ES2890432T3 - Tratamiento químico de piezas fabricadas por adición - Google Patents

Abstract

Método de tratamiento químico de una cavidad interna (10) de una pieza de metal (1) fabricada por adición (AM), donde el método comprende: proporcionar una pieza metálica AM con una cavidad interna; proporcionar al menos un primer conector (9) en conexión fluida con la cavidad interna; fluido de una solución de pulido químico a través del primer conector y la cavidad interna para procesar la cavidad interna a un acabado deseado, caracterizado por el hecho de que la pieza se sumerge en un baño (30) durante el fluido de la solución de pulido químico a través de la cavidad interna.

Description

DESCRIPCIÓN

Tratamiento químico de piezas fabricadas por adición

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere al procesamiento y acabado de piezas metálicas fabricadas por adición (AM) tales como piezas impresas en 3-D y similares. En particular, se refiere al procesamiento químico de cavidades internas de dichas piezas.

Estado de la técnica

[0002] Las piezas metálicas fabricadas por adición (AM) se diseñan y fabrican a menudo con cavidades internas complejas (es decir, vías de paso, agujeros ciegos, etc.) con geometrías críticas, a veces con áreas seccionales transversales inferiores a 1 mm2. Algunos ejemplos de tales piezas de trabajo incluyen, pero de forma no limitativa: boquillas de combustible de motores a reacción, boquillas, atomizadores, hélices, propulsores, ensamblajes de rotor, aletas de turbina, colectores de escape, tubos de escape, difusores de gas, colectores de flujo, colectores de válvula de flujo, pasos de serpentina estacionarios, intercambiadores térmicos, codos de tubería, tuberías de bobina y mandriles. Estas cavidades internas, con agujeros ciegos, a menudo tienen restos metálicos, tales como la acumulación de polvo parcialmente derretido/sinterizado, polvo suelto y similares del proceso de construcción. Los restos metálicos en estas cavidades internas pueden causar atasco de las cavidades, arruinando el propósito previsto de la cavidad. O la presencia de los restos metálicos puede disminuir la funcionalidad prevista de la cavidad. Estos restos metálicos internos se deben eliminar para mejorar la biocompatibilidad, dinámica de fluidos y mecánica de fluidos y/o otras propiedades funcionales de la cavidad.

[0003] La rugosidad de la superficie de las cavidades internas AM a menudo se tiene que reducir para cumplir con las funciones previstas. Los métodos de acabado mecánico tal como el esmerilado abrasivo, el mecanizado de flujo abrasivo, el acabado abrasivo magnético interno, el mecanizado de lecho fluido y similares no pueden reducir siempre con éxito la rugosidad de la superficie de las cavidades internas. Y estas técnicas mecánicas pueden traer como consecuencia que queden restos residuales dentro de las cavidades que requieran la posterior eliminación.

[0004] Las partes AM a menudo tienen variaciones significativas en los niveles de rugosidad de la superficie y las cantidades de restos de metal presentes de una pieza a otra incluso si se fabrican con los mismos parámetros de construcción y en la misma máquina. Estas variaciones deben tenerse en cuenta al diseñar el proceso de acabado para asegurar que se consiga el resultado deseado. Se debe verificar la reducción deseada de la rugosidad de la superficie requerida y/o la eliminación completa de los restos de metal para asegurar que la pieza es apta para el uso. Verificaciones después del tratamiento pueden resultar en la necesidad de repetir el procesamiento de una pieza o piezas, lo que es un resultado no deseable. Confiar en la evaluación previa de cada pieza también es excesivamente laborioso.

[0005] A menudo el proceso de fabricación y diseño AM requiere el uso de estructuras temporales de soporte para que sea factible la pieza fabricación. Estas estructuras de soporte temporal se eliminan como parte de la condición final de la pieza. El diseñador debe limitar el uso de las estructuras de soporte a ubicaciones donde se pueden usar las técnicas convencionales para eliminarlas, tales como el mecanizado abrasivo. Esta es una limitación no deseable cuando se diseñan cavidades internas complejas, contorneadas y/o superficies con cavidades.

[0006] De forma similar, el diseño y fabricación de piezas AM con cavidades internas se pueden hacer de manera que las dimensiones de la cavidad interna se infradimensionan intencionadamente de manera que el mecanizado posterior de la presente invención no solo retira los restos metálicos y estructuras de soporte temporal, sino que consigue las dimensiones internas deseadas.

[0007] Esta invención consigue la retirada de restos de metal, la reducción de la rugosidad de la superficie, y la retirada de estructuras temporales de soporte de las cavidades internas y estructuras de soporte de las superficies con cavidades.

Resumen de problemas

[0008] En resumen, las piezas y procesos de AM existentes muestran varios problemas que pueden incluir uno o más de los siguientes:

1. Las superficies de las cavidades internas tienen una textura de superficie rugosa y se revisten con polvo suelto y polvo de metal parcialmente derretido/sinterizado fijado a la superficie.

2. Durante el proceso de construcción, a menudo se usan estructuras temporales de soporte en cavidades internas y superficies con cavidad que tienen una sección transversal mayor de 3 mm para aumentar la transferencia de calor y estabilidad mecánica. Estos soportes deben ser retirados después de la impresión, lo que es difícil o imposible con las técnicas mecánicas tradicionales cuando las cavidades son estrechas y/o sigue un recorrido tortuoso.

3. El acabado de superficie tiene que ser uniforme sobre toda la superficie de la cavidad interna, y los soportes tiene que retirarse por completo.

4. El área seccional-transversal de las cavidades internas puede ser muy pequeño, incluso a veces menos de 1 mm2.

5. Las cavidades interiores de una pieza construida en AM puede seguir un recorrido tortuoso.

6. Consecuentemente, las superficies interiores de las cavidades a menudo no se pueden alcanzar con herramientas de mecánica de mecanizado.

1. Forzar abrasivos a través de la cavidad interna, tal como con mecanizado de flujo abrasivo, puede resultar en la materia prima no uniforme y la retirada de soportes temporales, y por lo tanto un acabado de superficie pobre, debido a la desviación de un recorrido lineal a través de la cavidad. El uso de técnicas de mecanizado abrasivo puede traer como consecuencia también restos residuales en la cavidad interna que requiere una limpieza posterior.

2. El proceso de eliminación de materia prima debe ser controlable, medible y repetible.

[0009] Sistemas existentes para de tratamiento de cavidades internas se describen en las patentes WO 90/05039; US6,575,817 y US 2008/087540.

Resumen de la invención

[0010] Según la presente invención, se describe un método de acabado superficial de las superficies interiores de la cavidad, y de retirada de restos de metal y de retirada de estructuras temporales de soporte, para piezas AM utilizando pulido químico y que tiene las características según la reivindicación 1. Este método permite conseguir varios de los objetivos identificados anteriormente y supera al menos algunos de los problemas subrayados. Un aparato para realizar el procesamiento químico de una cavidad interna de una pieza metálica fabricada por adición (Am ) se define en la reivindicación 15.

[0011] Sin embargo, se puede notar que la tecnología tiene también desafíos. En particular, la química de pulido químico es muy corrosiva, y algunas veces el proceso tiene que llevarse a cabo a una temperatura elevada. No es fácil inspeccionar las cavidades pequeñas y tortuosas, lo que convierte en muy desafiante la supervisión y vigilancia del grado de acabado. A menudo ocurre desarrollo de gas durante el proceso de pulido de sustancia química. Las burbujas de gas retenidas evitan que el producto químico de pulido entre en contacto con todas las superficies internas.

[0012] También debe observarse que sencillamente la inmersión de la pieza en una solución de pulido químico no dará resultado, puesto que habrá espacios muertos en las cavidades internas, y las burbujas de gas desarrolladas evitarán contacto de sustancia química uniforme. Además, la concentración química y la temperatura variarán en toda la cavidad, dando como resultado la retirada de materia prima no uniforme.

[0013] Varios de los problemas abordados por la presente invención se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Las fórmulas de pulido químico son muy corrosivas y plantean graves problemas de salud, seguridad y medio ambiente (HS&E); estos problemas deben ser mitigados.

2. La solución de pulido químico y la pieza se deben mantener a una temperatura esencialmente constante a través de toda la cavidad interna todo el tiempo.

3. Se deben eliminar las burbujas de gas retenido.

4. La concentración química debe permanecer esencialmente uniforme en toda la cavidad.

5. Se necesita un método rutinario para calcular la retirada de materia prima, la retirada de la estructura temporal de soporte, y/o para asegurar que se retiren los restos metálicos y se obtenga la aspereza superficial requerida.6

6. Un método de supervisión de la tasa de retirada de materia prima, la retirada de estructura de soporte temporal, y/o asegurar que los restos metálicos sean completamente eliminados mientras está el proceso requiere lo siguiente:

a. Reducir o eliminar verificaciones de calidad de posttratamiento que, si fallan, requerirían un reprocesamiento (lo que conduce a ineficiencia o procesamiento).

b. Tener en cuenta la variabilidad en la aspereza de la superficie, el tamaño del soporte temporal, y la cantidad o residuos metálicos presentes que son inherentes a las piezas AM, reduciendo así o eliminando las inspecciones previas al tratamiento (conduciendo a la eficiencia del tratamiento).

7. Un método de fabricación de una conexión de tubería sin fugas que transporta la sustancia química activa a través de las aberturas de entrada y salida de la cavidad de la pieza.

8. Un método en el que el diseño y fabricación de las cavidades internas AM se infradimensionan de manera que el proceso inventivo posterior retirará los restos de metal, retirará las estructuras de soporte temporal y aumentará las dimensiones internas a las dimensiones finales deseadas.

Breve descripción de los dibujos

[0014] La presente invención se discutirá con más detalle a continuación, con referencia a los dibujos anexos, donde:

Fig. 1A y Fig. 1B ilustran esquemáticamente la fijación de un conector a una cavidad en una pieza según un aspecto de la presente invención;

Fig. 2A y 2B ilustran en vista en planta y lateral una primera forma de realización de una conexión a una cavidad con una forma irregular;

Fig. 2C y 2D ilustran en vista en planta y lateral una segunda forma de realización de una conexión a una cavidad que tiene una forma irregular;

Fig. 3 ilustra esquemáticamente una conexión a una cavidad de agujero ciego según una forma de realización adicional de la invención;

Fig. 4 ilustra esquemáticamente un baño de tampón calentado donde se puede realizar la invención; y

Fig. 5 ilustra esquemáticamente un aparato para realizar la invención.

Descripción de las formas de realización ilustradas:

[0015]

1. Esta invención se refiere al pulido químico de todos los metales incluyendo pero sin limitarse a titanio, Ti-6V-4AI, aleaciones a base de níquel tal como Inconel, aceros inoxidables, cromo de cobalto, aleaciones de Scalmalloy®.

2. Las soluciones de pulido químico para las diferentes aleaciones enumeradas anteriormente se pueden encontrar en la literatura, incluyendo: Voort. G F Vander 1999 Appendix G, Chemical Polishing Solutions Metallography Principles and Practice (ASM International) pp 552-61; and William T. Harris, 1976 Fresado químico: Tecnología de corte de materiales mediante el grabado (Oxford Series on Advanced Manufacturing). Por supuesto que la invención no se limita a las formulaciones publicadas. Ejemplos de otra posible solución de pulido químico por aleación que se puede usar, pero sin limitar son los siguientes:

Aluminio: 60 mL H2SO4 (96%) / 30 mL H3PO4 (85%) / 10 mL HNO3 (65%) / a 85 °C

Acero inoxidable: [% por peso]: [30%] HCI (35%) / [40%] H2SO4 (96%) / [5.5%] tetracloruro de titanio / 0.5% HNO3 (65%) [opcional] / agua BAL / a 70-80 °C níquel: {% por vol }: {30%} HNO3 (65%) / {10%} H2SO4 (96%) / {10%} H3PO4 (85%) / {50%} ácido acético (glacial) / a 85-95 °C

Inconel: solución A => 30 g CuC^/ 500 mL de HCI (35%) / 1000 mL H2O

Solución B => 60 mL ácido acético / 40 mL HNO3 (65%) / 0.5 mL de HCI

*Bombear primero la solución A seguida de la solución B.

Titanio: [% por vol] {50%} HNO3 (65%) / {50%} HF (50%)

3. En la mayoría de los casos, es vital que las conexiones a los puertos de las cavidades internas se ajusten a su forma y tamaño. De otro modo, surgirá una erosión o acabado inadecuado. Esto puede no ser aplicable cuando las aberturas son no críticas. En determinados casos, se pueden fabricar aberturas temporales como parte del proceso AM y se pueden retirar una vez se ha completado el procesamiento de la cavidad interna. Si esto no es posible o no deseable, las aberturas se pueden añadir a la pieza por los métodos siguientes:

a) si las aberturas de cavidad son cilíndricas, la conexión a la pieza se puede hacer de la siguiente manera: i. Fig 1A muestra una pieza 1 con una abertura de cavidad 2, un objeto de alambre o alineamiento 3, una tubería corta 4 (alineada con la cavidad por alambre 3), un accesorio de tubo genérico 5 (alineado también con la cavidad por alambre 3), y una sustancia sellante 6 (fijación de todo el sistema de tuberías y accesorios a la pieza 1). ii. Un cable u otro objeto de alineación cilíndrico 3 con un diámetro exterior que se aproxima al diámetro interno de la cavidad se inserta en la abertura de cavidad 2.

iii. La tubería 4 con un diámetro interno que se aproxima mucho al de la cavidad se utiliza para incluir el objeto de alineación 3.

iv. Un cuerpo de ajuste genérico 5 se inserta rodeando la tubería 4 y el cable 3.

v. Caucho de silicona u otro sellador 6 se moldea contra el cuerpo de ajuste 5 y la pieza 1 para fijar la tubería a la abertura de la cavidad 2 y la pieza 1.

vi. Tras el secado, se retira el cable insertado u otro objeto 3 (Fig. 1B).

vii. Una tuerca apropiada 7 que se ajusta a la tubería apropiada 8 se conecta con la unión genérica de cuerpo de ajuste 5.

viii. La tubería 8 y 4 es lo bastante larga como para hacer contacto directo y presionar fuertemente una contra la otra.

ix. La solución de pulido químico se bombea F a través de tubería 8 en la cavidad de abertura 2.

b) si las aberturas de la cavidad tienen una forma irregular, la conexión a la pieza se puede hacer de la siguiente manera:

i. Fig. 2A es una vista en planta de la pieza 1 con el accesorio de conexión 9 hecho para ajustar en la cavidad de abertura 10 con una forma irregular. Fig. 2B es una vista lateral de una sección transversal a través de la pieza 1. ii. El accesorio de conexión 9 se puede adaptar haciéndolo por impresión 3D, o cualquier otro mecanizado o proceso de moldeo, de manera que se ajusta exactamente a la forma de la abertura irregular 10 en la pieza 1. Las dimensiones se pueden basar en el modelo CAD usado para la pieza.

iii. El ajuste de conexión 9 tiene una extensión de alineación 11 en su base que encaja en la abertura de cavidad. iv. La extensión de alineación 11 está hecha de un polímero soluble de manera que hay una extensión más allá de la base del accesorio que encaja en la abertura para asegurar la alineación correcta en la cavidad 10. v. La extensión de alineación 11 se inserta en la abertura y el accesorio de abertura de conexión 9 se pega con un compuesto de sellado 12 a la pieza 1.

vi. Después de que el accesorio de conexión 9 está fijado firmemente a la pieza 1, el polímero soluble interior de la extensión de alineación 11 se disuelve con un solvente adecuado.

vii. El accesorio de conexión 9 se fabrica con un accesorio adecuado en su extremo superior de modo que se puede conectar fácilmente a un accesorio de tuerca con un tubo que suministrará la solución de pulido químico, tal como el accesorio 7 y tubería 8 presentados en la Fig 1B.

viii. En las Figuras 2C y 2D, se muestra una disposición de conexión más compleja en vistas similares a las de las Figs 2A y 2B. La disposición de conexión se puede construir para formar una correa o envoltura 13 alrededor de la pieza 1 para asegurar el accesorio de conexión 9 al sistema de tubería 8. La envoltura 13 se puede fijar con un clip 14, o cualquier otra especie de sistema de fijación. El accesorio de conexión 9 puede formar una sola pieza con la envoltura 13 o se puede conectar a la misma por medios mecánicos o por soldadura, adhesivos o similar.

c) si la abertura de la cavidad es una (cavidad) de agujero ciego, la conexión a la pieza se puede hacer de la siguiente manera:

i. Fig. 3 es un dibujo que muestra una cavidad del agujero ciego 15 en la pieza 1, con el accesorio de conexión 16 hecho para ajustarse a la abertura de la cavidad del agujero ciego 15.

ii. El accesorio de conexión 16 se puede fabricar a medida por impresión 3D, o cualquier otro proceso de mecanizado o de moldeado, de manera que se ajusta exactamente a la forma y dimensiones de la cavidad del agujero ciego 15 basada en el modelo CAD.

iii. El accesorio de conexión 16 conecta una configuración de tubo-en-tubo en la que el tubo interior 17 (usado como la entrada por que se introduce la solución de pulido químico) es un tubo lo bastante pequeño como para ajustarse al interior de la cavidad del agujero ciego 15, alcanzando el fondo del espacio y dejando suficiente espacio con respecto al tubo externo 18 (usado como la salida por la que la solución de pulido químico será bombeada hacia afuera) para que la solución de pulido químico fluya libremente F.

iv. El accesorio de conexión 16 se adhiere con un compuesto de sellado 19 a la pieza 1.

v. El accesorio de conexión 16 se puede fabricar de un accesorio adecuado en su extremo superior de modo que se puede conectar fácilmente a un accesorio de tuerca 20 con el tubo externo 18, que se conectará a la cámara de aire 17 que suministrará la solución de pulido químico.

vi. Un accesorio de conexión más complejo se puede construir para formar una correa o una envoltura 21 alrededor de la pieza 1 para asegurar las conexiones 16 a la cavidad del agujero ciego 15. La envoltura o correa 21 se puede fijar también con un clip, o cualquier otra especie de sistema de fijación, tal como el clip 14 presentado en la Fig. 2D.

Nota: Esta configuración de tubo en tubo para cavidades ciegas se aplica también a las configuraciones de conexión descritas en el ejemplo a (Fig. 1) y ejemplo b (figura 2) de esta sección, o cualesquiera modificaciones secundarias de las mismas.

4. La pieza 1 con sus accesorios 5 y tubos unidos 8, se sumerge en un baño de tampón calentado 30 como se muestra en la Fig. 4. El baño de tampón 30 se mantiene aproximadamente a la misma temperatura que la de la solución de pulido químico calentando y agitando la placa 32. Preferentemente, la solución del baño de tampón 30 tiene un pH cercano a 7, pero esto dependerá del material de la pieza. Los indicadores y sales del tampón serán elegidos en correspondencia. Este baño tiene dos características importantes: primero, mantendrá constante la temperatura del sistema y tamponará cualquier cambio en la temperatura durante el proceso; y en segundo lugar, cualquier fallo en el sistema de bombeo en que la solución de pulido corrosiva y peligrosa se sale hacia fuera, será neutralizada y percibida inmediatamente.

5. Se puede añadir al baño un indicador de ácido/base. Se usa para detectar fugas en las conexiones y para asegurar que el baño está neutralizando la química de pulido. En una configuración más complicada, el baño también se puede equipar con varios detectores químicos para detectar fugas, tal como sensores de pH, electrodos selectivos iónicos, etc.

6. Una vez que la temperatura de la pieza 1 está equilibrada con la temperatura del baño del tampón 30, la solución química para el pulido se puede bombear F desde un baño de solución de pulido químico 34 a través de la tubería de entrada usando una bomba 36 y aparato como se muestra en la Fig. 5.

7. La bomba 36 puede ser una bomba de flujo volumétrico constante tal como el proporcionado por una bomba de pistón.

8. La tubería de salida se puede sumergir en un baño secundario 38 para capturar el efluente, haciéndolo inocuo por dilución y/o neutralización. Como un método de alternativa el efluente se puede recircular al baño de solución 34 que usa una válvula 42 para controlar la recirculación.

9. La tasa de bombeo se ajusta preferiblemente a un flujo volumétrico suficientemente alto de manera que no se recoge gas en la cavidad y las paredes interiores de la cavidad se cubren uniformemente de química que tiene esencialmente la misma concentración y temperatura en toda la cavidad.

10. La solución de pulido químico en el baño de solución 34 se mantiene a una temperatura constante para esa solución específica de pulido de tratamiento (variará dependiendo de la aleación). Esto puede requerir calentamiento de la solución o alternativamente enfriamiento a temperaturas pordebajo de la temperatura ambiental usando una placa de calentamiento y agitación 40.

11. Si se usa una bomba de flujo volumétrico constante 36, el grado de acabado se puede detectar por medición de determinados parámetros de flujo. Puesto que el polvo parcialmente derretido del proceso AM y las cavidades de soporte se retirará más rápidamente que una superficie lisa, la tasa de cambio de los parámetros cambiará en una tasa más rápida inicialmente, pero se reducirá después drásticamente cuando se retira el polvo parcialmente derretido y/o suelto y/o las estructuras de soporte. Hay varios métodos de supervisar esto, pero no se limitan a:

a) medición de la presión diferencial entre los sensores de presión de uso de entrada y salida 44, 46.

b) medición del caudal a través de la cavidad.

c) medición de la concentración de los componentes de la solución de pulido químico, o los componentes disueltos de la aleación, en la salida.

12. El grado de acabado puede también determinarse con el uso de inspección directa no destructiva, pero está limitado a:

a) boroscopio

b) inspección por TAC de rayos X en 3D

c) Imágenes por ultrasonidos

Métodos de determinación del proceso:

[0016]

Método I

1. Suponer que la textura de superficie de las superficies interiores no es mayor del doble de la de la superficie externa, por ejemplo, la Sdr (relación de área interfacial desarrollada) del interior frente al exterior. Puede ser mayor que el exterior, dependiendo del tamaño de las estructuras de los soportes y de la cavidad. Para cavidades mayores de aproximadamente 3 mm, su "techo" pueden tener más polvo parcialmente derretido y la cavidad también puede tener estructuras de soporte.

2. Las áreas de la superficie nominal interior y exterior son conocidas del modelo 3D.

3. Determinar experimentalmente la cantidad de materia prima retirada por volumen de solución de pulido. Esto se puede hacer por:

a. Obtener una muestra de prueba hecha por el mismo proceso AM por ejemplo, rectángulo de 20 mm x 20 mm x 5 mm

b. Hacer una solución química de pulido con una concentración cercana a una formulación que no funcione (esto variará por solución de pulido químico)

c. Colocar 50 mL de esta solución de pulido químico en un vaso de teflón y ponerlo a la temperatura de trabajo específica para esa solución de pulido químico.

d. Sumergir la muestra de ensayo en el vaso de solución de pulido hasta que la química se agote.

e. Medir la cantidad de materia prima retirada.

f. Si se necesita retirar más materia prima para lograr el acabado de superficie, repetir el proceso con la muestra hasta que se agotan otros 50 mL de química fresca.

g. Repetir como sea necesario hasta que se haya alcanzado el máximo acabado.

h. A partir de esta configuración experimental sencilla se puede calcular la retirada de materia prima / área/volumen de unidad de química.

i. Conociendo el área de superficie de la cavidad, se puede calcular fácilmente el volumen de química de pulido requerido para acabar la cavidad.

4. Hacer juntas herméticas en las aberturas a la cavidad con la tubería.

5. Sumergir la pieza en un baño líquido con conexiones de tubería a las aberturas y dejar que la temperatura de la pieza se equilibre con el baño.

6. Recircular el volumen calculado de la química de pulido en su temperatura de trabajo a través de la cavidad con una tasa suficientemente alta de modo que la formación de burbujas no sea un problema.

7. Recircular la química hasta que se agote.

Método II

1. Obtener una muestra de prueba hecha por el mismo proceso AM. Por ejemplo, un rectángulo de 20 mm x 20 mm x 5 mm.

2. Bañar la muestra de ensayo en un volumen de química de pulido lo suficientemente grande de manera que su concentración y temperatura permanezcan esencialmente constantes.

3. Medir el tiempo necesario para alcanzar el acabado de superficie requerido.

4. Ahora, bombear la solución a través de la cavidad usando el mismo procedimiento que en el método I una a dos veces (teniendo en cuenta la eliminación de las estructuras de soporte en el interior de la cavidad) la duración para el acabado de la muestra de ensayo en el paso 1.

5. Si el tamaño de cavidad es menor que 3 mm, el interior de la cavidad debería acabarse en el mismo tiempo que el medido en la fase 3.

6. Si la cavidad es mayor que 3 mm, entonces la cavidad tendrá más polvo parcialmente derretido en la estructura del techo y soporte. Por lo tanto, resulta aconsejable procesar la pieza dos veces el tiempo medido en la fase 3. Método III

1. El polvo parcialmente derretido/sinterizado y/o estructuras de soporte temporal en una cavidad aumentan la caída de presión a través de la cavidad cuando la química se bombea a través de la misma.

2. Cuando la química se bombea a su través, aumentará el caudal y se reducirá la caída de presión durante el acabado cuando se retiran el polvo parcialmente derretido y las estructuras de soporte.

3. La tasa de cambio se elimina en caída de presión o caudal se ralentizará abajo después de que se ha retirado el polvo parcialmente derretido.

4. La presión o caudal se puede medir con un transductor de presión en la entrada y un caudalímetro, respectivamente. También es posible medir la presión diferencial en la entrada y salida con un transductor de presión diferencial.

5. Una bomba de flujo constante bombea la química a través de la cavidad.

6. El proceso se detiene cuando la tasa de cambio baja significativamente.

Método IV

1. El resto metálico se disolverá en la cavidad interna cuando la química de pulido se bombea a su través.

2. Cuando la química de pulido se bombea a su través, la concentración de la aleación disuelta y sus subproductos aumentarán cuando se retiran el polvo parcialmente derretido y las estructuras de soporte.

3. La concentración de las aleaciones y/o los subproductos de la reacción de pulido se pueden medir con un sensor químico.

4. Un aumento constante de aleación de metales y/o concentración de subproductos de reacción de pulido es indicativa de la disolución de restos metálicos en el proceso de acabado de la superficie y cavidad.

5. El proceso se detiene cuando la concentración de la aleación de metal y/o subproductos de la reacción de pulido metálico cae y alcanza una meseta constante.

Método V

1. Sistemas de inspección con instrumental especializado, tal como la tomografía computarizada de rayos X en 3D y/o el boroscopio y/o imágenes por ultrasonido, se pueden usar también para vigilar la integridad de superficie de la superficie de las cavidades interiores AM.

2. Si el área de superficie real se puede medir con precisión, entonces el tiempo para bombear la química fresca a través de la cavidad se puede calcular para retirar el polvo parcialmente derretido y/o la estructura de soporte.

3. Alternativamente, si el sistema de inspección está disponible en el sitio de pulido químico, entonces el bombeo se puede hacer progresivamente con inspecciones para determinar la extensión del acabado de la superficie.

[0017] En cada caso, el procesamiento de la superficie externa del componente puede ocurrir, si es necesario, antes de o después del acabado de las cavidades internas. Con este fin, las cavidades internas se pueden tapar para evitar que entre solución de pulido y el componente entero pueda procesarse después en un baño de procesamiento, con o sin medios (abrasivo o no abrasivos) o por otros métodos convencionales. Este puede usar la misma solución de pulido químico que se usó para la cavidad interna o una solución diferente. El tratamiento posterior de la superficie externa del componente también puede ayudar a retirar cualquier resto del conector.

[0018] La presente invención se ha descrito anteriormente con referencia a varias formas de realización ejemplares como se muestra en los dibujos. Son posibles modificaciones y aplicaciones alternativas de algunas partes o elementos, y están incluidas en el ámbito de protección tal y como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Método de tratamiento químico de una cavidad interna (10) de una pieza de metal (1) fabricada por adición (AM), donde el método comprende:

proporcionar una pieza metálica AM con una cavidad interna;

proporcionar al menos un primer conector (9) en conexión fluida con la cavidad interna;

fluido de una solución de pulido químico a través del primer conector y la cavidad interna para procesar la cavidad interna a un acabado deseado, caracterizado por el hecho de que la pieza se sumerge en un baño (30) durante el fluido de la solución de pulido químico a través de la cavidad interna.

2. Método según la reivindicación 1, donde el tratamiento de la cavidad interna comprende uno o más de los siguientes: eliminación de restos de metal; reducción de aspereza superficial; y retirada de estructuras de soporte temporal.

3. Método según la reivindicación 1 o reivindicación 2, donde la puesta a disposición del primer conector en conexión fluida con la cavidad interna comprende alinear un orificio del primer conector con una abertura a la cavidad interna y adherir temporalmente el primer conector a la pieza.

4. Método según la reivindicación 3, donde la alineación del orificio con la abertura a la cavidad interna comprende la puesta a disposición de una extensión de alineación (11 ) hecha de un polímero soluble que encaja en la abertura para asegurar una alineación correcta en la cavidad.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la puesta a disposición del primer conector en conexión fluida con la cavidad interna comprende la puesta a disposición del primer conector en una envoltura de conexión (13), fabricada preferiblemente por fabricación por adición, y tiene una forma para ajustarse alrededor de la pieza y sella el primer conector a una abertura a la cavidad interna.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la puesta a disposición de un segundo conector en conexión fluida con la cavidad interna y el método comprende el fluido de la solución de pulido químico a través del primer conector a la cavidad interna y hacia afuera a través del segundo conector, y que comprende un almacenamiento externo (34) de la solución de pulido químico y el método comprende la circulación de la solución de pulido químico desde el almacenamiento externo a través de la cavidad interna y de nuevo al almacenamiento externo.

7. Método según la reivindicación 6, donde la cavidad interna es un agujero ciego y los primeros y segundos conectores se integran para proporcionar flujo a y desde el agujero ciego.

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la solución de pulido químico se mantiene a una temperatura constante durante el tratamiento de la cavidad interna, preferiblemente a más de 50 °C, o más de 60 °C, o más de 70 °C, o por debajo de 20°C.

9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el baño se mantiene a una temperatura constante durante el tratamiento de la cavidad interna, preferiblemente a más de 50 °C, o más de 60 °C, o más de 70 °C, o por debajo de 20°C.

10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el baño comprende un indicador que proporciona una indicación si la solución de pulido de químico gotea desde la cavidad interna y/o el baño se equipa con detectores químicos para detectar fuga y/o el baño comprende una solución de neutralización de una composición para neutralizar la fuga de la solución de pulido químico.

11. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la solución de pulido químico fluye a través de la cavidad interna hasta que se consigue el acabado deseado y/o el acabado deseado se determina controlando un parámetro de la solución fluida seleccionada del grupo que comprende: medición de la presión diferencial entre la entrada y la salida; medición del caudal a través de la cavidad; medición de la concentración de los componentes de la solución de pulido químico en la salida; y medición de la concentración de los componentes de la aleación disuelta en la salida y/o el acabado deseado se determina por inspección directa no destructiva usando lo siguiente: un boroscopio; inspección por TAC de rayos X en 3D; o imágenes por ultrasonido y/o se calcula una cantidad de solución de pulido químico necesaria para conseguir un acabado deseado y la cantidad fluye a través de la cavidad interna hasta que se agota la solución de pulido químico.

12. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la solución de pulido químico fluye a través de la cavidad interna a una velocidad que es suficiente para evitar la formación localizada de burbujas.

13. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde después de conseguir el acabado deseado se retira el primer conector.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además el sellado de la cavidad interna para evitar la introducción de solución de pulido químico y realizar el tratamiento químico de una superficie externa de la pieza.

15. Aparato para realizar el tratamiento químico de una cavidad interna (10) de una pieza metálica (1) fabricada por adición (AM) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde el aparato comprende:

al menos una primera tubería (8) configurada para conectarse a un primer conector (9) en conexión fluida con la cavidad interna (10);

un almacenamiento externo (34) para contener una cantidad de solución de pulido químico;

una bomba (36) para suministrar la solución de pulido químico desde el almacenamiento externo a la cavidad interna por medio de la primera tubería y el primer conector; y

un baño (30) para sumergir la pieza durante el fluido de la solución de pulido químico.