ES2276142T3 - Procedimiento para la generacion de un orificio. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la generación de un orificio (10) en una pieza (1) que se compone de un sustrato (4) que presenta una conductividad eléctrica, que es lo suficientemente elevada para una mecanización por medio de un procedimiento de electroerosión por chispas, y al menos una capa (7), que presenta una conductividad eléctrica, que no es suficiente para una mecanización por medio de un procedimiento de electroerosión por chispas, caracterizado porque en una primera etapa de procedimiento se aplica un procedimiento mecánico para eliminar material de la capa (7) para la generación del orificio (10), por lo que se produce una primer parte del orificio (10), y a continuación le sigue una mecanización de electroerosión por chispas del sustrato (4) para la generación adicional del orificio (10).

Description

Procedimiento para la generación de un orificio.

La invención se refiere a un procedimiento para la generación de un orificio en una pieza, que se compone de un sustrato y al menos una capa según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce un procedimiento de este tipo por el documento US4818834.

Numerosas piezas, por ejemplo piezas para turbinas de gas como álabes de rodete y álabes directores de turbinas, presentan con frecuencia un sistema de capas. El sistema de capas se compone por ejemplo de un sustrato metálico, por ejemplo de una superaleación a base de níquel o cobalto, y al menos una capa aplicada sobre el mismo como por ejemplo una capa metálica de MCrAlY y una capa de aislamiento térmico cerámica dispuesta por encima.

Tras la fabricación de la pieza con las capas con frecuencia es necesario generar orificios, especialmente orificios de paso, como por ejemplo perforaciones para aire refrigerante a través del sustrato y las capas.

Para ello pueden utilizarse diferentes procedimientos como por ejemplo procedimientos de perforación basados en láser.

Sin embargo en este caso se producen en múltiples casos problemas por una elevada carga térmica de la pieza a consecuencia de una fusión del material no local, que conduce a daños del material.

Se conoce, la mecanización mediante electroerosión por chispas de piezas metálicas, que deben presentar una conductividad eléctrica elevada suficiente. Sin embargo en el caso de materiales con una conductividad eléctrica muy reducida, por ejemplo en el caso de materiales cerámicos no puede aplicarse este procedimiento.

Por tanto es objetivo de la invención, evitar daños de material en la generación de orificios en piezas, que presentan un sustrato con una conductividad eléctrica elevada y están provistas de un recubrimiento de conductividad eléctrica reducida.

El objetivo se resuelve mediante un procedimiento según la reivindicación 1.

En las reivindicaciones dependientes se enumeran las etapas de procedimiento ventajosas adicionales.

Las etapas de procedimiento enumeradas en las reivindicaciones dependientes pueden combinarse entre sí de una manera ventajosa.

Muestran:

las figuras 1, 2, 3 y 4 una pieza 1 en diferentes etapas de procedimiento de un procedimiento según la invención.

La figura 1 muestra una pieza 1, que se compone de un sustrato 4 metálico con una conductividad eléctrica elevada. Sobre el sustrato 4 metálico existe al menos una capa 7, que presenta una conductividad eléctrica reducida. Éstas son especialmente capas cerámicas (capa de aislamiento térmico, fabricadas por inyección de plasma, en atmósfera o en vacío (APS, VPS)). El sustrato 1 también puede presentar una capa de óxido o una capa de corrosión, que se hayan formado durante la utilización de la pieza 1
metálica.

Sin embargo también pueden existir por ejemplo dos capas sobre el sustrato: una capa metálica interna (MCrAlY) con una conductividad eléctrica elevada directamente sobre el sustrato metálico y por encima una capa externa o cerámica con una conductividad eléctrica reducida.

Conductividad eléctrica reducida significa en este contexto, que el material de la capa (capa cerámica) no puede mecanizarse mediante electroerosión por chispas.

Conductividad eléctrica elevada significa en este contexto, que el material del sustrato 4 o la capa de MCrAlY puede mecanizarse mediante electroerosión por chispas.

En la figura 1 se indica con líneas discontinuas un orificio 10, que debe generarse en la pieza 1. El orificio 10 se extiende en su profundidad a través de la capa 7 externa al interior del sustrato 4 metálico, esto es a través de dos zonas con una conductividad eléctrica claramente distinta.

La figura 2 muestra la pieza 1 de la figura 1 en una etapa de procedimiento adicional.

En una etapa de procedimiento adicional se eliminó material de la capa 7 en el punto, en el que debe producirse el orificio 10. Con ello se genera una primera parte del orificio 10 y se extiende al menos parcialmente a través de la capa 7 y se extiende a ser posible hasta el sustrato 4.

La primera parte del orificio 10 en una capa 7 de este tipo no puede generarse con un procedimiento de electroerosión por chispas.

La figura 3 da a conocer dos posibilidades, para eliminar materiales de la capa 7.

La zona de la capa 7, que debe convertirse en parte del orificio 10, se designa con el número de referencia 25. El material de la zona 25, tal y como se representa en la parte izquierda de la figura 3, puede generarse por ejemplo mediante un cuerpo 13 de penetración, tal y como se conoce por ejemplo por los procedimientos de comprobación de la dureza.

El cuerpo 13 de penetración está configurado de manera cónica al menos en la punta, que entra en contacto con la capa 7 en primer lugar. La acción de la fuerza del cuerpo 13 de penetración sobre la capa 7 se produce de manera estática o dinámica.

La zona 25 puede extenderse también parcialmente hacia el sustrato 4 no representado en la figura 3.

También es posible eliminar el material de la zona 25 por medio de un rayo 19 láser generado por un láser 16 (parte derecha de la figura 3).

Pueden considerarse otros procedimientos tales como por ejemplo el chorro de arena o chorro de agua de alta presión, para eliminar localmente el material de la zona 25. En todo caso se trata de procedimientos en los que la conductividad eléctrica no tiene que ser elevada, es decir por ejemplo de procedimientos mecánicos o procedimientos con haces de elevada energía.

La figura 4 muestra una pieza 1 partiendo de la figura 3, en la que se elimina el material del sustrato 4, después de que en una primera etapa se eliminara material de la capa 7.

El material, que debe eliminarse del sustrato 4 para la formación del orificio 10 en una segunda etapa, se elimina por medio de electroerosión por chispas, puesto que la conductividad eléctrica del material del sustrato 4 es lo suficientemente elevada.

Para ello se utiliza por ejemplo un electrodo, especialmente uno simétrico a la rotación o un hilo 22 de electroerosión por chispas. El electrodo o hilo se disponen por ejemplo al menos parcialmente en el orificio 10.

Por medio de la electroerosión por chispas pueden generarse orificios de alta precisión. Debido a la fusión de material muy local, es decir muy limitada en este procedimiento no se producen o a los sumo sólo daños del material muy reducidos.

Como en la figura 4, puede generarse un orificio 10 ciego o tal como se indica con líneas discontinuas, generarse un orificio 10 de paso (perforación para refrigeración de película).

Por tanto, el orificio 10 se produce por medio de dos procedimientos diferentes.

Claims (8)

1. Procedimiento para la generación de un orificio (10) en una pieza (1) que se compone de un sustrato (4) que presenta una conductividad eléctrica, que es lo suficientemente elevada para una mecanización por medio de un procedimiento de electroerosión por chispas, y al menos una capa (7), que presenta una conductividad eléctrica, que no es suficiente para una mecanización por medio de un procedimiento de electroerosión por chispas, caracterizado porque en una primera etapa de procedimiento se aplica un procedimiento mecánico para eliminar material de la capa (7) para la generación del orificio (10), por lo que se produce una primer parte del orificio (10), y a continuación le sigue una mecanización de electroerosión por chispas del sustrato (4) para la generación adicional del orificio (10).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como procedimiento mecánico se utiliza un cuerpo (13) de penetración al menos parcialmente cónico, para eliminar material de la capa (7) para la generación del orificio (10).

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como procedimiento mecánico se utilizan chorros de arena, para eliminar material de la capa (7) para la generación del orificio (10).

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque como procedimiento mecánico se utiliza un chorro de agua de alta presión, para eliminar material de la capa (7) para la generación del orificio (10).

5. Procedimiento según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque se elimina el material de la capa (7) al menos hasta el sustrato (4).

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el orificio (10) se fabrica como orificio ciego.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el orificio (10) se fabrica como orificio de paso.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se introduce una pieza (1), en la que el material de la capa (7) es al menos parcialmente cerámico.