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WO2011067000A1 - Gussform mit stabilisiertem innerem gusskern, gussverfahren und gussteil - Google Patents

Gussform mit stabilisiertem innerem gusskern, gussverfahren und gussteil Download PDF

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Publication number
WO2011067000A1
WO2011067000A1 PCT/EP2010/057530 EP2010057530W WO2011067000A1 WO 2011067000 A1 WO2011067000 A1 WO 2011067000A1 EP 2010057530 W EP2010057530 W EP 2010057530W WO 2011067000 A1 WO2011067000 A1 WO 2011067000A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
casting
mold
layer
core
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/057530
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Fathi Ahmad
Uwe Paul
Winfried Esser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to US13/513,308 priority Critical patent/US20120273153A1/en
Priority to EP10724425A priority patent/EP2506997A1/de
Publication of WO2011067000A1 publication Critical patent/WO2011067000A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/08—Casting in, on, or around objects which form part of the product for building-up linings or coverings, e.g. of anti-frictional metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/10—Cores; Manufacture or installation of cores
    • B22C9/106—Vented or reinforced cores

Definitions

  • the invention relates to a mold having a stabilizing layer on the inner core of a casting mold, a casting method and a casting.
  • Figure 1, 2 is a schematic representation of the invention
  • FIG. 3 shows a turbine blade
  • FIG. 4 shows a combustion chamber
  • FIG. 1 shows a preferably ceramic casting mold 1 with an outer wall 13 and an inner core 4.
  • the core 4 may be formed separately or be an integral part of the mold 1.
  • the casting mold 1 is preferably used for a turbine blade 120, 130 (FIG. 3), that is to say a hollow component of a gas turbine 100 (FIG. 2).
  • an inner, in particular ceramic core 4 is used or is present there, which has a mechanically stabilizing, metallic layer 7.
  • a melt of a metal of the casting ⁇ part is then introduced partially.
  • the metal is preferably an alloy according to FIG. 5.
  • the metallic layer 7 on the core 4 mechanically stabilizes the core 4 because the metal of the layer 7 has strength and ductility.
  • the composition of the layer 7 is so- ⁇ selected such that the layer 7 during retraction of the melt on ⁇ melts and on solidification of the melt 16 in the later than ⁇ tere casting largely, is in particular completely diffuses into ⁇ .
  • the difference in the melting points of melt and Mate ⁇ rial of the layer 7 is preferably at least 10 ° C, more preferably at least 20 ° C.
  • the layer 7 can therefore be an aluminum coating or aluminum alloy.
  • the chromium content is then preferably above 15% by weight.
  • the aluminum content is preferably between 7wt% and 18wt%.
  • the nickel content is preferably above 25% and the cobalt content ⁇ preferably above 10%.
  • elements such as yttrium (0.2% to 1%), carbon (50ppm-250ppm), boron (0, 007% -0, 012%), zirconium (0, 015% -0.012%) or hafnium ( 0.1% -1.5%) for lowering the melting point of the metallic layer 7, preferably the MCrAl (X) layer.
  • Y yttrium
  • Carbon (C), boron (B), zirconium (Zr) and hafnium (Hf) serve to lower the melting point.
  • constituents of a superalloy such as titanium (Ti) (0.5% -4.0%), molybdenum (Mo) (0.5% -3.0%), tantalum (Ta) (0.5% -2, 0%) or niobium (Nb) 0.5% -2.0%) contribute to the strength and / or melting point depression in layer 7.
  • the metallic layer 7 may be preferably (cold, hot) by Tauchpro ⁇ processes, by brushing, spraying processes are applied to the casting core. 4
  • the region 19 of the casting 17, 120, 130 represents the eindif ⁇ depth range of the material of the layer 7 in the cavity 22 of the casting is (Fig. 2).
  • the cast part 17, 120, 130 receives an oxidation contactor by the inward diffusion of the layer 7 in the interior.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a rotor blade 120 or guide vane show ⁇ 130 of a turbomachine, which extends along a longitudinal axis of the 121st
  • the turbomachine may be a gas turbine of an aircraft or a power plant for power generation, a steam turbine or a compressor.
  • the blade 120, 130 has along the longitudinal axis 121 to each other, a securing region 400, an thereto adjacent blade platform 403 and an airfoil 406 and a blade tip 415.
  • the blade 130 may have at its blade tip ⁇ 415 another platform (not shown).
  • a blade root 183 is formed, which serves for attachment of the blades 120, 130 to a shaft or a disc (not shown).
  • the blade root 183 is, for example, as a hammerhead out staltet ⁇ .
  • Other designs as Christmas tree or Schwalbenschwanzfuß are possible.
  • the blade 120, 130 has for a medium which flows past the scene ⁇ felblatt 406, a leading edge 409 and a trailing edge 412.
  • Such superalloys are known, for example, from EP 1 204 776 B1, EP 1 306 454, EP 1 319 729 A1, WO 99/67435 or WO 00/44949.
  • the blade 120, 130 can be made by a casting process, also by directional solidification, by a forging process, by a milling process or combinations thereof.
  • Workpieces with a monocrystalline structure or structures are used as components for machines which are exposed to high mechanical, thermal and / or chemical stresses during operation.
  • Stem-crystal structures which probably have longitudinally extending grain boundaries, but no transverse grain boundaries. These second-mentioned crystalline structures are also known as directionally solidified structures.
  • the blades 120, 130 may have coatings against corrosion or oxidation, e.g. B. (MCrAlX, M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co),
  • Nickel (Ni) is an active element and stands for yttrium (Y) and / or silicon and / or at least one element of the rare earths, or hafnium (Hf)).
  • Such alloys are known from EP 0 486 489 B1, EP 0 786 017 B1, EP 0 412 397 B1 or EP 1 306 454 A1.
  • the density is preferably 95% of the theoretical
  • the layer composition comprises Co-30Ni-28Cr-8A1-0, 6Y-0, 7Si or Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y.
  • nickel-based protective layers such as Ni-10Cr-12Al-0.6Y-3Re or Ni-12Co-21Cr-IIAl-O, 4Y-2Re or Ni-25Co-17Cr-10A1-0, 4Y-1 are also preferably used , 5Re.
  • thermal barrier coating which is preferably the outermost layer, and consists for example of ZrÜ2, Y2Ü3-Zr02, ie it is not, partially ⁇ or fully stabilized by yttria
  • the thermal barrier coating covers the entire MCrAlX layer.
  • Electron beam evaporation produces stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • the heat insulating layer can ⁇ ner to have better thermal shock resistance porous, micro- or macro-cracked pERSonal.
  • the thermal barrier coating is therefore preferably more porous than the
  • the blade 120, 130 may be hollow or solid. If the blade 120, 130 is to be cooled, it is hollow and also has, if necessary, film cooling holes 418 (indicated by dashed lines) on.
  • FIG. 4 shows a combustion chamber 110 of the gas turbine 100.
  • the combustion chamber 110 is configured, for example, as so-called an annular combustion chamber, in which a plurality of in the circumferential direction about an axis of rotation 102 arranged burners 107 open into a common combustion chamber space 154 and generate flames 156th
  • the combustion chamber 110 is configured in its entirety as an annular structure, which is positioned around the axis of rotation 102 around.
  • the combustion chamber 110 is designed for a comparatively high temperature of the working medium M of about 1000 ° C to 1600 ° C.
  • the combustion chamber wall 153 is provided on its side facing the working medium M facing side with a formed from heat shield elements 155. liner. Due to the high temperatures inside the combustion chamber
  • the 110 may also be provided for the heat shield elements 155 and for their holding elements, a cooling system.
  • the heat shield elements 155 are then, for example, hollow and possibly still have cooling holes (not shown) which open into the combustion chamber space 154.
  • Each heat shield element 155 made of an alloy is equipped on the working fluid side with a particularly heat-resistant protective layer (MCrAlX layer and / or ceramic coating) or is made of high-temperature-resistant material (solid ceramic blocks).
  • M is at least one element of the group iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), X is an active element and stands for yttrium (Y) and / or
  • a ceramic Wär ⁇ medämm Anlagen be present and consists for example of ZrÜ2, Y203 ⁇ Zr02, ie it is not, partially or fully ⁇ dig stabilized by yttrium and / or calcium oxide and / or magnesium oxide.
  • Suitable coating processes such as electron beam evaporation (EB-PVD), produce stalk-shaped grains in the thermal barrier coating.
  • Other coating methods are conceivable, for example atmospheric plasma spraying (APS), LPPS, VPS or CVD.
  • APS atmospheric plasma spraying
  • LPPS LPPS
  • VPS VPS
  • CVD chemical vapor deposition
  • the heat insulation layer may have ⁇ porous, micro- or macro-cracked compatible grains for better thermal shock resistance.
  • Reprocessing means that turbines ⁇ blades 120, 130, heat shield elements have to be removed from 155, after ⁇ A set of protective layers (for example by sandblasting). This is followed by removal of the corrosion and / or oxidation layers or products.
  • cracks in the turbine blade 120, 130 or the heat shield element 155 are also repaired. Thereafter, a re-coating of the turbine blades 120, 130, heat shield elements 155 and a renewed use of
  • Turbine blades 120, 130 or the heat shield elements 155 are Turbine blades 120, 130 or the heat shield elements 155.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Durch eine Beschichtung eines Kerns (4) einer Gussform (1) kann zum Einen der Kern (4) mechanisch stabilisiert werden und eine Innenbeschichtung des zu gießenden Bauteils erzielt werden, wobei die Beschichtung vorzugsweise als Korrosionsschutzschicht dient.

Description

Gussform mit stabilisiertem innerem Gusskern, Gussverfahren und Gussteil
Die Erfindung betrifft eine Gussform mit stabilisierender Schicht auf dem inneren Kern einer Gussform, ein Gussverfahren und ein Gussteil.
Beim Gießen werden oft Kerne in eine bereits vorhandene, ins- besondere keramische Form eingesetzt, um hohle Bauteile abzu¬ gießen, oder es werden wie beim Feingussprozess Kerne in ein Wachswerkzeug eingelegt und ein Wachsmodell mit dem kerami¬ schen Kern erzeugt, was wiederum zur Erzeugung einer keramischen Form benutzt wird, in welche dann der keramische Kern eingebunden ist. Oft ist der dünne Kern nicht ausreichend mechanisch stabil, was zum Bruch des Kerns bei der Gussformherstellung oder beim eigentlichen Gussprozess führen kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, dieses Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Gussform mit einem inneren Kern, der stabilisiert ist, gemäß Anspruch 1, durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 und ein Gussteil gemäß Anspruch 11. In den Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen aufge¬ listet, die beliebig miteinander kombiniert werden können, um weitere Vorteile zu erzielen.
Es zeigen:
Figur 1, 2 eine schematische Darstellung der Erfindung,
Figur 3 eine Turbinenschaufel,
Figur 4 eine Brennkammer,
Figur 5 eine Liste von Superlegierungen . Die Erfindung und Beschreibung stellen nur Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. In Figur 1 ist eine vorzugsweise keramische Gussform 1 mit einer äußeren Wand 13 und einem inneren Kern 4 dargestellt. Der Kern 4 kann separat ausgebildet sein oder integraler Bestandteil der Gussform 1 sein.
Die Gussform 1 wird vorzugsweise für eine Turbinenschaufel 120, 130 (Fig. 3), also ein hohles Bauteil einer Gasturbine 100 (Fig. 2) verwendet.
In die Gussform 1 mit der äußeren Wand 13 wird ein innerer, insbesondere keramischer Kern 4 eingesetzt oder ist dort vor- handen, der 4 eine mechanisch stabilisierende, metallische Schicht 7 aufweist.
In den Hohlraum 10 zwischen äußerer Wand 13 und Kern 4 wird dann eine Schmelze aus einem Metall des herzustellenden Guss¬ teils eingebracht. Das Metall ist vorzugsweise eine Legierung gemäß Figur 5.
Die metallische Schicht 7 auf dem Kern 4 stabilisiert den Kern 4 mechanisch, da das Metall der Schicht 7 Festigkeit und Duktilität aufweist. Darüber hinaus wird die Zusammensetzung der Schicht 7 so ge¬ wählt, dass die Schicht 7 beim Einfahren der Schmelze auf¬ schmilzt und sie beim Erstarren der Schmelze 16 in das spä¬ tere Gussteil größtenteils, insbesondere vollständig hinein¬ diffundiert ist.
Der Unterschied in den Schmelzpunkten von Schmelze und Mate¬ rial der Schicht 7 beträgt vorzugsweise mindestens 10°C, ganz insbesondere mindestens 20°C.
Die Schicht 7 kann also eine Aluminiumbeschichtung oder Aluminiumlegierung sein.
Ebenso vorteilhaft ist eine MCrAl (X) -Beschichtung, vorzugs¬ weise mit Rhenium, wobei M für Nickel (Ni) und/oder Kobalt (Co) steht und X = Yttrium ist.
Der Chromgehalt liegt dann vorzugsweise über 15wt%.
Der Aluminiumgehalt liegt vorzugsweise zwischen 7wt% und 18wt%.
Der Nickelgehalt liegt vorzugsweise über 25% und der Kobalt¬ gehalt vorzugsweise über 10%. Darüber hinaus können vorzugsweise Elemente wie Yttrium (0,2% bis 1%), Kohlenstoff (50ppm-250ppm) , Bor (0, 007%-0, 012%) , Zirkon (0, 015%-0.012%) oder Hafnium (0,1%-1,5%) zur Schmelzpunkterniedrigung der metallischen Schicht 7, vorzugsweise der MCrAl (X) -Schicht vorhanden sein.
Die Zugabe von Yttrium (Y) ist bevorzugt.
Kohlenstoff (C) , Bor (B) , Zirkon (Zr) und Hafnium (Hf) dienen zur Schmelzpunkterniedrigung.
Ebenso können Bestandteile einer Superlegierung wie Titan (Ti) (0,5%-4,0%), Molybdän (Mo) (0,5%-3,0%), Tantal (Ta) (0,5%-2,0%) oder Niob (Nb) 0,5%-2,0%) zur Festigkeit und/oder zur Schmelzpunkterniedrigung in der Schicht 7 beitragen.
Die metallische Schicht 7 kann vorzugsweise durch Tauchpro¬ zesse, durch Aufpinseln, Sprühprozesse (kalt, heiß) auf den Gusskern 4 aufgebracht werden. Der Bereich 19 des Gussteils 17, 120, 130 stellt den eindif¬ fundierten Bereich des Materials der Schicht 7 im Hohlraum 22 des Gussteils dar (Fig. 2) .
Darüber hinaus erhält das Gussteil 17, 120, 130 durch die Eindiffundierung der Schicht 7 im Innern einen Oxidations- schütz.
Die Figur 3 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Laufschau¬ fel 120 oder Leitschaufel 130 einer Strömungsmaschine, die sich entlang einer Längsachse 121 erstreckt.
Die Strömungsmaschine kann eine Gasturbine eines Flugzeugs oder eines Kraftwerks zur Elektrizitätserzeugung, eine Dampfturbine oder ein Kompressor sein.
Die Schaufel 120, 130 weist entlang der Längsachse 121 auf¬ einander folgend einen Befestigungsbereich 400, eine daran angrenzende Schaufelplattform 403 sowie ein Schaufelblatt 406 und eine Schaufelspitze 415 auf.
Als Leitschaufel 130 kann die Schaufel 130 an ihrer Schaufel¬ spitze 415 eine weitere Plattform aufweisen (nicht darge- stellt) .
Im Befestigungsbereich 400 ist ein Schaufelfuß 183 gebildet, der zur Befestigung der Laufschaufeln 120, 130 an einer Welle oder einer Scheibe dient (nicht dargestellt) .
Der Schaufelfuß 183 ist beispielsweise als Hammerkopf ausge¬ staltet. Andere Ausgestaltungen als Tannenbaum- oder Schwalbenschwanzfuß sind möglich.
Die Schaufel 120, 130 weist für ein Medium, das an dem Schau¬ felblatt 406 vorbeiströmt, eine Anströmkante 409 und eine Ab- strömkante 412 auf.
Bei herkömmlichen Schaufeln 120, 130 werden in allen Bereichen 400, 403, 406 der Schaufel 120, 130 beispielsweise mas¬ sive metallische Werkstoffe, insbesondere Superlegierungen verwendet.
Solche Superlegierungen sind beispielsweise aus der EP 1 204 776 Bl, EP 1 306 454, EP 1 319 729 AI, WO 99/67435 oder WO 00/44949 bekannt.
Die Schaufel 120, 130 kann hierbei durch ein Gussverfahren, auch mittels gerichteter Erstarrung, durch ein Schmiedeverfahren, durch ein Fräsverfahren oder Kombinationen daraus gefertigt sein.
Werkstücke mit einkristalliner Struktur oder Strukturen wer- den als Bauteile für Maschinen eingesetzt, die im Betrieb hohen mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Die Fertigung von derartigen einkristallinen Werkstücken erfolgt z.B. durch gerichtetes Erstarren aus der Schmelze. Es handelt sich dabei um Gießverfahren, bei denen die flüssige metallische Legierung zur einkristallinen Struktur, d.h. zum einkristallinen Werkstück, oder gerichtet erstarrt. Dabei werden dendritische Kristalle entlang dem Wärmefluss ausgerichtet und bilden entweder eine stängelkristalline Kornstruktur (kolumnar, d.h. Körner, die über die ganze Länge des Werkstückes verlaufen und hier, dem allgemeinen Sprach- gebrauch nach, als gerichtet erstarrt bezeichnet werden) oder eine einkristalline Struktur, d.h. das ganze Werkstück be¬ steht aus einem einzigen Kristall. In diesen Verfahren muss man den Übergang zur globulitischen (polykristallinen) Erstarrung meiden, da sich durch ungerichtetes Wachstum notwen- digerweise transversale und longitudinale Korngrenzen ausbil¬ den, welche die guten Eigenschaften des gerichtet erstarrten oder einkristallinen Bauteiles zunichte machen.
Ist allgemein von gerichtet erstarrten Gefügen die Rede, so sind damit sowohl Einkristalle gemeint, die keine Korngrenzen oder höchstens Kleinwinkelkorngrenzen aufweisen, als auch
Stängelkristallstrukturen, die wohl in longitudinaler Richtung verlaufende Korngrenzen, aber keine transversalen Korngrenzen aufweisen. Bei diesen zweitgenannten kristallinen Strukturen spricht man auch von gerichtet erstarrten Gefügen (directionally solidified structures) .
Solche Verfahren sind aus der US-PS 6,024,792 und der EP 0 892 090 AI bekannt.
Ebenso können die Schaufeln 120, 130 Beschichtungen gegen Korrosion oder Oxidation aufweisen, z. B. (MCrAlX; M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) ,
Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) ) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Die Dichte liegt vorzugsweise bei 95% der theoretischen
Dichte .
Auf der MCrAlX-Schicht (als Zwischenschicht oder als äußerste Schicht) bildet sich eine schützende Aluminiumoxidschicht (TGO = thermal grown oxide layer) . b
Vorzugsweise weist die SchichtZusammensetzung Co-30Ni-28Cr- 8A1-0, 6Y-0, 7Si oder Co-28Ni-24Cr-10Al-0, 6Y auf. Neben diesen kobaltbasierten Schutzbeschichtungen werden auch vorzugsweise nickelbasierte Schutzschichten verwendet wie Ni-10Cr-12Al- 0,6Y-3Re oder Ni-12Co-21Cr-llAl-0, 4Y-2Re oder Ni-25Co-17Cr- 10A1-0, 4Y-1, 5Re .
Auf der MCrAlX kann noch eine Wärmedämmschicht vorhanden sein, die vorzugsweise die äußerste Schicht ist, und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y2Ü3-Zr02, d.h. sie ist nicht, teil¬ weise oder vollständig stabilisiert durch Yttriumoxid
und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Die Wärmedämmschicht bedeckt die gesamte MCrAlX-Schicht .
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt.
Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme¬ dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör- ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen. Die Wärmedämmschicht ist also vorzugsweise poröser als die
MCrAlX-Schicht .
Die Schaufel 120, 130 kann hohl oder massiv ausgeführt sein. Wenn die Schaufel 120, 130 gekühlt werden soll, ist sie hohl und weist ggf. noch Filmkühllöcher 418 (gestrichelt angedeu¬ tet) auf.
Die Figur 4 zeigt eine Brennkammer 110 der Gasturbine 100.
Die Brennkammer 110 ist beispielsweise als so genannte Ring¬ brennkammer ausgestaltet, bei der eine Vielzahl von in Um- fangsrichtung um eine Rotationsachse 102 herum angeordneten Brennern 107 in einen gemeinsamen Brennkammerraum 154 münden, die Flammen 156 erzeugen. Dazu ist die Brennkammer 110 in ihrer Gesamtheit als ringförmige Struktur ausgestaltet, die um die Rotationsachse 102 herum positioniert ist. Zur Erzielung eines vergleichsweise hohen Wirkungsgrades ist die Brennkammer 110 für eine vergleichsweise hohe Temperatur des Arbeitsmediums M von etwa 1000°C bis 1600°C ausgelegt. Um auch bei diesen, für die Materialien ungünstigen Betriebs- parametern eine vergleichsweise lange Betriebsdauer zu ermög¬ lichen, ist die Brennkammerwand 153 auf ihrer dem Arbeitsme¬ dium M zugewandten Seite mit einer aus Hitzeschildelementen 155 gebildeten Innenauskleidung versehen. Aufgrund der hohen Temperaturen im Inneren der Brennkammer
110 kann zudem für die Hitzeschildelemente 155 bzw. für deren Halteelemente ein Kühlsystem vorgesehen sein. Die Hitzeschildelemente 155 sind dann beispielsweise hohl und weisen ggf. noch in den Brennkammerraum 154 mündende Kühllöcher (nicht dargestellt) auf.
Jedes Hitzeschildelement 155 aus einer Legierung ist arbeits- mediumsseitig mit einer besonders hitzebeständigen Schutzschicht (MCrAlX-Schicht und/oder keramische Beschichtung) ausgestattet oder ist aus hochtemperaturbeständigem Material (massive keramische Steine) gefertigt.
Diese Schutzschichten können ähnlich der Turbinenschaufeln sein, also bedeutet beispielsweise MCrAlX: M ist zumindest ein Element der Gruppe Eisen (Fe) , Kobalt (Co) , Nickel (Ni) , X ist ein Aktivelement und steht für Yttrium (Y) und/oder
Silizium und/oder zumindest ein Element der Seltenen Erden, bzw. Hafnium (Hf) . Solche Legierungen sind bekannt aus der EP 0 486 489 Bl, EP 0 786 017 Bl, EP 0 412 397 Bl oder EP 1 306 454 AI.
Auf der MCrAlX kann noch eine beispielsweise keramische Wär¬ medämmschicht vorhanden sein und besteht beispielsweise aus ZrÜ2, Y203~Zr02, d.h. sie ist nicht, teilweise oder vollstän¬ dig stabilisiert durch Yttriumoxid und/oder Kalziumoxid und/oder Magnesiumoxid.
Durch geeignete Beschichtungsverfahren wie z.B. Elektronen- strahlverdampfen (EB-PVD) werden stängelförmige Körner in der Wärmedämmschicht erzeugt. Andere Beschichtungsverfahren sind denkbar, z.B. atmosphärisches Plasmaspritzen (APS), LPPS, VPS oder CVD. Die Wärme¬ dämmschicht kann poröse, mikro- oder makrorissbehaftete Kör¬ ner zur besseren Thermoschockbeständigkeit aufweisen.
Wiederaufarbeitung (Refurbishment ) bedeutet, dass Turbinen¬ schaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 nach ihrem Ein¬ satz gegebenenfalls von Schutzschichten befreit werden müssen (z.B. durch Sandstrahlen) . Danach erfolgt eine Entfernung der Korrosions- und/oder Oxidationsschichten bzw. -produkte.
Gegebenenfalls werden auch noch Risse in der Turbinenschaufel 120, 130 oder dem Hitzeschildelement 155 repariert. Danach erfolgt eine Wiederbeschichtung der Turbinenschaufeln 120, 130, Hitzeschildelemente 155 und ein erneuter Einsatz der
Turbinenschaufeln 120, 130 oder der Hitzeschildelemente 155.

Claims

Patentansprüche
1. Gussform (1) für eine Schmelze eines Metalls,
die aufweist:
eine äußere Wand (13) und
einen Gusskern (4),
der (4) eine metallische Beschichtung (7) zu seiner Stabilisierung aufweist,
wobei die Zusammensetzung der metallischen Beschichtung (7) so gewählt ist,
dass sie nach dem Gießen der Schmelze nicht mehr auf dem Gusskern (4) vorhanden ist und
deren (7) Schmelzpunkt nicht höher ist als der des zu ver- gießenden Metalls.
2. Gussform nach Anspruch 1,
die keramisch ist,
insbesondere der Gusskern (4) .
3. Gussform nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem die Beschichtung (7) eine aluminiumhaltige Schicht darstellt,
insbesondere eine Aluminiumschicht darstellt.
4. Gussform nach Anspruch 1, 2 oder 3,
bei dem die metallische Beschichtung (7) eine MCrAl- oder
MCrAlX-Beschichtung darstellt.
5. Gussform nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4,
bei dem der Chromgehalt der metallischen Beschichtung (7) oder der MCrAl (X) -Legierung über 15wt% beträgt,
insbesondere über 20wt%.
6. Gussform nach Anspruch 3, 4 oder 5,
bei dem der Aluminiumgehalt der metallischen Beschichtung (7) oder der MCrAl (X) -Legierung zwischen 7wt% und 18wt% liegt,
insbesondere zwischen 13wt% und 18wt%.
7. Gussform nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6,
bei dem die metallische Beschichtung (7) Elemente wie Ytt¬ rium (Y) , Kohlenstoff (C) ,
sowie Bor (B) , Zirkon (Zr) und/oder Hafnium (Hf) zur
Schmelzpunkterniedrigung aufweist .
8. Gussform nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7,
bei dem die Schicht (7) Titan (Ti) , Molybdän (Mo), Tantal (Ta) und/oder Niob (Nb) zur Schmelzpunkterniedrigung auf- weist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Gussteils,
bei dem eine Gussform (1) nach einem oder mehreren der vor- herigen Ansprüche verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem eine Schmelze in die Gussform (1) eingegossen und erstarren gelassen wird
und die Schicht (7) von dem Gusskern (4) in das Gussteil größtenteils ,
insbesondere mindestens zu 80%,
ganz insbesondere vollständig eindiffundiert ist.
11. Gussteil hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10.
PCT/EP2010/057530 2009-12-03 2010-05-31 Gussform mit stabilisiertem innerem gusskern, gussverfahren und gussteil Ceased WO2011067000A1 (de)

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