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