Wandreibung hat einen negativen Einfluss auf die Strömungsverhältnisse in Gasturbinen und verringert dadurch deren Wirkungsgrad. Mikroskalige Rippenstrukturen, sog. Riblets, an der Oberfläche der umströmten Maschinen-komponenten können derartige Verluste signifikant mindern. Die geforderten Riblet-Größen und -Qualitäten sind mit vorhandenen Fertigungstechniken nicht oder nur unzureichend erzielbar. Mit der fortschreitenden Entwicklung leistungs-starker Pikosekunden-Laserstrahlquellen steht ein Werkzeug zur Verfügung, welches die anforderungsgerechte Riblet-Fertigung ermöglicht. Deshalb wird in dieser Arbeit die Mikrostrukturierung metallischer Oberflächen mittels Piko-sekunden-Pulsen untersucht. Basierend auf theoretischen Vorbetrachtungen anhand des sog. Zwei-Temperatur-Modells werden die Auswirkungen der Prozessparameter Fokusdurchmesser, Pulsenergie, Fluenz und Pulsüber-lappung auf die Abtragsqualität und -effizienz charakterisiert. Der Einfluss der Werkstoffkennwerte Wärmeleitfähigkeit und -kapazität sowie Schmelz- und Verdampfungstemperatur auf das Abtragsverhalten und -ergebnis wird dargestellt. Mit der Fertigung von Riblet-Oberflächen auf Verdichterschaufeln, der messtechnischen Bestimmung ihrer aerodynamischen Wirksamkeit und einer abschließenden Wirtschaftlichkeitsbetrachtung wird die Eignung des Fertigungs-verfahrens demonstriert.
Aktualisiert: 2019-10-17
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