ES2297872T3 - Capa de proteccion calorifuga y procedimiento para la fabricacion de la misma. - Google Patents

Abstract

UN PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACION DE UNA CAPA RESISTENTE TERMOMECANICAMENTE Y TERMOAISLANTE, MEDIANTE EL CUAL UNA CAPA CERAMICA TERMOAISLANTE SE FORMA MEDIANTE MOLDEO TERMICO POR INYECCION SOBRE UN COMPONENTE METAL, RADIANDO LA CAPA TERMOAISLANTE PARA REDUCIR LOS EFECTOS DE SINTERIZACION DURANTE O DESPUES DEL PROCESO DE COLOCACION, ASI COMO UNA CAPA TERMOAISLANTE, QUE SE HA COLOCADO MEDIANTE MOLDEO TERMICO POR INYECCION SOBRE UN COMPONENTE METALICO, QUE ES CERAMICA Y QUE TIENE UNA ESTRUCTURA POROSA, TENIENDO LA CAPA TERMOAISLANTE UNAS GRIETAS CERCA DE LA SUPERFICIE FORMADAS POR RADIACION.

Description

Capa de protección calorífuga y procedimiento para la fabricación de la misma.

La presente invención se refiere a una capa de protección calorífuga que - mediante una inyección térmica - es aplicada sobre un componente metálico; la capa es de cerámica y tiene una estructura porosa; la invención se refiere, asimismo, a un procedimiento para la fabricación de esta capa.

En la construcción de motores y de turbinas, las partes componentes metálicas, que son sometidas a elevados esfuerzos, están provistas de unas capas cerámicas de protección calorífuga para proteger las mismas contra las altas temperaturas. De la manera más favorable en cuanto a los costos así como con el mayor grado de efectividad, estas capas de protección calorífuga pueden ser aplicadas sobre las partes componentes metálicas a través de unos procedimientos de inyección térmicos como, por ejemplo, mediante la inyección de plasma.

Las capas cerámicas de protección calorífuga, fabricadas de esta manera, poseen una estructura porosa, que está atravesada por unas fisuras microscópicas, y la misma tiene un más reducido módulo de elasticidad. Como consecuencia, la capa de protección calorífuga puede soportar - hasta cierta envergadura y sin sufrir ningún daño - las deformaciones, que durante el funcionamiento siempre se producen a causa de unos esfuerzos termomecánicos. Por el empleo de las capas de protección calorífugas dentro del ámbito de unas altas temperaturas (> 900ºC.) queda modificada, sin embargo, la cerámica. Se presentan unos efectos de sinterización con la consecuencia de un incremento en el módulo de elasticidad. Por consiguiente, la capa de protección calorífuga es ahora menos tolerante a la dilatación, de tal modo que los esfuerzos termomecánicos puedan conducir a las llamadas fisuras de segmentación, a causa de las cuales la capa de protección calorífuga tiende a segmentarse en unos individuales terrones.

Unos cálculos de simulación y los ensayos han demostrado, que en las capas cerámicas de protección calorífuga, segmentadas de esta manera, se produce - a causa de un ulterior esfuerzo termomecánico - un progreso en las fisuras dentro de la superficie, que limita con el componente metálico (sustrato de metal). Este aumento en las fisuras conduce al reventamiento de la capa de protección calorífica y, por lo tanto, el fallo completo de la misma.

A través de la Patente Alemana Núm. DE 40 41 103 A1 es conocido un procedimiento para el tratamiento de la superficie de unas partes componentes mediante el perdigonado con bolas, según el cual sobre la superficie de la parte componente es aplicada, antes que nada, una capa metálica de MCrA1Y como capa contra la oxidación y contra la corrosión al gas caliente; a continuación, la capa es sometida al perdigonado con bolas al objeto de conseguir un alisamiento de la superficie rugosa de la capa así como para compactar la capa. Una capa metálica de este tipo es homogénea, y la misma se diferencia principalmente de la capa cerámica de protección calorífuga porque esta última comprende granos así como límites de granulación.

La Patente Núm. 5 277 936 de los Estados Unidos revela un procedimiento para el recubrimiento de una parte componente, hecha de una aleación básica de níquel ó de cobalto; procedimiento éste en el que, para la fabricación de una capa metálica de adherencia y de protección contra la oxidación de una capa de protección calorífuga, un polvo metálico y unos óxidos son aplicados sobre la parte componente mediante la inyección de plasma. A efectos de su compactación, esta capa de adherencia y de protección contra la oxidación es sometida a un chorreado. En este caso, concretamente, la capa de protección calorífuga no debe estar sometida a ningún chorreado.

La Patente Europea Núm. EP 0 455 996 Al revela un procedimiento para la fabricación de una capa cermet (asociación de cerámica y metales), en el que unas partículas - en forma de una capa de gotas - de metal y de cerámica son proyectadas conjuntamente sobre un sustrato metálico y esto de tal manera, que la superficie de éste último no tenga luego ninguna fisura, si bien sea de forma rugosa.

A través de la Patente Japonesa Núm. JP 62 274062 A es conocida una capa térmicamente inyectada en la que, después del proceso de la aplicación, en la superficie de la misma son producidas unas fisuras microscópicas mediante un tratamiento con láser.

En un procedimiento para la fabricación de una capa cerámica y porosa de protección calorífuga según la Patente Europea Núm. EP 0 897 019 A1 resulta, que durante la inyección térmica también son aplicadas - conjuntamente con el material para la capa - unas partículas de polímero de forma esférica. La separación de las partículas de polímero, la cual es efectuada a continuación, conduce así a la deseada porosidad.

La presente invención tiene el objeto de perfeccionar una capa de protección calorífuga de la clase descrita al principio, y esto de tal manera que la capa tenga, dentro de la gama de las altas temperaturas, la mayor resistencia termomecánica posible. La invención tiene, asimismo, el objeto de facilitar un procedimiento para la fabricación de una capa de protección calorífuga que sea de la mayor resistencia termomecánica posible.

De acuerdo con la presente invención, el objeto relacionado con el procedimiento es conseguido por el hecho de que la capa de protección calorífuga es sometida - durante y/ó después del proceso de aplicación (por inyección térmica) - a un chorreado de partículas, de tal manera que se puedan producir unas fisuras en la cercanía de la superficie.

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Según una preferida forma de realización es así, que la capa de protección calorífuga es sometida al chorreado con unas partículas de forma esférica las cuales pueden estar hechas, de forma preferente, de metal, de cerámica ó de vidrio.

De acuerdo con la presente invención, el objeto relacionado con la capa de protección calorífuga es conseguido por el hecho de que la capa de protección calorífuga posee unas fisuras cerca de su superficie, las cuales están formadas por el chorreado con unas partículas.

La ventaja consiste en el hecho de que ahora queda impedida la formación de terrones de un tamaño inconveniente, y esto porque la capa de protección calorífuga es dañada, de una manera previamente definida, a causa de su chorreado con las partículas. Como consecuencia de la elevada energía cinética de las partículas se producen - por el choque de las mismas - en la capa de protección calorífuga numerosas pequeñas fisuras en la cercanía de la superficie de la capa. Además, son abiertas las llamadas superficies de contacto microscópicas, que aceleran el proceso de la sinterización. Por consiguiente, resulta que durante los esfuerzos termomecánicos son reducidos los efectos de sinterización, como asimismo queda favorecida - durante la sinterización y a causa de las muchas fisuras incipientes - la formación de unos terrones pequeños, que no son críticos.

En contraposición a las capas metálicas, que antes habían sido compactadas a través de un perdigonado con bolas, el perdigonado ó chorreado siempre había sido evitado en las capas de protección calorífuga para no dañar la cerámica. Esto debe seguir siendo válido para las capas de protección calorífuga, que son fabricadas mediante una aplicación por vapor. El sorprendente efecto conforme a la presente invención se presenta sobre todo en aquellas capas de protección calorífugas, las cuales son fabricadas mediante la inyección térmica y las que comprenden numerosas fisuras microscópicas. A causa del chorreado según la presente invención, una capa de esta clase no es compactada, sino que la misma queda más suelta en su conjunto para así impedir la problemática de la sinterización.

A continuación, la presente invención está descrita con más detalles a través de un ejemplo de realización en el cual la capa de protección calorífuga es aplicada sobre una parte componente metálica de un grupo motopropulsor.

Una parte componente metálica de un grupo motopropulsor - como, por ejemplo, la paleta de una turbina - la cual ha de ser sometida a unos elevados esfuerzos térmicos, es provista de una capa cerámica de protección calorífuga. La capa de protección calorífuga es aplicada sobre la parte componente metálica por medio de una inyección de plasma, y esta capa posee una estructura porosa, que es atravesada por unas fisuras microscópicas. Con el fin de impedir, al presentarse lo efectos de la sinterización, la presentación de unos inconvenientes tamaños de terrones durante el funcionamiento dentro de la gama de altas temperaturas, la capa cerámica de protección calorífuga es dañada, de una manera previamente definida, ó durante su proceso de fabricación ó inmediatamente después del mismo, por la inyección de plasma, es decir, por la aplicación de la capa cerámica de protección calorífuga sobre la parte componente metálica; destrucción previa ésta que es realizada mediante el chorreado con unas bolas metálicas.

Como consecuencia de la elevada energía cinética de las bolas metálicas se producen, por el choque de las mismas con la capa de protección calorífuga, muchas pequeñas fisuras, que están cerca de la superficie. Así resulta que la capa es, en su conjunto, más suelta. Son abiertas además, las llamadas superficies de contacto microscópicas, que aceleran el proceso de sinterización. El chorreado puede comenzar durante la aplicación de la capa de protección calorífuga para continuar después ó bien el mismo puede comenzar sólo inmediatamente al término de la aplicación de la capa de protección calorífuga.

Claims (4)

1. Procedimiento para la fabricación de una capa de protección calorífuga según el cual una capa cerámica de protección calorífuga es aplicada - a través de una inyección térmica - sobre una parte componente metálica; procedimiento éste que está caracterizado porque la capa de protección calorífuga es sometida - durante el proceso de aplicación y/ó después del mismo - a un chorreado con partículas, de tal manera que en la capa se puedan producir unas fisuras cerca de la superficie de la misma.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1) y caracterizado porque la capa de protección calorífuga es sometida al chorreado con unas partículas de forma esférica.

3. Procedimiento conforme a las reivindicaciones 1 ó 2) y caracterizado porque las partículas están hechas de metal de cerámica ó de vidrio.

4. Capa de protección calorífuga que - por medio de una inyección térmica - es aplicada sobre una parte componente metálica; la capa es de cerámica, y la misma tiene una estructura porosa; capa de protección calorífuga ésta que está caracterizada porque la misma comprende unas fisuras, que se encuentran cerca de su superficie y que están formadas por el chorreado de la capa con unas partículas.