Welche Nachbearbeitung folgt auf das Tiefbohren in der Superlegierungsfertigung?

Kritische Schritte nach dem Tiefbohren

Tiefbohren ist ein kritischer Bearbeitungsprozess zur Herstellung von Kühlkanälen und anderen komplexen Durchgängen in Superlegierungskomponenten. Der Prozess selbst kann jedoch Oberflächendefekte und Eigenspannungen verursachen, die eine spezifische Nachbearbeitung erfordern, um die Komponentenintegrität und -leistung sicherzustellen. Die folgende Abfolge der Operationen ist für Teile, die in der Luft- und Raumfahrt und Stromerzeugung verwendet werden, wesentlich.

Innenoberflächenbearbeitung und Entgraten

Der unmittelbare Schritt nach dem Tiefbohren ist oft die Innenoberflächenbearbeitung. Die gebohrte Bohrung kann Mikrorisse, eine Umschmelzschicht oder Vorschubmarkierungen enthalten, die als Spannungskonzentratoren wirken. Verfahren wie Honen, abrasive Fließbearbeitung (AFM) oder elektrochemische Bearbeitung (ECM) werden eingesetzt, um die Innenoberfläche zu glätten, die betroffene Schicht zu entfernen und die Oberflächengüte zu verbessern. Dieser Schritt ist entscheidend für die Verbesserung der Ermüdungslebensdauer und die Gewährleistung eines gleichmäßigen Fluidflusses in Kühlanwendungen.

Spannungsarmglühen

Tiefbohren verursacht erhebliche mechanische und thermische Spannungen im umgebenden Material. Eine Spannungsarmglühbehandlung wird häufig angewendet, um diese Spannungen abzubauen, ohne das gehärtete Mikrogefüge des Materials wesentlich zu verändern. Dieser Prozess stabilisiert die Abmessungen der Komponente, verhindert Verzug bei nachfolgender Bearbeitung oder im Betrieb und ist besonders wichtig für komplexe Teile wie solche aus Feinguss, die bereits wärmebehandelt wurden.

Zerstörungsfreie Prüfung (NDT) interner Merkmale

Die Überprüfung der Qualität der tiefgebohrten Bohrung ist von größter Bedeutung. Zerstörungsfreie Prüfmethoden werden speziell für die Inspektion interner Durchgänge ausgewählt. Die Boroskopie wird für eine direkte visuelle Inspektion der Bohrungsoberfläche auf Risse, Erosion oder Rückstände verwendet. Für kritischere Komponenten kann die Wirbelstromprüfung Oberflächen- und oberflächennahe Fehler erkennen, während die Ultraschallprüfung verwendet werden könnte, um Materialinhomogenitäten um die Bohrung herum zu überprüfen. Diese Materialprüfung und -analyse stellt die Integrität des gerade geschaffenen Merkmals sicher.

Integration mit abschließender Wärmebehandlung und Beschichtung

Wenn die Komponente ihre endgültige thermische Verarbeitung noch nicht durchlaufen hat, kann auf das Tiefbohren ein vollständiger Wärmebehandlungszyklus folgen, um optimale mechanische Eigenschaften zu entwickeln. Für Turbinenschaufeln und -leitschaufeln folgt darauf oft die Applikation einer Wärmedämmschicht (TBC). Es ist entscheidend, dass die internen Durchgänge vor diesen letzten Schritten sauber und spannungsarm sind, um eine ordnungsgemäße Haftung der Beschichtung und mikrostrukturelle Stabilität zu gewährleisten.