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Turbinenschaufeln werden heutzutage, unabhängig vom Anwendungsbereich aus Titanlegierungen und/oder Nickel-Basis Superlegierungen hergestellt. Ob es sich um die Luft- und Raumfahrt (z.B. Turbinenschaufeln für Jet-Engines), Chemieindustrie oder den Energie,- und Umweltsektor handelt, Turbinen müssen ständig wechselnden Bedingungen standhalten und aus diesem Grund sind deren Elemente ein wesentlicher Bestandteil des gesamten Produkts. Um die endgültige Form und Kontur zu erreichen, werden die meisten Turbinenschaufeln gefräst. Daher sollten auch die Werkzeuge die zur Bearbeitung und damit zum Endergebnis einer Turbinenschaufel beitragen, die bestmöglichen Eigenschaften aufweisen. Zu diesem Zweck werden sogenannte Wendeschneidplatten verwendet. Diese werden in das Werkzeug eingesetzt und tragen durch Eindringen in das zu bearbeitende Material bei hohen Drehzahlen, Millimeter für Millimeter von der Ausgangskontur ab. Die Hauptbestandteile von Wendeschneidplatten sind Wolframcarbid und Kobalt. Ruthenium ist ein zusätzliches Element zur Bearbeitung hochfester Stahlsorten, das derzeit jedoch rund 20.000,-- €/kg kostet. Der Schwerpunkt dieser Arbeit ist einerseits, mit kostengünstigeren Materialien und Werkstoffen, wie zum Beispiel Rhenium, vergleichbare oder bessere Ergebnisse zu erzielen und andererseits die vorhandenen Daten von Fräsbearbeitungen an Turbinenschaufeln so zu nutzen, um die Langlebigkeit und Beständigkeit von Wendeschneidplatten für Drehanwendungen zur Bearbeitung von Titanlegierungen und/oder Nickel-Basis Superlegierugen zu erhöhen. Nowadays, turbine blades are mostly made of titanium alloys and/or nickel-based superalloys, regardless of the application. Whether for aerospace (e.g. jet engine blades), chemical industry or in the energy, and environment sector, these turbines must withstand constantly changing conditions. In order to achieve the final contour, most turbine blades obtain their final form by a turning and/or milling process. Therefore, the tools which contribute to the machining and subsequently to the final result of a turbine blade should also have the best possible properties. So-called indexable inserts are used for this purpose. These are installed in the tool and, due to abrasion at high speeds, material is removed from the initial contour millimeter by millimeter. The main components of an indexable inserts are tungsten carbide and cobalt. Ruthenium is an additional element to improve the insert’s properties for special applications like the machining of turbine blades. But this rare material is rather expensive (~ 20,000.-- €/kg). One focus of this Master’s thesis is to achieve at least similar results with cheaper elements such as rhenium. However, the main emphasis is to use and extend the existing knowledge of milling applications on turbine blades to increase longevity and resistance also with inserts for turning titanium alloys and/or nickel-based superalloys. submitted by: Kevin Mešanović Masterarbeit FH JOANNEUM 2022 |
