TU Ilmenau Humbold Bau

Projektdaten



Produktive Reparatur von Ni-Bauteilen


Hochschule
TU Ilmenau
Fakultät/Einrichtung
Maschinenbau
Förderkategorie
Bund
Zeitraum
2018 - 2019
Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Bewilligungssumme, Auftragssumme
196.580,00 €

Abstract:

Das gepulste Laserstrahlschweißen mit drahtförmigen Schweißzusatzwerkstoffen ist ein noch neues Reparaturverfahren für Turbinenschaufeln aus Nickelbasis-Superlegierungen, welches im Vergleich zum bisher eingesetzten cw-Laserpulverauftragschweißen die artgleiche Reparatur ohne Heißrissbildung an einem nicht vorgewärmten Bauteil ermöglicht. Der industrielle Einsatz des Schweißverfahrens wird derzeit durch die begrenzte Auftragrate/Drahtabschmelzleistung verhindert. An dieser Stelle setzt das Forschungsvorhaben mit dem Ziel der Produktivitätssteigerung beim gepulsten Laserstrahlauftragschweißen von Nickelbasis-Superlegierungen durch ein gezieltes Wärmemanagement im Schweißprozess an. Hierbei wird der Schweißprozess durch eine Aufteilung der zugeführten Energie ausgelegt, sodass die Energie des Laserstrahles zum Aufschmelzen von Zusatz- und Grundwerkstoff effektiv genutzt werden kann und ein geeignetes Temperaturfeld zur Bearbeitung von hochfesten ausscheidungshärtenden Ni-Legierungen eingestellt werden kann. Das sich ergebene Temperatur-Zeit-Regime wird somit prozessspezifisch im Sinne einer gesteigerten Auftragrate eingestellt. Dies erfolgt zum einen durch die Aufteilung der Wärmeanteile in den Zusatzwerkstoff durch die Substituierung von Kaltdraht durch Heißdraht und zum anderen durch Entkopplung von Wärmeanteilen in den Grundwerkstoff durch eine lokale bzw. globale Substratvorwärmung. Im Gegensatz zum etablierten Laserpulverauftragschweißen ermöglicht dieser Ansatz die artgleiche, hochfeste Reparatur lokaler und individuell auftretender Schäden (bspw. Schaufelblatt oder in Zwangslagen), die bislang nur mit duktilen Zusatzwerkstoffen durchgeführt wurden. Somit werden Anwendern erstmalig in die Lage versetzt, die Vorteile der gepulsten Bearbeitung vollständig auszunutzen. Darüber hinaus liegen erstmalig Anwenderempfehlungen auch an Demonstratorbauteile vor.
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