der Schutzabdeckung und insbesondere auch an Formschlusselementen beispielsweise Ausdehnungsfugen vorgesehen sein, welche eine unterschiedliche Ausdehnung von Schutzabdeckung und Halbzeug aufnehmen und deren Größe sich abhängig von der Bauteiltemperatur ändert. Bei einem Halbzeug aus einem Siliciumcarbidwerkstoff eignet sich als Werkstoff der Schutzabdeckung beispielsweise Aluminiumoxid oder ein keramischer Verbundwerkstoff wie ein oxidfaserverstärkter Werkstoff, ein sogenannter OX-OX-CMC.Materials whose thermal expansion coefficient differs from that of the semifinished product can also be used as a material for constructive, i.e. form-fitting solutions for attaching the protective cover to the semifinished product, since dimensional deviations between the semifinished product and the protective cover that occur in the event of temperature fluctuations can be compensated for via a suitably designed, positive connection. For example, expansion joints can be provided between the semifinished product and the protective cover and in particular also on form-fit elements, which accommodate different expansion of the protective cover and semifinished product and whose size changes depending on the component temperature. In the case of a semi-finished product made of a silicon carbide material, the protective cover material is, for example, aluminum oxide or a ceramic composite material such as an oxide fiber reinforced material, a so-called OX-OX-CMC.

Sowohl bei formschlüssigen als auch bei stoffschlüssigen Verbindungen einer vorgefertigten Schutzabdeckung an einem Halbzeug kann die Schutzabdeckung des fertigen Bauteils eine größere Dicke aufweisen, als bei thermisch aufgespritzten oder mittels Gasphasenabscheidung aufgebrachten Beschichtungen. Ferner vergrößert sich durch die vorgeschlagene Lösung die Auswahl an geeigneten Werkstoffen für die Schutzabdeckung. So entfällt bei formschlüssigen Verbindungen die Einschränkung des Materials der Verschleißschutzschicht auf Werkstoffe mit möglichst gleichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Bauteil. Bei stoffschlüssigen Verbindungen erweitert sich die Werkstoffauswahl zumindest hinsichtlich größerer Abweichungen zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Schutzabdeckung und Halbzeug, da eine vorgefertigte Schutzabdeckung mit einer größeren Dicke und damit größerer Festigkeit hergestellt werden kann, als eine durch ein Beschichtungsverfahren aufgebrachte Verschleißschicht. Auf diese Weise wird die Verschleißbeständigkeit eines Bauteils durch die vorgeschlagene Erfindung deutlich verbessert.The protective cover of the finished component can have a greater thickness than in the case of form-fitting as well as material-fit connections of a prefabricated protective cover on a semifinished product, than in the case of coatings sprayed on thermally or by means of gas phase deposition. The proposed solution also increases the selection of suitable materials for the protective cover. In the case of positive connections, there is no need to limit the material of the wear protection layer to materials with the same thermal expansion coefficient as the component. In the case of cohesive connections, the choice of materials expands at least with regard to larger deviations between the thermal expansion coefficients of the protective cover and semi-finished product, since a prefabricated protective cover can be produced with a greater thickness and thus greater strength than a wear layer applied by a coating process. In this way, the wear resistance of a component is significantly improved by the proposed invention.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine erfolgt die Befestigung der vorgefertigten Schutzabdeckung am Halbzeug wenigstens mittels Formschlusselementen. Insbesondere bilden dabei am Halbzeug angeordnete Halbzeug-Formschlusselemente eine formschlüssige Verbindung mit an der vorgefertigten Schutzabdeckung angeordneten Schutzabdeckungs-Formschlusselementen aus. Solche Gestaltungen sind beispielsweise konstruktive Lösungen, bei welchen an der Schutzabdeckung bzw. am Halbzeug angeordnete Formschlusselemente mit zur Ausbildung eines Formschlusses nutzbaren Bereichen der Schutzabdeckung bzw. des Halbzeugs oder am anderen Teil, dem Halbzeug bzw. der Schutzabdeckung eine Formschlussverbindung ausbilden. Derartige Formschlusselemente werden beispielsweise von Vorsprüngen oder Ausnehmungen ausgebildet, die insbesondere auch Hinterschneidungen aufweisen können, in welche ein Vorsprung des jeweils anderen Formschlusselements eingreift. Bei einer mittels Formschlusselementen hergestellten Verbindung liegen dann insbesondere wenigstens zwei Flächen von Formschlusselementen aneinander, über die Kräfte zwischen den am Formschluss beteiligten Elementen übertragbar sind.In one embodiment of the method for producing a component of a turbomachine, the prefabricated protective cover is attached to the semi-finished product at least by means of form-fitting elements. In particular, semi-finished interlocking elements arranged on the semi-finished product form a positive connection with protective cover interlocking elements arranged on the prefabricated protective cover. Such designs are, for example, constructive solutions in which form-fit elements arranged on the protective cover or on the semifinished product form a form-fit connection with areas of the protective cover or semifinished product that can be used to form a form-fit connection or on the other part, the semifinished product or the protective cover. Such positive locking elements are formed, for example, by projections or recesses, which in particular can also have undercuts, in which a projection of the other positive locking element engages. In the case of a connection produced by means of interlocking elements, in particular at least two surfaces of interlocking elements then lie against one another, via which forces between the elements involved in the interlocking can be transmitted.

Die Befestigung der vorgefertigten Schutzabdeckung am Halbzeug kann auch wenigstens mittels Formschlusselementen erfolgen, welche eine formschlüssige Verbindung zwischen am Halbzeug angeordneten Halbzeug-Formschlusselementen und an der vorgefertigten Schutzabdeckung angeordneten Schutzabdeckungs-Formschlusselementen ausbilden. Dabei wird eine formschlüssige Verbindung mithilfe wenigstens eines weiteren, insbesondere zusätzlichen Formschlusselements zwischen dem Halbzeug und der Schutzabdeckung hergestellt. Solche zusätzliche Formschlusselemente stellen beispielsweise am Bauteil angeordnete Klammern oder Verstiftungen dar. Vorteilhaft bei der Verwendung von Formschlusselementen ist, dass die Verbindung zwischen Halbzeug und Schutzabdeckung beispielsweise bei einer erforderlichen Reparatur des Bauteils insbesondere aufgrund von Verschleiß lösbar ist.The prefabricated protective cover can also be attached to the semifinished product at least by means of form-fitting elements, which form a form-fitting connection between semifinished product form-fitting elements arranged on the semifinished product and protective cover form-fitting elements arranged on the prefabricated protective cover. In this case, a positive connection is established using at least one further, in particular additional positive locking element between the semi-finished product and the protective cover. Such additional interlocking elements represent, for example, clamps or pinning arranged on the component. It is advantageous when using interlocking elements that the connection between the semi-finished product and protective cover can be released, for example, if the component needs to be repaired, in particular due to wear.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine erfolgt die Befestigung der vorgefertigten Schutzabdeckung am Halbzeug wenigstens stoffschlüssig. Dabei wird zwischen dem Halbzeug und der vorgefertigten Schutzabdeckung ein Verbindungswerkstoff angeordnet und zum Ausbilden der stoffschlüssigen Befestigung Wärmeenergie zwischen das Halbzeug und die Schutzabdeckung eingebracht. Der Verbindungswerkstoff kann dabei beispielsweise erst beim Verbinden zwischen das Halbzeug und die Schutzabdeckung eingebracht werden, wie beispielsweise bei einem Auflöten der Schutzabdeckung auf das Halbzeug. Alternativ kann der Verbindungswerkstoff auch an wenigstens einem der vorgefertigten Schutzabdeckung und dem Halbzeug angeordnet sein, so dass er nach dem Fügen von Halbzeug und Schutzabdeckung zwischen dem Halbzeug und der Schutzabdeckung angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführung kann beispielsweise die Schutzabdeckung mit einer Haftschicht beschichtet sein und mit einem Halbzeug verbunden werden, das ebenfalls eine Beschichtung aufweist, die zum Ausbilden einer Verbindung mit der Haftschicht der Schutzabdeckung zusammenwirkt. Nach dem Fügen des Halbzeugs mit der Schutzabdeckung wird die Verbindung mithilfe des dazwischen angeordneten Verbindungswerkstoff durch das Einbringen einer geeigneten Wärmeenergie in den Verbindungsbereich hergestellt. Dabei kann, abhängig vom Verbindungswerkstoff und der eingebrachten Temperatur beispielsweise eine Lötverbindung ausgebildet werden, oder mittels einer Diffusionsglühung die Schutzabdeckung auf dem Halbzeug festgeglüht werden.In one embodiment of the method for producing a component of a turbomachine, the prefabricated protective cover is attached to the semi-finished product at least in a material manner. A connecting material is arranged between the semifinished product and the prefabricated protective cover and thermal energy is introduced between the semifinished product and the protective cover in order to form the integral connection. The connecting material can, for example, only be introduced when the semi-finished product and the protective cover are connected, such as when the protective cover is soldered onto the semi-finished product. Alternatively, the connecting material can also be arranged on at least one of the prefabricated protective cover and the semifinished product, so that it is arranged between the semifinished product and the protective cover after the joining of the semifinished product and the protective cover. In another embodiment, for example, the protective cover with an adhesive layer be coated and connected to a semi-finished product, which also has a coating which interacts to form a connection with the adhesive layer of the protective cover. After the semi-finished product has been joined to the protective cover, the connection is established with the aid of the connecting material arranged in between by introducing suitable thermal energy into the connection area. Depending on the connecting material and the temperature introduced, a soldered connection can be formed, for example, or the protective cover can be annealed on the semifinished product by means of diffusion annealing.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine weist die vorgefertigte Schutzabdeckung an der wenigstens einen vom Halbzeug abgewandten Oberfläche geometrische Eigenschaften auf, welche an den Betrieb des Bauteils in der Strömungsmaschine angepasst sind. So bildet die Oberfläche der Schutzabdeckung wenigstens einen Teil der Oberfläche des Bauteils im Betrieb der Strömungsmaschine, insbesondere wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils aus. Hierfür weist die Schutzabdeckung insbesondere wenigstens eine für den Betrieb der Strömungsmaschine geeignet strömungsgünstig geformte Oberfläche auf, so dass die Strömungseigenschaften eines aus Halbzeug und Schutzabdeckung gebildeten Bauteils wenigstens den Strömungseigenschaften eines beschichteten Bauteils entsprechen. Da die Schutzabdeckung als einzelnes Element vorgefertigt wird, sind die geometrischen Eigenschaften dieser gegenüber einer Beschichtung genauer vorherbestimmbar, so dass die Strömungseigenschaften erfindungsgemäß hergestellter Bauteile besser beeinflussbar und vorherbestimmbar sind.In one embodiment of the method for producing a component of a turbomachine, the prefabricated protective cover on the at least one surface facing away from the semifinished product has geometric properties which are adapted to the operation of the component in the turbomachine. The surface of the protective cover thus forms at least part of the surface of the component during operation of the turbomachine, in particular at least one inflow surface of the component. For this purpose, the protective cover has, in particular, at least one surface which is suitable for the operation of the turbomachine, so that the flow properties of a component formed from the semi-finished product and protective cover correspond at least to the flow properties of a coated component. Since the protective cover is prefabricated as a single element, the geometric properties of the latter can be predicted more precisely than with a coating, so that the flow properties of components produced according to the invention can be influenced and predicted better.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine ist die wenigstens eine vom Halbzeug abgewandte Oberfläche der vorgefertigten Schutzabdeckung für den Betrieb des Bauteils in der Strömungsmaschine ausgebildet. Die vom Halbzeug abgewandte Oberfläche der Schutzabdeckung bildet im Betrieb der Strömungsmaschine insbesondere wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils. Durch die separate Herstellung der Schutzabdeckung kann diese mit einer geeignet strukturierten und insbesondere besonders strömungsgünstig geformten Oberfläche gefertigt werden.In one embodiment of the method for producing a component of a turbomachine, the at least one surface of the prefabricated protective cover facing away from the semifinished product is designed for the operation of the component in the turbomachine. The surface of the protective cover facing away from the semifinished product forms in particular at least one inflow surface of the component during operation of the turbomachine. Due to the separate production of the protective cover, it can be produced with a suitably structured and, in particular, particularly aerodynamically shaped surface.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine wird die im Schritt b) bereit gestellte vorgefertigte Schutzabdeckung durch Pressen eines keramischen Werkstoffpulvers zu einem Grünling und nachfolgendem Sintern des Grünlings hergestellt. Bei der Verwendung dieses Fertigungsverfahrens sind die Geometrie, der Werkstoff und die Oberfläche der Schutzabdeckung weitgehend variabel anpassbar.In one embodiment of the method for producing a component of a turbomachine, the prefabricated protective cover provided in step b) is produced by pressing a ceramic material powder to form a green compact and then sintering the green compact. When using this manufacturing method, the geometry, the material and the surface of the protective cover can be largely variably adjusted.

In einem zweiten Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Reparatur eines Bauteils einer Strömungsmaschine vorgeschlagen, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

A) Bereitstellen des Bauteils, das ein Halbzeug mit wenigstens einer Aufnahmefläche zur Aufnahme einer Schutzabdeckung und eine formschlüssig und/ oder stoffschlüssig daran befestigte erste Schutzabdeckung aufweist;
B) Lösen der Befestigung zwischen der ersten Schutzabdeckung und dem Halbzeug;
C) Bereitstellen einer zweiten vorgefertigten Schutzabdeckung für das Halbzeug, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils ausgebildet ist und wenigstens eine Innenseite der Schutzabdeckung im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist und;
D) Befestigen der zweiten vorgefertigten Schutzabdeckung an dem Halbzeug, wobei die Befestigung formschlüssig und/ oder stoffschlüssig erfolgt.

In a second aspect, a method for repairing a component of a turbomachine is proposed to achieve the object, said method having a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component against wear during the operation of the turbomachine. The process has the following steps:

A) providing the component which has a semifinished product with at least one receiving surface for receiving a protective cover and a first protective cover which is fastened to it in a form-fitting and / or material-locking manner;
B) loosening the attachment between the first protective cover and the semi-finished product;
C) providing a second prefabricated protective cover for the semi-finished product, on which at least one inflow surface of the component is formed and at least one inside of the protective cover is essentially modeled on the receiving surface of the semi-finished product, and;
D) Fastening the second prefabricated protective cover to the semi-finished product, the fastening taking place in a form-fitting and / or material-fitting manner.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Reparatur eines Bauteils ist insbesondere vorteilhaft, dass die erste Schutzabdeckung durch Lösen der Befestigung einfach vom Halbzeug entfernbar ist. Eine zweite Schutzabdeckung, deren Geometrie wenigstens an der Innenseite im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist und damit auch der Geometrie der ersten Schutzabdeckung entsprechen kann, ist durch das vorgeschlagene Verfahren in einfacher Weise formschlüssig und oder stoffschlüssig am bereits verwendeten Halbzeug befestigbar, so dass das Bauteil wiederum mit einem hohen Verschleißschutz versehen schnell wieder einsatzbereit ist. Insbesondere kann es sich bei einem mit diesem Verfahren reparierbaren Bauteil um ein solches handeln, welches ursprünglich mit dem vorausgehenden beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine hergestellt ist.In the proposed method for repairing a component, it is particularly advantageous that the first protective cover can be easily removed from the semi-finished product by loosening the fastening. A second protective cover, the geometry of which is simulated at least on the inside essentially of the receiving surface of the semifinished product and thus can also correspond to the geometry of the first protective cover, can be fastened in a simple manner in a form-fitting and / or integral manner to the semifinished product already used, so that this The component, in turn, is provided with high wear protection and is quickly ready for use again. In particular, a component that can be repaired using this method can be one that was originally produced using the previously described method for producing a component of a turbomachine.

Das Reparaturverfahren sowie das hiermit bearbeitete Bauteil weisen zumindest ein oder mehrere der zum vorher beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine beschriebenen Merkmale und Verfahrensschritte auf, so dass die vorausgehende Beschreibung dieser Merkmale und Verfahrensschritte im Wesentlichen auch für die Merkmale des Reparaturverfahrens des Bauteils bzw. des damit wiederhergestellten Bauteils zutrifft.The repair method and the component processed with it have at least one or more of the features and method steps described for the previously described method for producing a component of a turbomachine, so that the preceding description of these features and method steps essentially also for the features of the repair method of the Component or the component restored with it applies.

In einem dritten Aspekt wird zur Lösung der Aufgabe ein Bauteil für eine Strömungsmaschine vorgeschlagen, welches ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Oberfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist und mit einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine hergestellt ist. Die vorgefertigte Schutzabdeckung des Bauteils ist unabhängig von dem Halbzeug hergestellt und formschlüssig und/ oder stoffschlüssig mit diesem verbunden.In a third aspect, a component for a turbomachine is proposed to achieve the object, which component has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one surface of the component from wear during operation of the turbomachine and is produced using a method for producing a component of a turbomachine . The prefabricated protective cover of the component is produced independently of the semi-finished product and is connected to it in a form-fitting and / or material-locking manner.

Das Bauteil weist eine vorgefertigte und damit in einem separaten Arbeitsschritt hergestellte Schutzabdeckung auf, welche an einem Halbzeug des Bauteils formschlüssig und/oder stoffschlüssig befestigt wird. Da die Schutzabdeckung separat hergestellt wird, kann diese eine größere Dicke aufweisen, als eine Verschleißschutzschicht eines mit einer Verschleißbeschichtung versehenen Bauteils. Ferner ist die Auswahl des Werkstoffs der Schutzabdeckung weniger eingeschränkt als bei mittels Beschichtungsverfahren aufgetragenen Verschleißschutzschichten, da durch die größere Dicke der Schutzabdeckung diese bei einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Schutzabdeckung und Halbzeug höhere Kräfte aufnehmen kann und bei einer formschlüssigen Verbindung zwischen Schutzabdeckung und Halbzeug unterschiedliche Längenausdehnungen der Werkstoffe von Halbzeug und Schutzabdeckung konstruktiv berücksichtigbar sind.The component has a prefabricated protective cover, which is thus produced in a separate working step, which is attached to a semi-finished product of the component in a form-fitting and / or material-locking manner. Since the protective cover is manufactured separately, it can have a greater thickness than a wear protection layer of a component provided with a wear coating. Furthermore, the selection of the material of the protective cover is less restricted than in the case of wear protection layers applied by means of coating methods, since the greater thickness of the protective cover means that it can absorb higher forces in the case of a material connection between the protective cover and the semi-finished product, and different lengths of the materials in the case of a positive connection between the protective cover and the semi-finished product of semi-finished products and protective cover can be taken into account in the design.

Das Bauteil ist mit einem Verfahren zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine hergestellt, welches wenigstens teilweise dem vorausgehend beschriebenen Verfahren entspricht und wahlweise die hierzu beschriebenen Verfahrensschritte und ein oder mehrere der vorausgehend beschriebenen Merkmale aufweist. Damit trifft bei deren Verwendung die vorausgehende Beschreibung ebenfalls für die Merkmale des Herstellverfahrens des Bauteils bzw. des damit hergestellten Bauteils zu.The component is produced using a method for producing a component of a turbomachine which at least partially corresponds to the method described above and optionally has the method steps described for this and one or more of the features described above. Thus, when used, the preceding description also applies to the features of the manufacturing process of the component or the component manufactured with it.

Bei einer Ausführungsform des Bauteils ist das Halbzeug aus einem keramischen Faserverbundwerkstoff und insbesondere aus einer faserverstärkten Siliziumcarbid-Verbundkeramik hergestellt. Die Schutzabdeckung ist beispielsweise aus einem keramischen Material, insbesondere aus einem seltenen Erd-Silikat, Mullit, Aluminiumoxid oder OX-OX-CMC hergestellt oder weist wenigstens einen überwiegenden Anteil aus einem oder mehreren dieser Werkstoffe auf.In one embodiment of the component, the semifinished product is made from a ceramic fiber composite material and in particular from a fiber-reinforced silicon carbide composite ceramic. The protective cover is made, for example, from a ceramic material, in particular from a rare earth silicate, mullite, aluminum oxide or OX-OX-CMC, or has at least a predominant proportion of one or more of these materials.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt

1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Bauteils für eine Strömungsmaschine;
2 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Bauteils für eine Strömungsmaschine;
3 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine; und
4 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reparatur eines Bauteils einer Strömungsmaschine.

Further features, advantages and possible uses of the invention result from the following description in connection with the figures. It shows

1 is a schematic three-dimensional representation of an exemplary component according to the invention for a turbomachine;
2nd is a schematic three-dimensional representation of another exemplary component according to the invention for a turbomachine;
3rd a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for producing a component of a turbomachine; and
4th a schematic representation of the sequence of the inventive method for repairing a component of a turbomachine.

1 zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Bauteils in Form einer Verdichterschaufel 10 für eine Strömungsmaschine. Die Verdichterschaufel 10 weist ein Halbzeug 11 auf, welches bei der beispielhaften Ausführungsform aus einem faserverstärkten Siliciumcarbid hergestellt ist. Die Verdichterschaufel 10 weist ferner eine Schutzabdeckung 12 auf, welche bei der beispielhaften Ausführung das Schaufelblatt 13 der Verdichterschaufel 10 und auch das an der Verdichterschaufel 10 angeordnete Deckband 15 abdeckt. Die Schutzabdeckung 12 ist bei dem Ausführungsbeispiel aus Mullit hergestellt, das einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Siliciumcarbid aufweist. Die Verdichterschaufel 10 weist ferner einen nicht vollständig dargestellten Schaufelfuß 16 auf, dessen Oberfläche nicht von der Schutzabdeckung 12 geschützt wird. 1 shows a schematic three-dimensional representation of an exemplary component according to the invention in the form of a compressor blade 10th for a fluid machine. The compressor blade 10th shows a semi-finished product 11 , which is made of a fiber reinforced silicon carbide in the exemplary embodiment. The compressor blade 10th also has a protective cover 12 which, in the exemplary embodiment, the airfoil 13 the compressor blade 10th and also on the compressor blade 10th arranged shroud 15 covers. The protective cover 12 is made of mullite in the embodiment, which has a similar coefficient of thermal expansion as silicon carbide. The compressor blade 10th also has a blade root, not shown in full 16 on whose surface is not covered by the protective cover 12 is protected.

Am Halbzeug 11 ist eine Aufnahmefläche 17 zur Aufnahme der Schutzabdeckung 12, insbesondere der Innenseite der Schutzabdeckung 12 abgebildet. Die Aufnahmefläche 17 entspricht bei dem beispielhaften Bauteil der Verdichterschaufel 10 dem Schaufelblatt 13, welches gegenüber der Endkontur der Verdichterschaufel 10 am Halbzeug 11 entsprechend kleiner ausgebildet ist. An der Schutzabdeckung 12 ist auch die Anströmfläche der Verdichterschaufel 10 und damit eine strömungsbeaufschlagte Oberfläche der Verdichterschaufel 10 ausgebildet. Damit dient die Schutzabdeckung 12 insbesondere zum Schutz der Verdichterschaufel 10 vor einem Verschleiß während des Betriebs einer Strömungsmaschine.On the semi-finished product 11 is a recording area 17th to hold the protective cover 12 , especially the inside of the protective cover 12 pictured. The receiving area 17th corresponds to the compressor blade in the exemplary component 10th the airfoil 13 which is opposite the end contour of the compressor blade 10th on the semi-finished product 11 is made correspondingly smaller. On the protective cover 12 is also the flow area of the compressor blade 10th and thus a flow-loaded surface of the compressor blade 10th educated. The protective cover thus serves 12 especially to protect the compressor blade 10th before wear during the operation of a turbomachine.

Die Schutzabdeckung 12 ist vorgefertigt, d. h. vor dem Fügen mit der Verdichterschaufel 10 und unabhängig vom Halbzeug 11 hergestellt. Die Innenseite der in 1 dargestellten Schutzabdeckung 12 ist im Wesentlichen der Aufnahmefläche 17 des Halbzeugs 11 nachgebildet und wurde bei der Herstellung an dieser Oberfläche, die im gefügten Zustand an der Aufnahmefläche 17 des Halbzeugs 11 anliegt, mit einer siliziumhaltigen Haftschicht versehen. Ebenso wurde das Halbzeug 11 an der Aufnahmefläche 17 mit einer siliziumhaltigen Beschichtung versehen. Die Oberfläche an der Innenseite der Schutzabdeckung 12 ist dabei so ausgebildet, dass diese so an der Aufnahmefläche 17 des Halbzeugs 11 angeordnet werden kann, dass eine gute Verbindung zwischen Halbzeug 11 und Schutzabdeckung 12 herstellbar ist. Nach dem Fügen von Halbzeug 11 und der Schutzabdeckung 12 wird zum Ausbilden einer stoffschlüssigen Befestigung der Schutzabdeckung 12 am Halbzeug 11 Wärmeenergie mittels Diffusionsglühen zwischen das Halbzeug 11 und die Schutzabdeckung 12 eingebracht, wodurch die Schutzabdeckung 12 am Halbzeug 11 festgeglüht wird.The protective cover 12 is prefabricated, ie before joining with the compressor blade 10th and regardless of the semi-finished product 11 produced. The inside of the in 1 protective cover shown 12 is essentially the receiving area 17th of Semi-finished products 11 reproduced and was produced on this surface, which in the assembled state on the receiving surface 17th of the semi-finished product 11 is present with a silicon-containing adhesive layer. The semi-finished product was also made 11 on the receiving surface 17th provided with a silicon-containing coating. The surface on the inside of the protective cover 12 is designed so that it is so on the receiving surface 17th of the semi-finished product 11 can be arranged that a good connection between semi-finished products 11 and protective cover 12 can be produced. After joining semi-finished products 11 and the protective cover 12 is used to form a cohesive fastening of the protective cover 12 on the semi-finished product 11 Thermal energy by means of diffusion annealing between the semi-finished products 11 and the protective cover 12 brought in, creating the protective cover 12 on the semi-finished product 11 is annealed.

2 zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung eines weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Bauteils in Form einer Verdichterschaufel 10 für eine Strömungsmaschine. Die in 2 dargestellte Verdichterschaufel 10 entspricht weitgehend der in 1 dargestellten Verdichterschaufel 10, wobei die Schutzabdeckung 12 nicht stoffschlüssig am Halbzeug 11 befestigt ist, sondern formschlüssig mittels vier Verstiftungen 14, welche die Schutzabdeckung 12 formschlüssig am Deckband 15 des Halbzeugs 11 befestigen. Das Halbzeug 11 ist auch bei der Ausführung in 2 aus einem faserverstärkten Siliciumcarbid hergestellt, wobei die Schutzabdeckung 12 bei dieser Ausführung aus Aluminiumoxid hergestellt ist und damit aus einem Material mit anderen Wärmeausdehnungskoeffizient als Siliciumcarbid. Die Oberfläche an der Innenseite der Schutzabdeckung 12 ist entsprechend der Aufnahmefläche 17 des Halbzeugs 11 ausgebildet, wobei an der Innenseite der Schutzabdeckung 12 und an der Aufnahmefläche 17 des Halbzeugs 11 keine Beschichtung vorgesehen ist. Die Innenseite der Schutzabdeckung 12 weist ein gewisses Aufmaß auf, damit im gefügten Zustand ein gewisses Spiel zwischen den einander zugewandten Oberflächen von Halbzeug 11 und Schutzabdeckung 12 verbleibt, um temperaturabhängig unterschiedliche Ausdehnungen von Halbzeug 11 und Schutzabdeckung 12 zu ermöglichen. Die vier Verstiftungen 14 bilden eine formschlüssige Befestigung zwischen dem Halbzeug 11 und der Schutzabdeckung 12 aus, sodass diese eine formschlüssige Befestigung zwischen diesen beiden Elementen herstellen. In gleicher Weise könnte eine formschlüssige Befestigung auch mittels Klammern 18 zwischen dem Halbzeug 11 und der Schutzabdeckung 12 erfolgen. Ebenso ist es auch möglich, zusätzlich zur formschlüssigen Befestigung eine stoffschlüssigen Befestigung beispielsweise mittels insbesondere einzelner zwischen Halbzeug 11 und Schutzabdeckung 12 angeordneter Lötpunkte vorzusehen. 2nd shows a schematic three-dimensional representation of a further exemplary component according to the invention in the form of a compressor blade 10th for a fluid machine. In the 2nd shown compressor blade 10th largely corresponds to that in 1 shown compressor blade 10th , taking the protective cover 12 not integral to the semi-finished product 11 is fixed, but positively by means of four pegs 14 which the protective cover 12 form-fitting on the cover tape 15 of the semi-finished product 11 fasten. The semi-finished product 11 is also in execution in 2nd Made from a fiber reinforced silicon carbide, with the protective cover 12 in this version is made of aluminum oxide and therefore of a material with a different coefficient of thermal expansion than silicon carbide. The surface on the inside of the protective cover 12 is according to the receiving area 17th of the semi-finished product 11 formed, being on the inside of the protective cover 12 and on the receiving surface 17th of the semi-finished product 11 no coating is provided. The inside of the protective cover 12 has a certain allowance, so that in the assembled state, a certain play between the mutually facing surfaces of semi-finished products 11 and protective cover 12 remains, depending on the temperature, different dimensions of the semi-finished product 11 and protective cover 12 to enable. The four foundations 14 form a positive attachment between the semi-finished products 11 and the protective cover 12 so that they create a positive connection between these two elements. In the same way, a form-fitting attachment could also be done using clips 18th between the semi-finished product 11 and the protective cover 12 respectively. Likewise, it is also possible, in addition to the form-fitting fastening, to use a material-fitting fastening, for example by means of in particular individual between semi-finished products 11 and protective cover 12 to provide arranged soldering points.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils einer Strömungsmaschine, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist.
Das Verfahren weist drei Verfahrensschritte auf, wobei in einem ersten Schritt a) ein Halbzeug des Bauteils, das wenigstens eine Aufnahmefläche zur Aufnahme einer Schutzabdeckung aufweist, bereitgestellt wird. In einem zweiten Schritt b) wird eine vorgefertigte Schutzabdeckung für das Halbzeug bereitgestellt, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils ausgebildet ist und wenigstens eine Innenseite der Schutzabdeckung im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist. Im Schritt c) wird schließlich die vorgefertigte Schutzabdeckung am Halbzeug befestigt, wobei die Befestigung formschlüssig und/ oder stoffschlüssig erfolgt. 3rd shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for producing a component of a turbomachine which has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component from wear during operation of the turbomachine.
The method has three method steps, in a first step a) a semi-finished product of the component is provided, which has at least one receiving surface for receiving a protective cover. In a second step b) A prefabricated protective cover for the semi-finished product is provided, on which at least one inflow surface of the component is formed and at least one inside of the protective cover is essentially modeled on the receiving surface of the semi-finished product. In step c) the prefabricated protective cover is finally attached to the semifinished product, the attachment being positive and / or integral.

4 zeigt eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Reparatur eines Bauteils einer Strömungsmaschine, das ein Halbzeug und eine Schutzabdeckung zum Schutz wenigstens einer Anströmfläche des Bauteils vor einem Verschleiß während des Betriebs der Strömungsmaschine aufweist. Das Verfahren weist vier Verfahrensschritte auf. In einem ersten Schritt A) wird das zu reparierende Bauteil bereitgestellt, welches ein Halbzeug mit wenigstens einer Aufnahmefläche zur Aufnahme einer Schutzabdeckung und eine formschlüssig und/ oder stoffschlüssig daran befestigte erste Schutzabdeckung aufweist. 4th shows a schematic representation of the sequence of the method according to the invention for repairing a component of a turbomachine, which has a semi-finished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component against wear during the operation of the turbomachine. The process has four process steps. In a first step A) the component to be repaired is provided which has a semifinished product with at least one receiving surface for receiving a protective cover and a first protective cover which is fastened to it in a form-fitting and / or material-locking manner.

In einem zweiten Schritt B) wird die Befestigung zwischen der ersten Schutzabdeckung und dem Halbzeug gelöst. Im dritten Schritt C) erfolgt ein Bereitstellen einer zweiten vorgefertigten Schutzabdeckung für das Halbzeug, an welcher wenigstens eine Anströmfläche des Bauteils ausgebildet ist und wenigstens eine Innenseite der Schutzabdeckung im Wesentlichen der Aufnahmefläche des Halbzeugs nachgebildet ist und in einem vierten Schritt D) wird die zweite vorgefertigte Schutzabdeckung am Halbzeug befestigt, wobei die Befestigung formschlüssig und/ oder stoffschlüssig erfolgt.In a second step B) the attachment between the first protective cover and the semi-finished product is released. In the third step C) a second prefabricated protective cover is provided for the semi-finished product, on which at least one inflow surface of the component is formed and at least one inside of the protective cover is essentially modeled on the receiving surface of the semi-finished product and in a fourth step D) the second prefabricated protective cover is attached to the semifinished product, the attachment being positive and / or integral.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th: BauteilComponent
1111: HalbzeugWorkpiece
1212: SchutzabdeckungProtective cover
1313: SchaufelblattAirfoil
1414: Formschlusselement (Verstiftung)Positive locking element (pinning)
1515: DeckbandShroud
16 16: SchaufelfußBlade root
1717th: AufnahmeflächeReceiving area
1818th: Formschlusselement (Klammer)Positive locking element (bracket)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 6541075 B2 [0003]

Claims

Method for producing a component of a turbomachine which has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component from wear during operation of the turbomachine, with the following steps: a) providing a semi-finished product (11) of the component (10) which has at least one receiving surface (17) for receiving a protective cover (12); b) providing a prefabricated protective cover (12) for the semifinished product (11), on which at least one inflow surface of the component (10) is formed and at least one inside of the protective cover (12) essentially simulates the receiving surface (17) of the semifinished product (11) is and; c) attaching the prefabricated protective cover (12) to the semifinished product (11), the attachment taking place in a form-fitting and / or integral manner.

Method for producing a component of a turbomachine according to Claim 1 , characterized in that the prefabricated protective cover (12) is attached to the semifinished product (11) at least by means of interlocking elements (14, 18).

Method for manufacturing a component of a turbomachine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the attachment of the prefabricated protective cover (12) to the semifinished product (11) takes place at least in a material manner, with a between the semifinished product (11) and the prefabricated protective cover (12) Connection material is arranged and thermal energy between the semifinished product (11) and the protective cover (12) is introduced to form the cohesive fastening.

Method for manufacturing a component of a turbomachine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the prefabricated protective cover (12) on the at least one surface facing away from the semi-finished product (11) has geometric properties which are adapted to the operation of the component in the turbomachine .

Method for producing a component of a turbomachine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one surface (12) of the prefabricated protective cover (12) facing away from the semifinished product (11) is designed for the operation of the component (10) in the turbomachine .

Method for producing a component of a turbomachine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the prefabricated protective cover provided in step b) is produced by pressing a ceramic material powder to form a green compact and then sintering the green compact.

Method for repairing a component of a turbomachine which has a semifinished product and a protective cover for protecting at least one inflow surface of the component against wear during the operation of the turbomachine, with the following steps: A) providing the component (10) which has a semifinished product (11) with at least one receiving surface (17) for receiving a protective cover (12) and a first protective cover (12) which is positively and / or cohesively attached to it, B) loosening the attachment between the first protective cover (12) and the semi-finished product (11); C) providing a second prefabricated protective cover (12) for the semifinished product (11), on which at least one inflow surface of the component (10) is formed and at least one inside of the protective cover (12) essentially of the receiving surface (17) of the semifinished product (11) is replicated and; D) attaching the second prefabricated protective cover (12) to the semifinished product (11), the attachment taking place in a form-fitting and / or material-fitting manner.

Component for a turbomachine, which has a semi-finished product and a protective cover for protecting at least one surface of the component against wear during the operation of the turbomachine and is produced using a method for producing a component of a turbomachine, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that the prefabricated protective cover (12) of the component (10) is produced independently of the semi-finished product (11) and is connected to it in a form-fitting and / or material-locking manner.

Component for a turbomachine after Claim 8 , characterized in that the semi-finished product (11) is made from a ceramic fiber composite material and in particular from a fiber-reinforced silicon carbide composite ceramic.

Component for a turbomachine according to at least one of the Claims 8 or 9 , characterized in that the protective cover (12) is made of a ceramic material, in particular of a rare earth silicate, mullite, aluminum oxide or OX-OX-CMC, or at least has a predominant proportion of one or more of these materials.