MARCKO Grosse Gasturbinenschaufeln. Teilprojekt: Defekte in gerichtet erstarrten Gefuegen Abschlussbericht

In big gas turbines, small structural inhomogeneities - whose probability of occurrence increases proportionately with the dimensions of the turbine blades -may reduce blade life. Investigations of the production mechanisms of defects during casting are therefore of vital importance for economically efficient design. This sub-project coprised the production of test pieces for investigation of casting defects and the application of the results on the casting of big DS and SC blades. Scientific and technical goals were defined as follows: Definition of appropriate methods and critical parameter sets of the casting and solidification process for selective production of structural anomalies. Development of specific technologies for creating reproducible defects. Establishment of the nucleation technique also for orientations far from the preferred direction. Production of test pieces of different geometries, free of defects and with defined defects, by monocrystalline directional drilling, for calculation of design curves by the project partners. Verification of existing models for numeric simulation of solidification by comparing them with the results of the casting experiments. Application of the findings to other monocrystalline materials. Application of the results in practical production.Innerhalb der Gesamtzielsetzung des Verbundprojektes 'Grosse Turbinenschaufeln neuer Technologie fuer umweltschonende Gasturbinen' zielte das Teilvorhaben 'Defekte in gerichtet erstarrten Gefuegen' auf die Erhoehung der Ausbringrate bei der Herstellung grosser einkristallin gerichtet erstarrter Gasturbinenschaufeln nach dem Feingussverfahren ab. Geringe giessbedingte Gefuegeinhomogenitaeten, deren Wahrscheinlichkeit proportional mit den Abmessungen der Turbinenschaufeln steigt, koennen zu lebensdauerreduzierenden Faktoren werden. Der Untersuchung der Entstehungsmechanismen von Giessdefekten kommt daher eine entscheidende Bedeutung bei der oekonomischen Verfahrensauslegung zu. Hauptarbeitsziel des Teilvorhabens war es, neben der Herstellung von Probekoerpern fuer Untersuchungen zur Festlegung von zulaessigen bzw. unzulaessigen Gefuegedefekten die dabei gewonnenen Erkenntnisse auf die Giesstechnik grosser DS- bzw. SC-Schaufeln zu uebertragen. Die wesentlichen wissenschaftlichen und technischen Arbeitsziele waren: - Definition geeigneter Methoden und kritischer Parametersaetze des Giess- und Erstarrungsprozesses fuer die gezielte Einstellung von Gefuegeanomalien, - Entwicklung spezieller Techniken zur reproduzierbaren Erzeugung dieser Gefuegefehler, - Etablierung der Ankeimtechnik auch fuer die Orientierungen weit ab von der Vorzugsrichtung, -Bereitstellung von defektfreien und definiert defektbehafteten einkristallin gerichtet erstarrten Probekoerpern unterschiedlicher Geometrie fuer die Ermittlung von Designkurven bei den Projektpartnern, - Verifikation bestehender Modelle zur numerischen Erstarrungssimulation durch Vergleich mit Ergebnissen aus den Giessversuchen, - Uebertragung der am ausgewaehlten Versuchswerkstoff CMSX-4 ermittelten Erkenntnisse hinsichtlich Fehlerentstehung und Giesstechnik, wie z.B. die Ankeimmethode, auf andere aktuelle Einkristallwerkstoffe, - Nutzung der gewonnenen Erfahrungen ueber die gezielte Fehlereinstellung, um im Umkehrschluss bei der Fertigung von grossen stengel- und einkristallin gerichtet erstarrten Turbinenschaufeln Fehlergroesse und -haeufigkeit positiv beeinflussen zu koennen. (orig.)Available from TIB Hannover: F02B1490 / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEBundesministerium fuer Bildung und Forschung, Berlin (Germany)DEGerman