ES2710226T3

ES2710226T3 - Reprocesamiento por soldadura por deposición láser de polvo para piezas fundidas de níquel soldables sin fusión del metal base pertenecientes a motores de turbina de gas

Info

Publication number: ES2710226T3
Application number: ES14857589T
Authority: ES
Inventors: Wangen Lin
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2034-09-16
Also published as: US20190240784A1; US11517981B2; US20200147727A1; EP3738708A1; JP2017506715A; US20160271731A1; EP3062954A4; JP6235708B2; CN105705296B; EP3062954B1; WO2015065606A1; EP3062954A1; US10265802B2; US20160243650A1; WO2015065846A1; CN105705296A; US10569361B2; US11524363B2; EP3062952A1; EP3738708B1

Abstract

Un método (200) para reprocesar un componente, que comprende: eliminar un defecto (D) de un componente fabricado en una aleación base (B) soldable sin fusión del metal base para formar una cavidad (C) que tiene como resultado un agujero pasante (CH); sellar el agujero pasante (CH) con un respaldo (P); y llenar al menos parcialmente la cavidad (C) con una aleación (F) de relleno, caracterizado por que el llenado al menos parcial de la cavidad (C) con la aleación (F) de relleno comprende llenar al menos parcialmente la cavidad (C) con múltiples capas de múltiples puntos (S) de deposición láser de polvo, cada uno de los puntos (S) de deposición láser de polvo formado por la aleación (F) de relleno, incluyendo una primera capa de las múltiples capas un perímetro de los múltiples puntos (S) de deposición láser de polvo que está solapado a una pared (W) de la cavidad (C) y al respaldo (P), formando la primera capa de las múltiples capas un perímetro completo alrededor de una superficie de contacto entre el respaldo (P) y la pared (W).

Description

DESCRIPCION

Reprocesamiento por soldadura por deposicion laser de polvo para piezas fundidas de mquel soldables sin fusion del metal base pertenecientes a motores de turbina de gas

Antecedentes

La presente descripcion se refiere a un metodo de reprocesamiento por soldadura y, mas en particular, a un reprocesamiento por soldadura de un componente de motor de turbina de gas. La presente descripcion define mas en particular un metodo de reprocesamiento de un componente y un componente fundido para un motor de turbina de gas segun el preambulo de las reivindicaciones 1 y 10 (vease, por ejemplo, el documento US 4 726 104). Un motor de turbina de gas utiliza diversos componentes complejos, relativamente grandes, que se funden a partir de una aleacion de mquel de alta temperatura. Un ejemplo de un componente de este tipo es la armazon central de turbina (Mid Turbine Frame (MTF)). La MTF incluye una pluralidad de alabes huecos dispuestos en una estructura anillo-alabe-anillo en la que los anillos definen lfmites interiores y exteriores de un recorrido de gas de combustion primario mientras los alabes estan dispuestos a traves del recorrido de gas. Frecuentemente se extienden barras de union a traves de los alabes huecos para interconectar un anillo de bancada de motor y un compartimento de cojinete.

Los componentes de fundicion tales como los alabes huecos de MTF pueden tener como resultado defectos que se sueldan a modo de reprocesamiento como parte del proceso de fabricacion normal. Diversos metodos de reprocesamiento con una aleacion de relleno equivalente a la de la aleacion base soldable sin fusion del metal base del componente de origen, aunque son eficaces, son relativamente lentos y caros. En un ejemplo de reprocesamiento, un defecto de 13 mm (media pulgada) de tamano requiere mas de diez horas de reprocesamiento.

Algunos metodos alternativos de reprocesamiento utilizan una aleacion de relleno alternativa que es mas soldable para facilitar un reprocesamiento por soldadura relativamente mas rapido, pero tal estrategia puede enfrentarse al problema del agrietamiento en la aleacion del substrato. La aleacion de relleno puede no ser totalmente compatible con las propiedades de material de la aleacion del substrato tales como la resistencia a la oxidacion o no ser compatible con revestimientos y puede acortar la vida util del componente. Ademas, la eliminacion de defectos de fundicion puede complicarse por la formacion de un agujero pasante a partir de los mismos.

El documento US 4,726,104 describe una mascara particularmente util en la reparacion de soldaduras de paletas y alabes de turbinas de gas enfriadas por aire.

El documento US 2002/010890 A1 describe una combinacion del proceso de pulverizacion de precision con un tratamiento por laser en vuelo para producir componentes electronicos de escritura directa.

El documento JP H07048667 describe un objetivo de deposicion catodica que tiene una gran resistencia de union.

Compendio

Desde un primer aspecto, la invencion proporciona un metodo de reprocesamiento o reparacion de un componente segun se reivindica en la reivindicacion 1.

Una realizacion mas de la presente descripcion incluye, en donde la primera capa de las multiples capas que forman el penmetro completo se forma antes de cualesquiera otras capas.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, formar una rugosidad de superficie deseada en el respaldo.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde la rugosidad de superficie deseada en el respaldo es aproximadamente igual a la pared de la cavidad o es suficiente para no causar una absorcion de energfa laser notablemente diferente entre el respaldo y la pared de la cavidad.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde cada punto en una capa esta situado entre dos puntos de una capa anterior,

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde la rugosidad de superficie deseada en el respaldo es de al menos aproximadamente 0,003 mm (125 micropulgadas).

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde el espesor del respaldo esta entre aproximadamente 0,254 y 0,508 mm (0,010 - 0,020 pulgadas).

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde la aleacion de relleno es un material en polvo soldable por fusion.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde la aleacion base soldable sin fusion del metal base es una aleacion de base mquel gamma prima alta.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, sellar por completo el respaldo a lo largo de la pared de la cavidad y el respaldo.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye, en donde cada punto en una capa esta situado entre dos puntos de una capa anterior.

Desde un aspecto mas, la invencion proporciona un componente fundido para un motor de turbina de gas segun se reivindica en la reivindicacion 10.

Una realizacion mas de cualquiera de las realizaciones anteriores de la presente descripcion incluye en donde la aleacion base soldable sin fusion del metal base es una aleacion de base mquel gamma prima alta.

Las caractensticas y los elementos anteriores pueden combinarse en diversas combinaciones sin exclusividad, a no ser que se indique expresamente lo contrario. Estas caractensticas y estos elementos, asf como el funcionamiento de los mismos, se haran mas patentes a la luz de la descripcion siguiente y los dibujos adjuntos. Debena entenderse, sin embargo, que la descripcion siguiente y los dibujos estan destinados a ser de caracter ejemplar y no restrictivos.

Breve descripcion de los dibujos

A partir de la descripcion detallada siguiente de la realizacion no restrictiva descrita se haran patentes para los expertos en la tecnica diversas caractensticas. Los dibujos adjuntos a la descripcion detallada pueden describirse brevemente como sigue:

la Figura 1 es una seccion transversal esquematica de un ejemplo de arquitectura de motor de turbina de gas;

la Figura 2 es un despiece de un modulo de armazon central de turbina;

la Figura 3 es una vista en perspectiva de un singlete de alabe de armazon central de turbina como un ejemplo de pieza de trabajo que tiene un defecto de fundicion;

la Figura 4 es una vista en seccion transversal ampliada de un defecto de fundicion en un componente fundido;

la Figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para reprocesar un componente fundido segun una realizacion no restrictiva descrita; aleacion base soldable sin fusion del metal base;

la Figura 6 es una vista en seccion transversal ampliada de una etapa para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido;

la Figura 7 es una vista de arriba abajo de una cavidad formada para eliminar el defecto de fundicion;

la Figura 8 es una vista en seccion transversal ampliada de una etapa para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido segun otra realizacion no restrictiva descrita;

la Figura 9 es una vista en seccion transversal ampliada que ilustra una etapa de formacion de una aleacion de relleno en la cavidad para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido;

la Figura 10 es una vista de arriba abajo de una cavidad que ilustra una capa de multiples puntos de deposicion laser de polvo de una aleacion de relleno que se esta formando en la cavidad;

la Figura 11 es una vista en seccion transversal ampliada de una etapa de aplicacion de aleacion de relleno para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido;

la Figura 12 es una vista en seccion transversal ampliada de una tapa de aleacion base soldable sin fusion del metal base una etapa para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido; aleacion base soldable sin fusion del metal base

la Figura 13 es una vista en seccion transversal ampliada de una etapa de armonizacion para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido;

la Figura 14 es una vista en seccion transversal ampliada de una etapa de revestimiento para reprocesar un defecto de fundicion en el componente fundido;

la Figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un metodo para reprocesar un componente fundido segun otra realizacion no restrictiva descrita; y

la Figura 16 es una vista de arriba abajo de una cavidad formada para eliminar el defecto de fundicion.

Descripcion detallada

La Figura 1 ilustra esquematicamente un motor 20 de turbina de gas. El motor 20 de turbina de gas se describe en la presente memoria como un turboventilador de doble conjunto rotor que en general incluye una seccion 22 de ventilador, una seccion 24 de compresor, una seccion 26 de camara de combustion y una seccion 28 de turbina. La seccion 22 de ventilador impulsa aire a lo largo de una trayectoria de flujo de derivacion y al interior de la seccion 24 de compresor. La seccion 24 de compresor impulsa aire a lo largo de una trayectoria de flujo primario para la compresion y la comunicacion a la seccion 26 de camara de combustion, que entonces expande y dirige el aire a traves de la seccion 28 de turbina. Aunque esta representado como un turboventilador en la realizacion no restrictiva descrita, debena entenderse que los conceptos descritos en la presente memoria no estan limitados al uso con turboventiladores dado que las ensenanzas pueden aplicarse a otros tipos de motores de turbina tales como turborreactores, turboejes, turboventiladores de tres conjuntos rotores (mas ventilador) con un conjunto rotor intermedio asf como turbinas de gas industriales.

El motor 20 incluye en general un conjunto rotor bajo 30 y un conjunto rotor alto 32 montados para una rotacion alrededor de un eje longitudinal central A de motor en relacion con un conjunto 36 de carcasa de motor a traves de varias estructuras 38 de cojinete. El conjunto rotor bajo 30 incluye en general un arbol interior 40 que interconecta un ventilador 42, un compresor 44 de baja presion (LPC (low pressure compressor)) y una turbina 46 de baja presion (LPT (low pressure turbine)). El arbol interior 40 acciona el ventilador 42 directamente o a traves de una arquitectura 48 de engranajes para accionar el ventilador 42 a una velocidad menor que el conjunto rotor bajo 30. Una transmision de reduccion ejemplar es una transmision epidclica, concretamente un sistema de engranaje planetario o de rueda en estrella.

El conjunto rotor alto 32 incluye un arbol exterior 50 que interconecta un compresor 52 de alta presion (HPC (high pressure compressor)) y una turbina 54 de alta presion (HPT (high pressure turbine)). Entre el HPC 52 y la HPT 54 esta dispuesta una camara 56 de combustion. El arbol interior 40 y el arbol exterior 50 son concentricos y rotan alrededor de un eje longitudinal central A de motor que es colineal con sus ejes longitudinales.

El flujo de aire primario se comprime mediante el LPC 44 y luego el HPC 52, se mezcla con el combustible y se quema en la camara 56 de combustion, luego se expande mediante la HPT 54 y la LPT 46. La LPT 46 y la HPT 54 accionan en rotacion el conjunto rotor bajo 30 y el conjunto rotor alto 32 respectivo en respuesta a la expansion. Los arboles principales 40, 50 de motor estan soportados en una pluralidad de puntos por estructuras 38 de cojinete dentro del conjunto 36 de carcasa de motor.

El conjunto 36 de carcasa de motor puede incluir una pluralidad de modulos, tales como un modulo 72 de armazon central de turbina (MTF) (Figura 2). Debena entenderse que pueden utilizarse modulos adicionales o alternativos para formar el conjunto 36 de carcasa de motor.

Con referencia a la Figura 2, el modulo 72 de MTF incluye en general una carcasa exterior 80 de turbina, una armazon central 82 de turbina (MTF) que define una pluralidad de alabes huecos 84, una pluralidad de barras 86 de union, multiples tuercas 88 de barra de union, una carcasa interior 90, una junta hermetica 92 de HPT, una pantalla termica 94, una junta hermetica 96 de LPT, multiples pasadores 98 de centrado y un conjunto 100 de enchufe de animascopio. El modulo 72 de MTF soporta un compartimento 38 a traves del cual estan soportados con posibilidad de rotacion los arboles interior y exterior 40, 50. Debena apreciarse que dentro de la MTF 82 pueden estar previstos adicionalmente o como alternativa diversos otros componentes, por ejemplo solo, la junta hermetica 96 de LPT puede denominarse como alternativa junta hermetica intermedia en otras arquitecturas de motor.

Cada una de las barras 86 de union se monta en la carcasa interior 90 y se extiende a traves de un alabe 84 respectivo para ser fijada a la carcasa exterior 80 de turbina con las multiples tuercas 88 de barra de union. Es decir, cada barra 86 de union esta tfpicamente envainada en un alabe 84 a traves del cual pasa la barra 86 de union. Los otros alabes 84 pueden proporcionar como alternativa o adicionalmente otros caminos de servicio. Los multiples pasadores 98 de centrado estan distribuidos de manera circunferencial entre los alabes 84 para acoplarse a unos salientes 102 en la MTF 82 para situar la MTF 82 con respecto a la carcasa interior 90 y la carcasa exterior 80 de turbina. Debena entenderse que pueden utilizarse como alternativa o adicionalmente diversas disposiciones de union.

Con referencia a la Figura 3, la MTF 82 en una realizacion no restrictiva descrita se fabrica a partir de multiples singletes fundidos 110 (mostrado uno). Los multiples singletes 110 estan soldados entre sf para definir una configuracion anillo-alabe-anillo en la que una plataforma interior 112 esta separada de una plataforma exterior 114 mediante multiples alabes 84. Como alternativa, la MTF 82 puede fundirse como un componente unitario. La MTF 82 esta fabricada en este ejemplo a partir de una aleacion de base mquel gamma prima alta tal como una superaleacion de base mquel fundido policristalina MAR-M 247. Debena apreciarse que la superaleacion de base mquel fundido policristalina MAR-M 247 se utiliza en este ejemplo como la aleacion base soldable sin fusion del metal base con la MTF 82 como pieza de trabajo, pero tambien se beneficiaran de esto otras aleaciones base soldables sin fusion del metal base y otras piezas de trabajo fundidas.

En algunos componentes, incluso con una fabricacion normal aceptable, el proceso de fundicion puede tener como resultado la formacion de defectos de fundicion (ilustrados esquematicamente mediante el area D; tambien mostrada en la Figura 4). Cada defecto de fundicion tiene tfpicamente un tamano de menos de aproximadamente 25 mm (1 pulgada). Debena apreciarse que de esto se beneficiaran diversos tamanos y ubicaciones de defectos de fundicion. Ademas, de acuerdo con el metodo descrito pueden repararse o reprocesarse diversas aleaciones de base mquel fundido.

Con referencia a la Figura 5, una realizacion no restrictiva descrita de un metodo 200 de reprocesamiento incluye inicialmente la eliminacion del defecto D de fundicion (Figura 4) por ejemplo a traves de mecanizado, rectificado u otra operacion (etapa 202; Figuras 6 y 7). La eliminacion del defecto D de fundicion forma una cavidad C. La eliminacion del defecto D de fundicion puede realizarse para formar una pared W alrededor de la periferia de la cavidad C en un angulo inclinado a espedfico. En un ejemplo, el angulo inclinado puede ser de aproximadamente 30 a 75 grados. Debena apreciarse que la cavidad C puede definir una periferia circular, una periferia rectilmea (Figura 8) u otra periferia.

En otra realizacion no restrictiva descrita, la eliminacion de un defecto de fundicion puede tener como resultado un agujero pasante CH (Figura 8). De nuevo, un angulo inclinado de la pared W que rodea la cavidad C puede definir un angulo inclinado y esta tfpicamente entre aproximadamente 30 y 75 grados.

Un respaldo P tal como una chapa metalica cierra el agujero pasante CH (Figura 8). El espesor del respaldo es tfpicamente de 0,254 a 0,508 mm (0,010 a 0,020 pulgadas) y puede tener aproximadamente un espesor de aproximadamente solo 0,08 mm (0,003 pulgadas) y estar acoplado mecanicamente de manera temporal a la pieza de trabajo por ejemplo mediante una abrazadera. El respaldo P se retira despues del reprocesamiento.

Despues, se utiliza un sistema 300 de deposicion laser de polvo (ilustrado esquematicamente; Figura 9) para depositar una aleacion F de relleno de un polvo de aleacion como puntos discretos S de deposicion laser de polvo en la cavidad C (Figura 10). El polvo metalico puede ser una aleacion con una composicion de igual resistencia que el metal base o una composicion de menor resistencia que el metal base que incluye, pero no se limita a, Hastelloy X, PWA 795, MERL 72, Alloy 625 y otras.

Los procesos de deposicion laser de polvo son metodos con los que se inyecta polvo metalico en el haz convergente de un laser de alta potencia en condiciones atmosfericas controladas. El haz de laser convergente funde la superficie del material objetivo y genera un pequeno conjunto fundido de material base. El polvo suministrado a este mismo punto S es absorbido en el conjunto de masa fundida, generando asf un punto S que puede, por ejemplo, variar desde aproximadamente 0,127 mm hasta 1 mm (0,005 a 0,040 pulgadas) de espesor y desde 0,5 mm hasta 4,1 mm (0,020 a 0,160 pulgadas) de diametro. Un tamano tfpico de punto laser es aproximadamente 0,4 mm (0,016 pulgadas) de espesor y 1,2 mm (0,050 pulgadas) de diametro. El uso del metodo descrito en la presente memoria facilita la deposicion de metal sobre metal base soldable sin fusion del metal base sin agrietamiento debido a la minima energfa laser utilizada. En una realizacion no restrictiva descrita el sistema 300 de deposicion laser de polvo esta montado en un efector terminal automatizado adaptado para dirigir el haz de laser convergente y la inyeccion de polvo metalico en una orientacion conocida en relacion con la superficie de la pieza de trabajo. Debena apreciarse que el efector terminal automatizado, la pieza de trabajo, o ambos pueden inclinarse o ajustarse de otro modo durante el proceso para obtener un angulo de incidencia del laser deseado de manera que la energfa laser pueda ser absorbida eficazmente.

Debena senalarse tambien que el angulo ilustrado en la Figura 6 y la Figura 8 es el angulo inclinado de la pared y no debena confundirse con el angulo de incidencia del laser. El angulo inclinado de la pared puede determinarse sobre la base de los siguientes dos criterios. En primer lugar, el angulo de incidencia del laser debe ser de 30 grados o mas. El angulo de incidencia del laser se define como el angulo entre el haz de laser y la superficie localizada con la que el haz de laser interactua. Cuando el cabezal laser esta situado directamente encima del respaldo P con el movimiento del cabezal laser paralelo al fondo plano del respaldo P como esta ilustrado en la Figura 6 o la Figura 8, el angulo de incidencia del laser es de 90 grados con respecto al fondo plano del respaldo P y el angulo de incidencia del laser en la pared de la cavidad es exactamente el mismo que el angulo inclinado ilustrado en la Figura 6 o la Figura 8. Si el cabezal laser esta inclinado de tal manera que el haz de laser no este exactamente a 90 grados con respecto al fondo plano del respaldo P, el angulo de incidencia del laser sera diferente del angulo ilustrado en la Figura 6 o la Figura 8. Si el angulo de incidencia del laser es menor de 30 grados, puede reflejarse demasiada energfa laser y tener como resultado una falta de fusion debido a que el metal no absorbe suficiente energfa. En segundo lugar, si el angulo inclinado ilustrado en la Figura 6 o la Figura 8 es mayor de 75 grados, el angulo de incidencia del laser sera mayor de 30 grados, lo que es aceptable para lograr depositos de soldadura por laser libres de defectos. Sin embargo, la apertura de la cavidad puede no ser economicamente practica desde un punto de vista del coste del tratamiento de reprocesamiento. Debena senalarse que el angulo de incidencia del laser en el area del fondo plano del respaldo P esta tfpicamente cerca de 90 grados y es aceptable.

La cavidad C se llena con una multitud de capas de una multitud de puntos S de deposicion laser de polvo aplicados con el sistema 300 de deposicion laser de polvo por lo general a temperatura ambiente. En un ejemplo, cada punto S de polvo laser cubre los puntos S de deposicion laser de polvo adyacentes en aproximadamente un 50 %. Es decir, los multiples puntos S de deposicion laser de polvo de cada capa forman una matriz de puntos S de deposicion laser de polvo solapados. Los puntos S de deposicion laser de polvo mas exteriores estan situados al menos parcialmente sobre la pared W. Es decir, el angulo inclinado de la pared W permite que cada capa se solape al menos parcialmente a la pared W y permite que el laser del sistema 300 de deposicion laser de polvo acceda directamente al interior de la cavidad C. Debena apreciarse que el angulo inclinado puede ajustarse al menos parcialmente ajustando el angulo de incidencia del haz de laser en la pieza de trabajo. En una realizacion no restrictiva descrita el sistema 300 de deposicion laser de polvo esta montado en un efector terminal automatizado adaptado para dirigir el haz de laser convergente y la inyeccion de polvo metalico en una orientacion conocida en relacion con la superficie de la pieza de trabajo. Debena apreciarse que el efector terminal automatizado, la pieza de trabajo, o ambos pueden inclinarse o ajustarse de otro modo durante el proceso para obtener un angulo de incidencia del laser deseado, pero, incluso si se cambia el angulo durante el proceso, se requiere un angulo mayor de aproximadamente 30 grados para que la energfa laser sea absorbida eficazmente.

Se aplican progresivamente capas adicionales de puntos S de deposicion laser de polvo para llenar al menos parcialmente la cavidad C (Figura 11). Es decir, aunque cada punto S es en general equivalente, tfpicamente se aplica un mayor numero de puntos de deposicion laser de polvo en cada capa para llenar la cavidad C. Cuando se aplica cada capa subsiguiente de puntos S de deposicion laser de polvo, la altura del cabezal laser puede tambien ajustarse para asegurarse de que la distancia del laser a la capa se mantenga en general constante de manera que la potencia del laser y la cantidad de polvo por punto S se mantengan en general constantes.

La deposicion de puntos laser discretos en lugar de un haz de laser continuo, y la colocacion de cada punto laser facilita el llenado de la cavidad C que puede tener una forma irregular sin necesidad de programar el movimiento del haz de laser para seguir la forma de la cavidad y evita la posibilidad de un agrietamiento a partir de la deposicion de soldadura.

Para adaptarse a los diferentes tamanos de cavidad por llenar, el operador de la maquina laser solo tiene que cambiar el numero de puntos laser depositados. Por ejemplo, un comando para que la maquina laser llene una matriz de 14 por 14 puntos (un total de 196 puntos) llenara una cavidad aproximadamente el doble de grande que la cavidad llenada con una matriz de 10 por 10 puntos (un total de 100 puntos). Para adaptarse a las diferentes geometnas de la cavidad, el operador de la maquina laser necesita solo cambiar el numero de puntos laser en cada direccion. Por ejemplo, la matriz de 10 por 15 puntos llenara una cavidad rectangular con el lado largo aproximadamente del doble de longitud que el lado corto. Debena senalarse que la forma de una cavidad es tfpicamente irregular, no exactamente cuadrada o rectangular. La deposicion de un patron rectangular puede tener como resultado puntos adicionales depositados. Esto es aceptable dado que siempre es posible difuminar la deposicion de metal adicional en la terminacion de la deposicion. El metodo aqrn descrito es muy importante dado que las geometnas de los defectos de fundicion son siempre irregulares. La programacion de un haz de laser para seguir una forma irregular cada vez elevana el coste del proceso de reprocesamiento tanto que se volvena antieconomico.

En una realizacion no restrictiva descrita, cada punto laser esta colocado entre dos puntos de la capa anterior. Con esta manera de colocacion de puntos laser, puede lograrse una altura de acumulacion uniforme y puede evitarse adicionalmente la posible falta de fusion entre dos puntos laser.

En una realizacion no restrictiva descrita espedfica, una cavidad C de una pieza de trabajo de MTF 82 fabricada en una aleacion base B soldable sin fusion del metal base de superaleacion de base mquel fundido policristalina MAR-M 247 se llena con una aleacion F de relleno de PWA 795. Es decir, la aleacion base soldable sin fusion del metal base de la pieza de trabajo es de un material mientras que la aleacion F de relleno es de un material diferente.

Una vez que se ha llenado o se ha llenado al menos parcialmente la cavidad C con multiples capas de los multiples puntos S de deposicion laser de polvo, la aleacion F de relleno puede someterse a un procesamiento (etapa 208) posterior a la soldadura. Los ejemplos de procesamiento posterior a la soldadura incluyen, pero no estan limitados a, un tratamiento termico de solubilizacion mas un tratamiento termico de estabilizacion, un tratamiento termico para relajar esfuerzos residuales, un prensado isostatico en caliente, una relajacion de esfuerzos residuales mediante metodos mecanicos y/u otros.

Si una aplicacion requiere usar en la superficie una aleacion de igual resistencia que el metal base para satisfacer una propiedad de material requerida, opcionalmente puede aplicarse al menos parcialmente dentro de la cavidad C y sobre la aleacion F de relleno (etapa 206; Figura 12) una capa opcional de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base. Es decir, la aleacion base B soldable sin fusion del metal base de la pieza de trabajo se utiliza para cubrir o tapar la cavidad C que esta llena principalmente de la aleacion F de relleno. En este ejemplo, la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base es MAR-M 247 que se deposita por electroerosion para llenar completamente la cavidad C. En este ejemplo, la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base puede tener un espesor de aproximadamente 0,25 mm (0,010 pulgadas). Debena apreciarse que la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base no es siempre necesaria.

La deposicion por electroerosion puede denominarse tambien “endurecimiento por descargas electricas”, “temple por electroerosion” o “aleacion por electroerosion”. Debena apreciarse que pueden utilizarse otras tecnicas dado que, ya que solo se aplica una tapa relativamente delgada de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base, aun se utiliza facilmente una tecnica relativamente lenta. Es decir, una tecnica que de otro modo podna ser demasiado lenta y cara para llenar toda la cavidad C, se utiliza facilmente para formar la tapa delgada de aleacion base B soldable sin fusion del metal base.

Despues, la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base BC puede adaptarse a la pieza de trabajo para formar un perfil deseado (etapa 210; Figura 13). Es decir, la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base tiene como resultado una superficie continua de la aleacion base B comun soldable sin fusion del metal base sobre la cavidad C.

Finalmente, dado que la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base proporciona la superficie contigua, la pieza de trabajo se reviste facilmente con un revestimiento T (Figura 14). Es decir, la tapa de aleacion base BC soldable sin fusion del metal base es totalmente compatible con una barrera de oxidacion, termica u otro revestimiento T adaptado a la aleacion base BC soldable sin fusion del metal base de tal manera que se obtiene todo el beneficio de esto.

Con referencia a la Figura 15, en otra realizacion no restrictiva descrita, la eliminacion del defecto de fundicion puede tener como resultado el agujero pasante CH (Figura 8) en el que se realiza un metodo (400) de union periferica entre las etapas 202 y 204 (Figura 5) para minimizar o evitar toda separacion localizada entre el respaldo P y la pared W durante la deposicion de puntos laser debido a la contraccion de la soldadura. (Figura 8).

El respaldo P puede ser de un material de mquel puro o de una aleacion de base mquel. El espesor del respaldo P en esta realizacion no restrictiva descrita esta entre aproximadamente 0,254 y 0,508 mm (0,010 - 0,020 pulgadas). Mas espedficamente, para un tamano de abertura de los defectos de aproximadamente 6,35 mm (0,25 pulgadas) y menores, puede preferirse un respaldo P de aproximadamente 0,254 mm (0,010 pulgadas) de espesor, mientras que para defectos de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pulgadas) o mayores, puede preferirse un respaldo P de aproximadamente 0,0508 mm (0,020 pulgadas) para, por ejemplo, facilitar el control termico. Como alternativa, debena apreciarse que el respaldo P puede tener un espesor mayor de 0,508 mm (0,020 pulgadas) siempre que se mantenga un contacto mtimo con la pieza fundida en la periferia del defecto.

El respaldo P se procesa posteriormente para proporcionar una rugosidad de superficie deseada por ejemplo a traves de chorro de arena, lijado u otra preparacion de superficie para proporcionar una superficie reflectante apropiada para el laser (etapa 402; Figura 15). Un fin de proporcionar una rugosidad de superficie deseada es evitar que el respaldo P absorba menos energfa del haz de laser debido a una reflexion del haz de laser que pueda tener como resultado una falta de fusion entre el respaldo P y la pared W. En esta realizacion no restrictiva descrita la rugosidad de superficie del respaldo P es de al menos aproximadamente 0,003 mm (125 micropulgadas). Una rugosidad de superficie de aproximadamente 0,003 mm (125 micropulgadas) es tipicamente aproximadamente igual a la rugosidad de superficie de la pared W a partir de la eliminacion del defecto de fundicion (etapa 202; Figura 5) o es suficiente para no causar una absorcion de energfa laser notablemente diferente entre el respaldo y la pared de la cavidad.

Posteriormente a la eliminacion del defecto de fundicion (etapa 202; Figura 5), el respaldo P con la superficie preparada se acopla mecanicamente de manera temporal a la pieza de trabajo (etapa 404; Figura 15). El angulo inclinado de la pared W que rodea la cavidad C puede definir un angulo inclinado dentro de aproximadamente 30 a 75 grados mientras el respaldo P cierra el agujero pasante CH (Figura 8).

Despues, el sistema 300 de deposicion laser de polvo (ilustrado esquematicamente; Figura 9) se utiliza para depositar la aleacion F de relleno de un polvo de aleacion como puntos discretos S de deposicion laser de polvo situados alrededor de la periferia de la cavidad C para unir el respaldo P a la pared W (etapa 406; Figura 15). Los puntos discretos S de deposicion laser de polvo estan centrados cada uno a lo largo de la superficie I de contacto entre el respaldo P con la pared W con el solapamiento de punto deseado. Es decir, los puntos discretos S de deposicion laser de polvo se forman para definir en primer lugar una periferia completa alrededor de la cavidad C Figura 16). Debena apreciarse que la periferia, aunque se ha ilustrado con una geometna concreta, puede tener diversas geometnas.

La union completa en la periferia alrededor de la cavidad C asegura un contacto mtimo entre el respaldo P y la pared W para minimizar o eliminar toda separacion localizada entre el respaldo P y la pared W durante la deposicion subsiguiente de puntos laser debido a la deformacion termica y facilitar un reprocesamiento libre de grietas de la soldadura.

El metodo reduce el tiempo de reparacion tfpico de varias horas a solamente unos minutos. Esto reduce el coste total para fundir componentes de aleacion de base mquel gamma prima alta tales como la superaleacion de base mquel fundido policristalina MAR-M 247 y la reparacion y nueva fabricacion de otras piezas fundidas de aleacion de mquel.

El uso de los terminos “un” y “una” y “el” y “la” y referencias similares en el contexto de la descripcion (especialmente en el contexto de las reivindicaciones siguientes) debe interpretarse que incluye tanto el singular como el plural, a no ser que se indique lo contrario en la presente memoria o que lo contradiga espedficamente el contexto. El calificativo “aproximadamente” utilizado en conexion con una cantidad incluye el valor indicado y tiene el significado dictado por el contexto (por ejemplo, incluye el grado de error asociado con la medicion de la cantidad concreta). Todos los intervalos descritos en la presente memoria incluyen los puntos finales, y los puntos finales pueden combinarse independientemente entre sf Debena apreciarse que los terminos posicionales relativos tales como “adelante”, “atras”, “superior”, “inferior”, “encima”, “debajo” y similares son con referencia a la posicion de funcionamiento normal del vedculo y no debenan considerarse restrictivos de otra manera.

Aunque las diferentes realizaciones no restrictivas tienen componentes espedficos ilustrados, las realizaciones de esta invencion no estan limitadas a esas combinaciones concretas. Es posible utilizar algunos de los componentes o caractensticas de cualquiera de las realizaciones no restrictivas en combinacion con caractensticas o componentes de cualquiera de las otras realizaciones no restrictivas.

Debena apreciarse que los numeros de referencia iguales identifican elementos correspondientes o similares en los diversos dibujos. Debena apreciarse tambien que aunque en la realizacion ilustrada se describe una disposicion concreta de componentes, se beneficiaran de esto otras disposiciones.

Aunque se muestran, describen y reivindican secuencias concretas de etapas, debena entenderse que las etapas pueden realizarse en cualquier orden, separarse o combinarse a no ser que se indique lo contrario y seguiran beneficiandose de la presente descripcion.

La descripcion anterior es ejemplar, mas que estar definida por las limitaciones que presenta. En la presente memoria se describen diversas realizaciones no restrictivas, pero el tecnico medio en la materia reconocera que a la luz de las ensenanzas anteriores diversas modificaciones y variaciones estaran incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, debe entenderse que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la descripcion puede practicarse de otro modo que el espedficamente descrito. Por este motivo las reivindicaciones adjuntas debenan estudiarse para determinar el alcance y el contenido reales.realizaciones no restrictivas en combinacion con caractensticas o componentes de cualquiera de las otras realizaciones no restrictivas.

La descripcion anterior es ejemplar, mas que estar definida por las limitaciones que presenta. En la presente memoria se describen diversas realizaciones no restrictivas, pero el tecnico medio en la materia reconocera que a la luz de las ensenanzas anteriores diversas modificaciones y variaciones estaran incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, debe entenderse que dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la descripcion puede practicarse de otro modo que el espedficamente descrito. Por este motivo las reivindicaciones adjuntas debenan estudiarse para determinar el alcance y el contenido reales.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un metodo (200) para reprocesar un componente, que comprende:

eliminar un defecto (D) de un componente fabricado en una aleacion base (B) soldable sin fusion del metal base

para formar una cavidad (C) que tiene como resultado un agujero pasante (CH);

sellar el agujero pasante (CH) con un respaldo (P); y

llenar al menos parcialmente la cavidad (C) con una aleacion (F) de relleno,

caracterizado por que el llenado al menos parcial de la cavidad (C) con la aleacion (F) de relleno comprende llenar al

menos parcialmente la cavidad (C) con multiples capas de multiples puntos (S) de deposicion laser de polvo, cada

uno de los puntos (S) de deposicion laser de polvo formado por la aleacion (F) de relleno,

incluyendo una primera capa de las multiples capas un penmetro de los multiples puntos (S) de deposicion laser de

polvo que esta solapado a una pared (W) de la cavidad (C) y al respaldo (P),

formando la primera capa de las multiples capas un penmetro completo alrededor de una superficie de contacto

entre el respaldo (P) y la pared (W).

2. El metodo (200) segun la reivindicacion 1, en donde la aleacion (F) de relleno es un material en polvo soldable por

fusion.

3. El metodo (200) segun la reivindicacion 2, en donde la aleacion base (B) soldable sin fusion del metal base es una

aleacion de base mquel gamma prima alta.

4. El metodo (200) segun cualquier reivindicacion precedente, en donde el penmetro completo se forma antes de

cualquier otra capa.

5. El metodo (200) segun cualquier reivindicacion precedente, que ademas comprende formar una rugosidad de

superficie deseada en el respaldo (P).

6. El metodo (200) segun cualquier reivindicacion precedente, que ademas comprende sellar por completo el

respaldo (P) a lo largo de la pared (W) de la cavidad (C) y el respaldo (P).

7. El metodo (200) segun cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en donde la rugosidad de superficie deseada en el

respaldo (P) proporciona una absorcion de energfa laser aproximadamente igual entre el respaldo (P) y la pared (W).

8. El metodo (200) segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la rugosidad de superficie deseada en el

respaldo (P) es de al menos 0,003 mm (125 micropulgadas).

9. El metodo (200) segun cualquier reivindicacion precedente, en donde el respaldo (P) esta entre 0,254 y 0,508 mm

(0,010 - 0,020 pulgadas).

10. Un componente fundido para un motor (20) de turbina de gas que comprende un componente fundido fabricado

en una aleacion base (B) soldable sin fusion del metal base con una cavidad (C) que tiene como resultado un

agujero pasante (CH) que tiene una pared (W),

caracterizado por un llenado al menos parcial de la cavidad (C) con multiples capas de multiples puntos (S) de

deposicion laser de polvo, cada uno de los puntos (S) de deposicion laser de polvo formado por una aleacion (F) de

relleno,

incluyendo al menos una capa de las multiples capas un penmetro de los multiples puntos (S) de deposicion laser de polvo que esta solapado a una pared (W) de la cavidad (C) y a un respaldo removible (P),

y formando la primera capa de las multiples capas un penmetro completo alrededor de una superficie de contacto entre el respaldo removible (P) y la pared (W).

11. El componente fundido segun la reivindicacion 10, en donde la aleacion base (B) soldable sin fusion del metal base es una aleacion de base rnquel gamma prima alta.

12. El metodo (200) o componente fundido segun cualquier reivindicacion precedente, en donde cada punto (s) en una capa esta situado entre dos puntos (s) de una capa anterior.