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| CH169778A |
Die Erfindung betrifft eine F·uhrungsvorrichtung zur F·uhrung eines Werkst·ucks mit einer por·osen Oberfl·achenbeschichtung in einem Polierbeh·alter, ein Verfahren zum Polieren einer por·osen Oberfl·achenschicht, sowie die Verwendung des Verfahrens zum Polieren einer por·osen W·armed·ammschicht einer Turbinenschaufel und eine nach dem Verfahren polierte Turbinenschaufel, gem·ass dem Oberbegriff des unabh·angigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie.
Zum Polieren von Oberfl·achenschichten von Werkst·ucken sind je nach Anforderung, Material und Struktur der Oberfl·achenschicht eine ganze Reihe verschiedener Verfahren bekannt. Der Zweck des Polierens besteht dabei neben einem reinen Materialabtrag an der Oberfl·achen h·aufig darin, die Rauheit der Oberfl·ache herabzusetzen. Das kann beispielsweise aus rein ·asthetischen Gr·unden gew·unscht sein, etwa um gl·anzende Oberfl·achen zu erzeugen oder kann aufgrund technischer Erfordernisse geboten sein, beispielsweise um Reibungskoeffizienten herabzusetzen, die Adh·asion oder Einlagerung von Fremdpartikeln zu minimieren, so dass eine geforderte Porosit·at der Oberfl·ache erhalten bleibt oder um eine Verschmutzung der Oberfl·ache zu verhindern.
In der Technik wird in der Regel die Rauheit der Oberfl·ache eines Festk·orpers durch unterschiedliche Rauheitsmessgr·ossen gekennzeichnet, die in der entsprechenden Fachliteratur nachzulesen sind. Einer dieser Rauheitsmessgr·ossen ist der sogenannte "Mittenrauhwert Ra", der als mittlere Abweichung der Absolutbetr·age des Rauheitsprofils von einer mittleren Linie innerhalb einer vorgebbaren Messstrecke ein Mass f·ur die Rauheit einer Oberfl·ache ist und je nach dem Grad der Rauheit beispielsweise in Mikrometer ( mu m) angegeben wird.
Wie bereits erw·ahnt kommen zur Herabsetzung der Rauheit einer Oberfl·ache je nach Anwendung unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. So werden beispielsweise Turbinenschaufeln f·ur Flugzeugturbinen oder f·ur landgest·utzte Gasturbinen zur Erzeugung elektrischer Energie mit Schichten aus metallischen Legierungen, insbesondere mit MCrAIY - Schichten versehen, wobei M f·ur ein Metall wie beispielsweise Nickel (Ni), Kobalt (Co) oder Eisen (Fe) steht und CrAlY (Chrom, Aluminium Yttrium), eine f·ur diese und andere Zwecke wohlbekannte Superlegierung bezeichnet. Diese Schichten k·onnen beispielsweise in einer Vakuumkammer in einer St·arke zwischen 50 mu m und 250 mu m aufgebracht werden, wobei typischerweise eine Oberfl·achenrauheit Ra von ca. 6 mu m- 12 mu m erreicht wird.
Dar·uber hinaus ist es h·aufig notwendig, die zuvor erw·ahnten MCrAIY-Schichten mit einer W·armed·ammschicht zu versehen, die der Fachmann auch h·aufig als TBC - Beschichtung ("Thermal Barrier Coating") bezeichnet. Solche TBC - Beschichtungen k·onnen beispielsweise auf Zirkonoxid (ZrO2) Basis hergestellt werden, wobei in einem typischen Beispiel die W·armed·ammschicht ca. 100 mu m bis 500 mu m, in speziellen F·allen ·uber 1 mm stark sein kann und im wesentlichen 92% ZrO2 und 8 % Yttriumoxid Y2O3 zur Stabilisierung enth·alt. Die Korngr·ossen der die Schicht aufbauenden K·orner k·onnen dabei beispielsweise zwischen 45 mu m und 125 mu m liegen, wobei eine Porosit·at der W·armed·ammschicht typischerweise zwischen 5 % und 20 % erreicht wird. Typische Werte f·ur die Rauheit von TBC - Beschichtungen findet man im Bereich von 9 mu m bis 16 mu m.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die zuvor genannten Parameter der Schichten, sowie deren chemische Zusammensetzung im konkreten Fall nat·urlich auch erheblich von den zuvor zitierten Beispielen abweichen k·onnen.
Die Oberfl·achenrauheiten, die die Schichten nach dem Auftrag auf das Werkst·uck aufweisen, sind jedoch h·aufig nicht akzeptabel und m·ussen beispielsweise durch Polieren herabgesetzt werden.
In dem f·ur die Praxis wichtigen Beispiel von Turbinenschaufeln landgest·utzter Turbinen sind beispielsweise f·ur die Oberfl·achenrauheit Ra Werte von max. 6 mu m, bevorzugt jedoch Werte die kleiner als 4 mu m sind, gefordert, insbesondere um eine erh·ohte Verschmutzung zu verhindern und die Str·omungsdynamik zu verbessern.
Bei MCrAIY - Schichten oder allgemein bei metallischen oder metallegierten Oberfl·achen kann die notwendige Oberfl·achenrauheit mit verschiedenen Verfahren erreicht werden. G·angig sind dabei, analog zum klassischen Sandstrahlen, abrasive Strahltechniken, beispielsweise mit feinem Korund, Kugelstrahlen oder Cut-Wire Peening mit harten Stahlk·orpern, mit rostfreien Stahlk·orpern oder mit keramischen Strahlk·orpern. Zur Erreichung h·ochster Oberfl·acheng·uten, d.h. minimaler Rauheit und / oder gleichm·assiger Rauheit von Werkstoffoberfl·achen stehen verschiedene Verfahren zum Vibropolieren, die oft als "Vibropolishing" bezeichnet werden, in Kombination mit abrasiv wirkenden Polierelementen zur Verf·ugung.
Zum Polieren der meisten TBC - Schichten kommen jedoch nur die zuletzt genannten Verfahren des Vibropolishing in Frage, da diese beim Poliervorgang die Oberfl·achen ausreichend schonend behandeln, so dass in den por·osen TBC - Schichten Sch·aden in Form von Mikrorissen, Abplatzen von Oberfl·achenbereichen oder ·ahnliche Sch·aden vermieden werden k·onnen.
Zur Durchf·uhrung des Vibropolishing kommen verbreitet zwei Ausf·uhrungsvarianten von Poliervorrichtungen zum Einsatz, n·amlich sogenannte Rundvibratoren und Trogvibratoren. Ein Trogvibrator ist eine Vorrichtung, die im wesentlichen einen Polierbeh·alter, der entsprechende Polierelemente enth·alt, umfasst und der durch geeignete Einrichtungen in Vibration versetzt werden kann. Die zu behandelnden Werkst·ucke werden im einfachsten Fall in den Polierbeh·alter gelegt, so dass die Werkst·ucke von den Polierelementen, die sich unter Vibration insgesamt analog einer z·ahen Fl·ussigkeit verhalten, poliert werden. Dabei k·onnen Trennschieber vorgesehen sein, die verhindern, dass sich benachbarte Werkst·ucke im Polierbeh·alter gegenseitig ber·uhren und verletzen oder es kann auch eine externe Befestigung der Werkst·ucke vorgesehen sein.
Einen weiteren Schutz kann zum Beispiel eine Maskierungen gewisser Oberfl·achenbereiche des Werkst·ucks mit Abdeckungen, insbesondere aus Kunststoff bieten, so dass nur eine partielle Gl·attung des Werkst·ucks zugelassen wird und / oder beispielsweise gef·ahrdete Kanten gesch·utzt werden.
Dabei haben diese aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen Nachteile, die insbesondere bei der Politur von rotationsasymmetrischen Werkst·ucken und / oder von Werkst·ucken mit por·osen Oberfl·achen, wie beispielsweise Turbinenschaufeln mit TBC - Beschichtungen, zu unbefriedigenden Ergebnissen f·uhren.
So k·onnen auf extern eingespannte Werkst·ucke, die in einem Trogvibrator behandelt werden, unvertretbar hohe mechanische Belastungen einwirken, die im schlimmsten Fall zu Sch·adigungen des Werkst·ucks und / oder der zu behandelnden Oberfl·achen, insbesondere von por·osen / und oder spr·oden Oberfl·achen, f·uhren k·onnen. Werden die zu polierenden Werkst·ucke gem·ass dem Stand der Technik direkt in den Polierbeh·alter des Trogvibrators, also ohne ·aussere Befestigung, gelegt, besteht die Gefahr, dass das Werkst·uck mit den W·anden des Trogvibrators bzw. mit eventuell vorhandenen Trennschiebern und / oder mit benachbarten Werkst·ucken in direkten Kontakt treten kann, wodurch Besch·adigungen am Werkst·uck bzw. an empfindlichen Bereichen der Oberfl·ache des Werkst·ucks, insbesondere an Kanten, nicht auszuschliessen sind.
Insbesondere besteht dabei die Gefahr, dass sich beispielsweise zwischen Werkst·uckoberfl·ache und einer benachbarten Begrenzungswand ein Abstand von weniger als zwei Polierelementen einstellt, so dass zwischen Werkst·uckoberfl·ache und einer benachbarten Begrenzungswand ein Polierelement verklemmt wird, was zu enormen Punktbelastungen auf die Oberfl·ache des Werkst·ucks f·uhren kann.
Besch·adigungen der zuvor beschriebenen Art k·onnen zwar durch geeignete Maskierung gef·ahrdeter Oberfl·achenbereiche reduziert werden. Allerdings ist das selbstverst·andlich nur f·ur diejenigen Oberfl·achenbereiche m·oglich, die nicht poliert werden m·ussen. Zum anderen ist dieses Verfahren in der Praxis recht aufwendig, da h·aufig mehr als ein Oberfl·achenbereich des Werkst·ucks jeweils separat durch eine geeignete Maskierung gesch·utzt werden muss, was mit einer aufwendigen Montage bzw. Demontage der entsprechen Teile verbunden ist und somit auch aus wirtschaftlicher Sicht wenig effizient ist.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, dass insbesondere bei rotationsasymmetrischen Werkst·ucken, wie Turbinenschaufeln f·ur langdest·utzte Anwendungen, die bekannten Verfahren zu unzureichenden Oberfl·achenrauheiten und / oder insbesondere zu ungleichm·assig polierten, d.h. zu ungleichm·assig rauhen Bereichen auf der Oberfl·ache des Werkst·ucks f·uhren.
Aufgrund der asymmetrischen Massenverteilung, beispielsweise einer Turbinenschaufel, wird sich die Turbinenschaufel im Polierbeh·alter zwischen den Polierelementen nur ungleichm·assig drehen und die unterschiedlich orientierten Fl·achen der Turbinenschaufel werden beim Polieren mit unterschiedlichem Polierdruck von den Polierelementen beaufschlagt, was letztlich dazu f·uhrt, dass verschiedene Bereiche der Oberfl·ache verschiedene Oberfl·achenrauheiten aufweisen, und an bestimmten Fl·achen der Turbinenschaufel eine gen·ugend hohe Rauheit ·uberhaupt nicht erreichbar ist. Das zuvor gesagte trifft im ·ubrigen auch auf Polierverfahren zu, bei welchen das Werkst·uck extern befestigt ist.
Die zuvor geschilderten Nachteile treten selbstverst·andlich nicht nur beim Polieren von Turbinenschaufeln auf, an denen hier die Problematik beispielhaft erl·autert wird, sondern treten allgemein, insbesondere bei rotationsasymmetreichsen Werkst·ucken beim Vibropolishing auf.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine andere Vorrichtung und ein anderes Verfahren zum Polieren einer Oberfl·ache eines Werkst·ucks, insbesondere einer por·osen Oberfl·ache eines rotationsasymmetrischen Werkst·ucks vorzuschlagen.
Die diese Aufgaben l·osenden Gegenst·ande der Erfindung sind durch die Merkmale des unabh·angigen Anspruchs der jeweiligen Kategorie gekennzeichnet.
Die jeweiligen abh·angigen Anspr·uche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausf·uhrungsformen der Erfindung.
Die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung zur F·uhrung eines Werkst·ucks mit einer por·osen Oberfl·achenbeschichtung in einem Polierbeh·alter, insbesondere eines rotationsasymmetrischen Werkst·ucks, weist zwei, durch mindestens ein Abstandselement beabstandete F·uhrungselemente, sowie eine Halterung zur Positionierung des Werkst·ucks zwischen den zwei F·uhrungselementen auf, so dass das Werkst·uck in Bezug auf den Polierbeh·alter ber·uhrungslos im Polierbeh·alter f·uhrbar ist.
Die erfindungsgem·asse Vorrichtung erlaubt es somit ein Werkst·uck, insbesondere ein Werkst·uck mit einer por·osen Oberfl·achenbeschichtung, beispielsweise in einem Trogvibrator w·ahrend eines Poliervorgangs zu f·uhren, wobei auf externe Befestigungsmittel zur F·uhrung des Werkst·ucks verzichtet werden kann. Es k·onnen so unter anderem mechanische Belastungen vermieden werden, die im schlimmsten Fall zu Sch·adigungen des Werkst·ucks und / oder der zu behandelnden por·osen Oberfl·achen f·uhren k·onnen. Durch die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung wird vermieden, dass das zu polierende Werkst·uck mit eventuell vorhandenen Trennschiebern und / oder mit benachbarten Werkst·ucken in direkten Kontakt treten kann, wodurch Besch·adigungen am Werkst·uck bzw. an empfindlichen Bereichen der Oberfl·ache des Werkst·ucks, insbesondere an Kanten, weitgehend ausgeschlossen werden.
Dar·uber k·onnen insbesondere rotationsasymmetrische Werkst·ucke wie Turbinenschaufeln durch Verwendung der erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung gleichm·assig poliert werden. Das wird dadurch erreicht, dass auch bei asymmetrischer Massenverteilung des Werkst·ucks, wie beispielsweise bei einer Turbinenschaufel, durch die Ausgestaltung der F·uhrungsvorrichtung eine gleichm·assige Drehbewegung des Werkst·ucks beim Polieren erreichbar ist, so dass das Werkst·uck mit einem im wesentlichen gleichm·assigen Polierdruck von den Polierelementen beaufschlagt wird, was letztlich dazu f·uhrt, dass verschiedene Bereiche der Oberfl·ache ann·ahernd gleiche Oberfl·achenrauheiten aufweisen und an allen zu polierenden Fl·achen der Turbinenschaufel eine gen·ugend kleine Rauheit erreichbar ist.
Die F·uhrungsvorrichtung umfasst dazu mindestens zwei F·uhrungselemente, die durch mindestens ein Abstandselement beabstandet sind. Desweiteren weist die F·uhrungsvorrichtung eine Halterung zur Positionierung des Werkst·ucks zwischen den F·uhrungselementen auf. Dabei sind die F·uhrungselemente derart angeordnet und ausgestaltet, dass das Werkst·uck in Bezug auf die Begrenzungsw·ande eines Polierbeh·alters, in welchem das Werkst·uck, bevorzugt durch Vibropolishing, poliert wird, ber·uhrungslos im Polierbeh·alter f·uhrbar ist.
Dabei kann die Halterung, die zur Positionierung des Werkst·ucks in der F·uhrungsvorrichtung geeignet ist, in einer bevorzugten Ausf·uhrungsvariante ein Abdeckelement umfassen, das es gestattet, einen Bereich der Oberfl·ache des Werkst·ucks abzudecken, der nicht poliert werden soll. Das Abdeckelement ist dabei bevorzugt aus einem geeigneten Kunststoff aufgebaut, kann je nach Erfordernissen jedoch auch aus anderen Materialien, beispielsweise aus einem Metall oder aus einer Keramik, aufgebaut sein. Dabei ist es durchaus m·oglich, dass zur Abdeckung verschiedener Bereiche des Werkst·ucks mehrere Abdeckelemente vorgesehen sind, die nicht Teil der Halterung sein m·ussen.
Zweckm·assigerweise kann die Halterung / oder das Abdeckelement zwei- oder mehrteilig ausgef·uhrt sein, so dass das Werkst·uck auf einfache Weise in der Halterung und / oder im Abdeckelemnet montiert werden kann. Die Halterung / und oder die Abdeckelemente werden bevorzugt durch Befestigungsmittel an einem oder mehren F·uhrungselementen und / oder einem oder mehreren Abstandselementen befestigt. Die Befestigungselemente k·onnen beispielsweise durch elastische Kunststoffb·ander, durch Metallb·ander, die mit Hilfe geeigneter Einrichtungen zur Fixierung des Werkst·ucks gespannt werden k·onnen, oder auch beispielsweise durch Schrauben oder jedes andere geeignete Befestigungsmittel realisiert sein. Dabei kann das Abdeckelement und / oder die Halterung selbstverst·andlich auch einteilig ausgestaltet sein.
Insbesondere ist es bei einer besonderen Ausf·uhrungsvariante der erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung auch m·oglich, dass mehrere Halterungen zur Positionierung des Werkst·ucks vorgesehen sind. So kann das Werkst·uck beispielsweise gleichzeitig durch mehrere Halterungen, von welchen jeweils eine oder mehrere an je einem F·uhrungselement und / oder an einem Abstandselement fixiert sind, zwischen den Abstandselementen geeignet positioniert werden.
Bevorzugt sind die F·uhrungselemente ringf·ormig bzw. in Form einer Kreisscheibe ausgestaltet, wobei die F·uhrungselemente durch die Abstandselemente derart parallel zueinander angeordnet und ausgestaltet sind, dass die F·uhrungsvorrichtung um eine L·angsachse frei rotierbar ist und das Werkst·uck im Polierbeh·alter so gef·uhrt werden kann, dass das Werkst·uck mit den Begrenzungsw·anden des Polierbeh·alters nicht in Kontakt kommt. Die F·uhrungsvorrichtung wird bevorzugt derart im Polierbeh·alter angeordnet, dass die L·angsachse der F·uhrungsvorrichtung, um die die F·uhrungsvorrichtung frei drehbar ist, im wesentlichen senkrecht auf der Richtung der wirkenden Schwerkraft steht, d.h. die L·angsachse der F·uhrungsvorrichtung wird bevorzugt in horizontaler Richtung im Polierbeh·alter angeordnet.
Selbstverst·andlich ist es auch m·oglich, die F·uhrungsvorrichtung in jeder beliebigen anderen Orientierung im Polierbeh·alter zu positionieren.
Bei dem erfindungsgem·assen Verfahren zum Polieren von por·osen Oberfl·achtenbeschichtungen eines Werkst·ucks, insbesondere eines rotationsasymmetrischen Werkst·ucks, wird das Werkst·uck mittels einer F·uhrungsvorrichtung in einem Polierbeh·alter gef·uhrt, wobei die F·uhrungsvorrichtung zwei, durch mindestens ein Abstandselement beabstandete F·uhrungselemente, sowie eine Halterung zur Positionierung des Werkst·ucks zwischen den zwei F·uhrungselementen aufweist. Das Werkst·uck wir dabei in Bezug auf den Polierbeh·alter ber·uhrungslos im Polierbeh·alter gef·uhrt.
Das Polieren eines Werkst·ucks wird dabei bevorzugt in einem Vibrationspolierverfahren, zum Beispiel durch Vibropolishing, mit Hilfe von Polierelementen durchgef·uhrt.
Der Polierbeh·alter, der in an sich bekannter Weise an sich bekannte Polierelemente enth·alt wird durch ebenfalls bekannte Einrichtungen in Vibration versetzt, so dass das in einer F·uhrungsvorrichtung fixierte Werkst·uck, welche F·uhrungsvorrichtung geeignet im Polierbeh·alter positioniert ist, durch die ungeordnete Bewegung der Polierelemente, die sich gesamthaft analog einer z·ahen Fl·ussigkeit verhalten, poliert wird. Als Polierelemente k·onnen pyramiden- oder tetraederf·ormige Polierelemente, beispielsweise aus Stahl, Korund oder anderen geeigneten Materialien, mit typischen Abmessungen im Bereich von einigen Millimetern zum Einsatz kommen. Selbstverst·andlich k·onnen auch Polierelement anderer Gr·osse oder aus anderen Materialien vorteilhaft eingesetzt werden.
Durch die Ausgestaltung der erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung f·uhrt die F·uhrungsvorrichtung beim Poliervorgang in einem Polierbeh·alter, auch mit rotationsasymmetrischen Werkst·ucken wie Turbinenschaufeln, bevorzugt Drehbewegungen um eine L·angsachse aus, so dass eine gleichm·assige Rauheit der polierten Oberfl·achen, insbesondere der polierten por·osen W·armedammschichten (TBC-Schichten), erreicht wird.
Bevorzugt wird die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung zum Polieren von Turbinenschaufeln mit Yttriumstabilisierten W·armed·ammschichten auf ZrO2-Basis verwendet. Solche keramischen W·armed·ammschichten umfassen typischerweise 92 % Zr02, 8 % Y2O3, wobei in der W·armed·ammschicht bei einer Porosit·at von 5 % bis 20 % die Korngr·ossen typischer zwischen 45 mu m und 125 mu m liegen .
In einem bevorzugten Ausf·uhrungsbeispiel des erfindungsgem·assen Verfahrens zum Polieren von por·osen Oberfl·achenschichten wird eine rotationasymmetrische Turbinenschaufel in einer Halterung , die gleichzeitig als Abdeckelement fungiert, fixiert. Das Abdeckelement ist dabei bevorzugt zweiteilig ausgef·uhrt, so dass die Turbinenschaufel auf einfache Weise in der Halterung bzw. dem Abdeckelement montiert bzw. demontiert werden kann.
Die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung, sowie das erfindungsgem·asse Verfahren werden insbesondere zum Polieren einer por·osen W·armed·ammschicht (TBC - Schicht) einer Turbinenschaufel eingesetzt, wobei die nach dem erfindungsgem·assen Verfahren polierte Turbinenschaufel mit por·oser W·armed·ammschicht eine Oberfl·achenrauheit von weniger als 15 mu m, insbesondere von weniger als 8 mu m, speziell weniger als 4 mu m aufweist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung n·aher erl·autert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch eine F·uhrungsvorrichtung mit Halterung und Abdeckelement im Schnitt; Fig. 2 ein weiteres Ausf·uhrungsbeispiel gem·ass Fig. 1; Fig. 3 ein Ausf·uhrungsbeispiel einer F·uhrungsvorrichtung gem·ass Fig. 1 mit Polierbeh·alter; Fig. 4 Turbinenschaufel mit por·oser W·armed·ammschicht; Fig. 5 zerlegbares Abdeckelement mit Turbinenschaufel.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung eine erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung, die im folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird. Die F·uhrungsvorrichtung 1 umfasst zwei F·uhrungselemente 6, die durch zwei Abstandselement 5 beabstandet sind. Desweiteren weist die F·uhrungsvorrichtung 1 eine Halterung 7 zur Positionierung eines Werkst·ucks 2 zwischen den F·uhrungselementen 6 auf. Dabei sind die F·uhrungselemente 6 derart angeordnet und ausgestaltet, dass das Werkst·uck 2 in Bezug auf einen in Fig. 1 nicht gezeigten Polierbeh·alter 4 ber·uhrungslos im Polierbeh·alter 4 f·uhrbar ist. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausf·uhrungsbeispiel umfasst die Halterung 7 ein Abdeckelement 8, das es gestattet einen Bereich der Oberfl·ache 9 des Werkst·ucks 2 abzudecken, der nicht poliert werden soll.
Das Abdeckelement 8 ist dabei bevorzugt aus einem geeigneten Kunststoff aufgebaut, kann je nach Erfordernissen jedoch auch aus anderen Materialien aufgebaut sein. Dabei ist es durchaus m·oglich, dass mehrere Abdeckelemente 8 vorgesehen sind, um verschiedene Bereiche des Werkst·ucks 2 abzudecken, die nicht poliert werden sollen. Wie durch die Linie 81 angedeutet, ist das Abdeckelement 8 zweiteilig ausgef·uhrt und das Werkst·uck 2 wird durch Befestigungsmittel 82 in der Halterung 7 fixiert. Die Befestigungsmittel 82 k·onnen, wie in dem hier dargestellten Ausf·uhrungsbeispiel, durch elastische Kunststoffb·ander 82 realisiert sein.
Es k·onnen nat·urlich auch andere Befestigungsmittel 82, wie Metallb·ander 82, die mit Hilfe geeigneter Einrichtungen zur Fixierung des Werkst·ucks 2 gespannt werden k·onnen, oder auch beispielsweise Schrauben 82 oder jedes andere geeignete Befestigungsmittel 82 vorteilhaft Verwendung finden. Dabei kann das Abdeckelement 8 und / oder die Halterung 7 selbstverst·andlich auch dreiteilig zerlegbar ausgestaltet sein oder mehr als drei Teile umfassen. Insbesondere kann das Abdeckelement 8 und / oder die Halterung 7 selbstverst·andlich auch einteilig ausgestaltet sein.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausf·uhrungsbeispiel gem·ass Fig. 1 dargestellt, bei welchem die Halterung 7 zur Positionierung des Werkst·ucks 2, das hier beispielhaft als Turbinenschaufel T dargestellt ist, zwischen den F·uhrungselementen 6 an einem Abstandselement 5 fixiert ist. Das Abdeckelement 8 ist in diesem Ausf·uhrungsbeispiel einteilig ausgef·uhrt und dient hier zur Abdeckung der Anstreifkante der Turbinenschaufel T, wobei in einer anderen Ausf·uhrungsform durchaus weitere Abdeckelemente 8 vorgesehen sein k·onnen. Die Halterung 7 ist mehrteilig ausgef·uhrt und das Werkst·uck 2, bzw. die Turbinenschaufel T wird durch Schrauben 82 in der Halterung 7 fixiert, wobei selbstverst·andlich auch andere Befestigungsmittel 82 geeignet sein k·onnen.
Insbesondere ist es m·oglich, dass mehrere Halterungen 7 zur Positionierung des Werkst·ucks 2 vorgesehen sind. So kann das Werkst·uck 2 beispielsweise gleichzeitig durch mehrere Halterungen 7, von welchen jeweils eine oder mehrere an je einem F·uhrungselement 6 und / oder an einem Abstandselement 5 fixiert sind, zwischen den Abstandselementen 5 positioniert werden.
In Fig. 3 ist ein bevorzugtes Ausf·uhrungsbeispiel einer F·uhrungsvorrichtung 1 dargestellt, die ein rotationsasymmetrisches Werkst·uck 2 in einem Polierbeh·alter 4 f·uhrt. Die beiden F·uhrungselemente 6 sind jeweils ringf·ormig bzw. in Form einer Kreisscheibe ausgestaltet, wobei die Halterung 7 mit dem Werkst·uck 2 auf dem F·uhrungselement 6 angeordnet ist, das in Form einer Kreisscheibe ausgestaltet ist. Selbstverst·andlich k·onnen auch beide F·uhrungselemente 6 als Kreisscheiben oder ringf·ormig ausgestaltet sein und es ist dar·uber hinaus auch m·oglich, dass mehr als zwei F·uhrungselemente 6 vorgesehen sind.
Die F·uhrungselemente 6 sind durch zwei Abstandselemente 5 beabstandet, wobei unter Umst·anden in einer speziellen Ausf·uhrungsform der erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung 1 auch nur ein Abstandselement 5 zur Beabstandung der F·uhrungselemente 6 vorgesehen sein kann. Insbesondere k·onnen, beispielsweise bei schweren Werkst·ucken, auch mehr als zwei Abstandselemente 5 vorgesehen sein. Bei dem in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausf·uhrungsbeispiel einer erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung 1 sind die beiden F·uhrungselemente 6 derart parallel zueinander angeordnet und ausgestaltet, dass die F·uhrungsvorrichtung 1 um eine L·angsachse L, die senkrecht auf den F·uhrungselementen 6 steht, frei rotierbar ist und das Werkst·uck 2 im Polierbeh·alter 4 so f·uhrbar ist, dass das Werkst·uck 2 mit Begrenzungsw·anden 41 des Polierbeh·alters 4 nicht in Kontakt kommt.
Die F·uhrungsvorrichtung 1 ist dabei bevorzugt derart im Polierbeh·alter 4 angeordnet, dass die L·angsachse L im wesentlichen senkrecht auf der Richtung der wirkenden Schwerkraft steht, d.h. die L·angsachse L der F·uhrungsvorrichtung 1 liegt darstellungsgem·ass im wesentlichen in horizontaler Richtung. Selbstverst·andlich ist es auch m·oglich, die F·uhrungsvorrichtung 1 in jeder beliebigen anderen Orientierung im Polierbeh·alter 4 zu positionieren. Im vorliegenden Ausf·uhrungsbeispiel gem·ass Fig. 3 wird der Polierbeh·alter 4, der Polierelemente 10 enth·alt von nicht gezeigten Einrichtungen in Vibration versetzt, so dass das Werkst·uck 2 durch die ungeordnete Bewegung der Polierelemente 10, die sich gesamthaft analog einer z·ahen Fl·ussigkeit verhalten, poliert wird.
Durch die Ausgestaltung der F·uhrungsvorrichtung 1 kann die F·uhrungsvorrichtung 1 Drehbewegungen um die L·angsachse L ausf·uhren, so dass eine gleichm·assige Rauheit der polierten Oberfl·achen, insbesondere der por·osen Oberfl·achenbeschichtung 3 des Werkst·ucks 2 erreichbar ist.
Bevorzugt wird die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung 1 beim Polieren eines Werkst·ucks 2 in Form einer Turbinenschaufel T verwendet, welche Turbinenschaufel T insbesondere eine por·ose Oberfl·achenbeschichtung 3 in Form einer W·armed·ammschicht 3 umfassen kann. In Fig. 4 ist eine Turbinenschaufel T schematisch dargestellt. Die Turbinenschaufel T umfasst ein Fussprofil F mit Fussplatte P und ein Blatt B, wobei das Blatt B und die Fussplatte P mit einer por·osen Oberfl·achenbeschichtung 3, insbesondere mit einer keramischen W·armed·ammschicht 3 auf ZrO2 Basis, versehen ist, wobei das Fussprofil F nicht poliert werden soll.
Zum Polieren wird die Turbinenschaufel T, wie in Fig. 5 beispielhaft dargestellt, in einer Halterung 7, die gleichzeitig als Abdeckelement 8 fungiert, fixiert. Das Abdeckelement 8 ist bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausf·uhrungsbeispiel zweiteilig ausgef·uhrt, wobei in Fig. 5 nur diejenige H·alfte des Abdeckelementes 8 dargestellt ist, die am F·uhrungselement 6 durch nicht dargestellte Befestigungsmittel 82 befestigt ist. Zum Polieren wird die in Fig. 5 dargestellte H·alfte des Abdeckelements 8 durch eine zweite H·alfte derart erg·anzt, dass das Fussprofil F durch das Abdeckelement 8 abgedeckt wird und damit das Fussprofil F beim Poliervorgang im Polierbeh·alter 4 nicht poliert wird.
Es wird somit erfindungsgem·ass eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Polieren einer por·osen Oberfl·achenbeschichtung rotationsasymmetrischer Werkst·ucke, zur Verf·ugung gestellt, wobei das Werkst·uck beim Polieren in einem Polierbeh·alter ohne externe Befestigungsmittel gef·uhrt werden kann. Dadurch werden wirksam unvertretbar hohe mechanische Belastungen auf das Werkst·uck vermieden, die im schlimmsten Fall zu Sch·adigungen des Werkst·ucks und / oder der zu behandelnden Oberfl·achen f·uhren k·onnen.
Dar·uberhinaus verhindert die erfindungsgem·asse F·uhrungsvorrichtung, dass die zu polierenden Werkst·ucke mit den Begrenzungsw·anden des Polierbeh·alters, beispielsweise eines Trogvibrators, mit eventuell vorhandenen Trennschiebern. und / oder mit benachbarten Werkst·ucken in direkten Kontakt treten, wodurch Besch·adigungen am Werkst·uck bzw. an empfindlichen Bereichen der Oberfl·ache des Werkst·ucks, insbesondere an Kanten, praktisch auszuschliessen sind. Besch·adigungen der zuvor beschriebenen Art k·onnen zus·atzlich durch geeignete Maskierung in Form von Abdeckelementen minimiert werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgem·assen F·uhrungsvorrichtung und des erfindungsgem·assen Verfahrens zum Polieren von por·osen Oberfl·achenschichten besteht darin, dass insbesondere bei rotationsasymmetrischen Werkst·ucken wie Turbinenschaufeln hinreichend geringe Oberfl·achenrauheiten und / oder in hohem Masse gleichm·assig polierte Oberfl·achen herstellbar sind. Dadurch, dass sich die F·uhrungsvorrichtung mit dem Werkst·uck im Polierbeh·alter zwischen den Polierelementen gleichm·assig um eine Achse drehen kann und dadurch die unterschiedlich orientierten Fl·achen der Turbinenschaufel beim Polieren mit gleichm·assigem Polierdruck von den Polierelementen beaufschlagt werden, wird die zuvor hervorgehobene hohe G·ute der polierten Oberfl·achen erreicht.