ITCO20120041A1 - Metodo per la riparazione di un componente di turbomacchina - Google Patents

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ITCO20120041A1
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IT
Italy
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laser
component
layer
volume
machine
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IT000041A
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English (en)
Inventor
Alessio Andolfi
Riccardo Catastini
Eugenio Giorni
Fabrizio Mammoliti
Attilio Paolucci
Federico Pineschi
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Nuovo Pignone Spa
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Description

TITLE / TITOLO
METHOD FOR REPAIRING A TURBOMACHINE COMPONENT / METODO PER LA RIPARAZIONE DI UN COMPONENTE DI TURBOMACCHINA
DESCRIPTION/DESCRIZIONE
CAMPO TECNICO
La presente invenzione si riferisce a un metodo per riparare un componente di turbomacchina mediante placcatura al laser.
ARTE NOTA
Il crescente utilizzo di turbomacchine fino ai limiti funzionali richiede lo sviluppo di tecnologie di riparazione specifiche, studiate in modo da riprodurre condizioni simili a quelle delle parti nuove. Sia le parti rotanti, sia quelle non rotanti sono soggette a danni causati da erosione e/o usura. Ad esempio, spesso gli alberi di una turbina a vapore subiscono danni nelle aree di accoppiamento in corrispondenza delle estremità degli alberi e nelle aree dei cuscinetti portanti. Sugli alberi dei compressori centrifughi si presenta la stessa situazione con riferimento ai cuscinetti portanti e alle estremità degli alberi mentre, molto spesso, durante l'ispezione di un compressore emerge che l'area di tenuta delle giranti è usurata. Anche altre parti rotanti o fisse si possono danneggiare, ad esempio le palette di una turbina a vapore, il corpo di un compressore centrifugo o i rotori delle turbine a gas.
Nel campo citato, le tecniche di riparazione convenzionali, come la saldatura ad arco elettrico o con deposito di microplasma, presentano molteplici svantaggi ovvero, nella fattispecie, tassi di riscaldamento e raffreddamento elevati e bassi volumi di fusione. In alternativa sono noti metodi di riparazione che prevedono la ricostruzione della superficie tramite laser (laser surfacing). I vantaggi offerti dalla seconda soluzione su processi di ricostruzione superficiale alternativi comprendono:
- pulizia chimica: non prevede combustione o bombardamento di ioni;
riscaldamento localizzato, con il minimo trasferimento di calore al substrato e con conseguente contenimento al minimo dei danni termici per il componente;
- procedure successive alla lavorazione ridotte;
- possibilità di lavorare materiali molto duri, friabili o morbidi;
- possibilità di controllare la penetrazione del calore;
- possibilità di depositare strati più spessi.
Tra i metodi di laser surfacing, la placcatura al laser è un metodo generalmente noto. La placcatura al laser si avvale di un raggio laser per fondere un materiale di placcatura, che possiede le proprietà desiderate, nel materiale di base di un componente la cui superficie deve essere riparata. La placcatura al laser consente di creare strati superficiali dalle proprietà superiori in termini di purezza, omogeneità, durezza, legame e microstruttura.
I metodi di riparazione mediante placcatura al laser sono già in uso per riparare componenti statici, come descritto in US20100287754, o per depositare piccoli volumi di materiale di placcatura, come descritto in US20090057275.
Per riparare aree danneggiate di dimensioni e spessore maggiori e/o superfici di componenti rotanti, i parametri del metodo devono essere opportunamente regolati, in modo da ripristinare in modo ottimale aspetto e proprietà dei componenti danneggiati. In particolar modo è necessario risolvere il conflitto esistente tra l'esigenza di ottenere un buon legame metallurgico, necessario per ricostruire le parti danneggiate, e la necessità di evitare la miscelazione del materiale di rivestimento e di base, in modo da preservare le proprietà di rivestimento desiderate sulla superficie. Genericamente parlando, occorre individuare la giusta correlazione tra tutte le variabili del processo.
Pertanto sarebbe auspicabile fornire un metodo di placcatura al laser migliorato, che consentisse di individuare tale correlazione in modo semplice e riproducibile per ogni componente di turbomacchina che necessiti di riparazione, per evitare gli svantaggi dell'arte nota.
RIEPILOGO
Secondo una prima forma di realizzazione, la presente invenzione realizza tale obbiettivo fornendo un metodo di riparazione di un componente di una turbomacchina comprendente i seguenti passaggi:
- allestimento di una macchina per placcatura al laser;
- preparazione almeno di una porzione di un componente di turbomacchina che necessita di riparazione, rimuovendo un volume danneggiato di detto componente;
- rotazione della macchina per placcatura al laser o del componente di turbomacchina (la prima in relazione al secondo o viceversa);
- ricostruzione del suddetto volume danneggiato mediante placcatura al laser, al fine di ottenere un volume ricostruito nel suddetto componente;
- applicazione di un trattamento termico ad almeno detto volume ricostruito di detto componente di turbomacchina;
- rifinitura della superficie di detto volume ricostruito;
- conduzione di una prova non distruttiva su detto volume ricostruito. Secondo un'ulteriore caratteristica vantaggiosa della prima forma di realizzazione, il passaggio consistente nell'allestimento della macchina per placcatura al laser prevede i passaggi secondari seguenti:
- individuazione di una serie di parametri per il processo di placcatura al laser;
- individuazione di un campione;
- saldatura di un primo strato su detto campione mediante la suddetta macchina per placcatura al laser, dopo avere configurato detta serie di parametri per il processo di placcatura al laser;
- confronto di una pluralità di dati geometrici relativi al primo strato con una rispettiva pluralità di intervalli di dati di riferimento;
- se detta pluralità di dati geometrici rientra in detta pluralità di intervalli di dati di riferimento, saldatura di una pluralità di ulteriori strati su detto campione, mediante tale macchina per placcatura al laser;
- prova su detta pluralità di ulteriori strati mediante ispezione micrografica.
Secondo un'ulteriore caratteristica vantaggiosa della prima forma di realizzazione, la pluralità di dati geometrici comprende:
- almeno un angolo (a) tra un bordo di detto primo strato e una superficie di detto campione, avente un valore compreso tra 150° e 160°;
- l'altezza di detto primo strato;
- la larghezza di detto primo strato;
- il rapporto tra detta larghezza e detta altezza di detto primo strato, che deve essere maggiore di 5.
Con riferimento ad altri metodi di riparazione noti, la soluzione della presente invenzione consente di:
- individuare facilmente la giusta correlazione tra i parametri per la placcatura al laser per ogni componente di turbomacchina che necessita di riparazione;
- ricostruire in modo efficiente un volume danneggiato maggiore, depositando strati di materiali di placcatura fino a raggiungere uno spessore di 6 mm, senza compromettere le proprietà meccaniche del componente riparato.
In una seconda forma di realizzazione la presente invenzione prevede un apparato mobile per la riparazione di un componente di turbomacchina, comprendente una macchina girevole e un dispositivo di placcatura al laser del tipo che comprende un dispositivo al laser per creare un raggio laser e un dispositivo di alimentazione di polveri, atto a soffiare una polvere metallica in direzione di detto raggio laser, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di placcatura al laser può essere fissato su una stazione per utensili di detta macchina girevole.
Gli stessi vantaggi di cui sopra, con riferimento alla prima forma di realizzazione della presente invenzione, sono ottenuti dalla seconda forma di realizzazione. In aggiunta la seconda forma di realizzazione consente di attuare il metodo della presente invenzione direttamente sul posto, senza richiedere il trasferimento dell'intera turbomacchina o dei componenti che necessitano di riparazione.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'oggetto della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione delle forme di realizzazione dell'invenzione associate ai seguenti disegni in cui:
- la Figura 1 è un diagramma a blocchi generico di un metodo di riparazione di una turbomacchina secondo la presente invenzione; - la Figura 2 è un diagramma a blocchi dettagliato del metodo della figura 1 ;
- le Figure 3 e 4 sono diagrammi a blocchi dettagliati di forme di realizzazione del metodo della figura 1 , rispettivamente corrispondenti a diversi componenti di una turbomacchina;
- la Figura 5 è un diagramma a blocchi di una porzione del metodo della figura 1 ;
- le Figure 3bis e 4bis sono viste laterali dettagliate di due componenti di turbomacchina ai quali è possibile applicare le forme di realizzazione del metodo delle Figure 3 e 4;
- le Figure da 6 a 12 sono viste prospettiche di un apparato per la riparazione di una turbomacchina secondo la presente invenzione, in condizioni operative diverse.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI ALCUNE FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE
Con riferimento alle figure allegate da 1 a 5, un metodo per la riparazione di un componente C di una turbomacchina è genericamente indicato con il numero 1 .
Il metodo 1 comprende un primo passaggio 50, ovvero l'allestimento di una macchina per placcatura al laser 100 (ovvero un "apparato"), comprendente un dispositivo a raggio laser 101 (ovvero un "dispositivo per placcatura al laser") e un alimentatore di polvere.
Il dispositivo a raggio laser 101 è del tipo convenzionale, ad esempio un laser Rofin YAG, 2,2 kW, oppure un laser a fibre IPG, 2,2 kW. In genere, per gli scopi della presente invenzione, si possono utilizzare altri dispositivi a raggio laser, a condizione che si ottenga una densità della polvere uniforme, tale da ottenere una distribuzione della temperatura uniforme accettabile e proprietà di placcatura coerenti su tutta l'ampiezza del percorso compiuto dal laser.
Con riferimento alle figure da 6 a 12, la macchina per placcatura al laser 100 comprende:
- un tornio 102, dotato di un corpo principale 102a e un corpo di una contropunta 102b;
- una coppia di supporti 103, atti a sostenere il componente C che necessita di riparazione tra il corpo principale 102a e il corpo della contropunta 102b del tornio. Nella forma di realizzazione nella figura 6 il componente C è l'albero rotante di un turbocompressore, comprendente una pluralità di giranti montate su di esso. La presente invenzione si può utilizzare per riparare la regione dei cuscinetti portanti o le giranti in un albero rotante. In generale la presente invenzione si può adattare alla riparazione di una pluralità di componenti di una pluralità di regioni soggette a erosione, corrosione o usura;
- un dispositivo di bilanciamento 104, comprendente una coppia di supporti di bilanciamento 105, dotati entrambi di una cinghia avvolgente 106, per il bilanciamento del componente C;
- una coppia di guide 110, laddove il corpo della contropunta 102b e i supporti 103, 104 sono montati in modo da essere allineati al corpo principale 102a del tornio. La contropunta 102b e i supporti 103, 104 si possono spostare su guide 110 avvicinandosi al corpo principale 102a o allontanandosene.
Con riferimento alle figure da 6 a 12, la macchina per placcatura al laser 100 comprende inoltre:
- una stazione per utensili 111 , nella quale è montato il dispositivo a raggio laser 101. Una pluralità di utensili girevoli 112, disposti in un portautensili circolare 113, è inoltre montata sulla stazione per utensili 111 che, pertanto, si può utilizzare come stazione di lavorazione e stazione per placcatura al laser;
- una mola 115, per la rifinitura della superficie successiva alla placcatura;
- una stazione di trattamento termico post-saldatura orizzontale 116, per il trattamento termico del componente C successivo alla riparazione mediante placcatura al laser.
La stazione per utensile 111 , la mola 115 e la stazione per il trattamento termico post-saldatura 116 si possono spostare parallelamente alle guide 110 in diverse configurazioni, come esposto in dettaglio precedentemente. La macchina per placcatura al laser 100 è inoltre configurabile in modo da poter essere completamente alloggiata in un volume limitato V, idoneo al trasporto mediante autocarro, in uno speciale contenitore per spedizioni standard.
Il primo passaggio 50, ovvero l'allestimento della macchina per placcatura al laser, comprende un primo passaggio secondario 51 , consistente nell'individuazione di una serie di parametri per il processo di placcatura al laser.
I parametri di elaborazione, con i rilevanti intervalli di valori, comprendono:
- tasso di applicazione della polvere: 1 ,5 - 6 g/min,
- energia del raggio laser Ps: 900 - 1500,
- velocità di scansione v: 2 - 10 mm/s,
- distanziamento (ovvero la distanza tra l'ugello dell'alimentatore della polvere e la parte che deve essere riparata): 11 - 15 mm,
- portata del gas di copertura: 8 -10 l/min,
- maglia della polvere: 45 - 105 micron,
- densità energetica E: 110 - 120 J/mm<2>.
II tipo di polvere può essere scelto tra Inconel 625, Stellite 21 o ASTM A 322 tipo 4140.
I parametri citati devono essere regolati opportunamente in base al tipo e alla geometria del componente che necessita di riparazione sulla specifica macchina per placcatura al laser impiegata per le operazioni di riparazione, nonché in base all'ambiente, ad esempio temperatura ambiente e umidità. L'umidità, ad esempio, influenza la scelta della maglia della polvere. I valori del primo tentativo sono definiti nel primo passaggio secondario 51 applicando la procedura indicata di seguito, basata sulle relazioni A1 , A2, A3, A4.
La densità energetica si definisce come
E = Ps<■>lt, (A1 )
dove:
Ps = PL / Aw(A2)
è l'energia specifica e
lt= ds/v (A3)
rappresenta il tempo di interazione del processo. Awe ds sono, rispettivamente, l'area di saldatura e il diametro della saldatura locale; essi dipendono dalla geometria della regione che necessita di riparazione e dal dispositivo di placcatura al laser 101 , ad esempio dall'ottica, ovvero le lenti e la lunghezza focale del dispositivo di placcatura al laser.
Combinando tra loro le relazioni A1 , A2 e A3, si ottiene l'espressione seguente per E:
E = (PL<■>ds) / (Aw<■>v) (A4)
Con riferimento a quanto esposto in precedenza, PL, ds, Aw e v devono essere regolati in modo da contenere la densità energetica tra 110 e 120 J/mm<2>. La velocità di scansione v deve rimanere tra 2 e 10 mm/s, per evitare elevati stress residui termici.
Il primo passaggio 50, l'allestimento delia macchina per la placcatura al laser, comprende un secondo passaggio secondario 52: l'individuazione di un campione, ad esempio un cilindro dello stesso materiale del componente che necessita di riparazione.
In un terzo passaggio secondario 53 del primo passaggio 50, un primo strato viene saldato sul campione utilizzando la macchina per placcatura al laser 100, dopo avere configurato una serie dei precedenti parametri per il processo di placcatura al laser.
In un quarto passaggio secondario 54 del primo passaggio 50, una pluralità di dati geometrici relativi al primo strato viene confrontata con un rispettiva pluralità di intervalli di dati di riferimento.
I dati geometrici comprendono:
- un angolo a compreso tra un bordo del primo strato e una superficie di detto campione;
- l'altezza del primo strato;
- la larghezza del primo strato;
- la profondità di penetrazione dello strato;
- larghezza o profondità della zona interessata dal calore del primo strato.
Gli intervalli di dati di riferimento sono:
- densità energetica E: tra 110 e 120 J/mm<2>
- rapporto d'aspetto della placcatura (larghezza / altezza) maggiore di 5;
- angolo a compreso tra 150° e 160°.
Se la pluralità di dati geometrici rientra negli intervalli specificati, il primo passaggio 50 del metodo 1 prosegue con il quinto passaggio secondario 55: la saldatura di una pluralità di ulteriori strati sul campione, utilizzando la macchina per placcatura al laser 100.
In un sesto passaggio secondario 56 la pluralità di ulteriori strati viene esaminata mediante ispezione micrografica, comprendente la porosità tra analitiche, laddove il parametro di riferimento è un parametro di sovrapposizione definito come percentuale di sovrapposizione della larghezza della placcatura.
Se la pluralità dei dati geometrici non rientra nella pluralità degli intervalli di dati di riferimento, il primo passaggio 50, ovvero l'allestimento della macchina per la placcatura al laser 100, comprenderà il passaggio secondario che comporta la modifica di detti parametri per il processo di placcatura al laser. Ad esempio, se l'angolo a supera il rispettivo intervallo di valori, si riduce il tasso di applicazione della polvere. In generale tutti i parametri sono correlati tra loro; pertanto, per ottenere una serie corretta di valori, è necessario prenderli tutti in considerazione. Dopo avere modificato i parametri di elaborazione, si ripetono il terzo e il quarto passaggio secondario 53, 54.
Per eseguire l'allestimento della macchina per placcatura al laser 100, in particolar modo il dispositivo a raggio laser 101 , si utilizzano uno o (di norma) più accessori; la macchina per placcatura al laser 100 è vantaggiosamente dotata di questi accessori, che vengono spediti con la medesima.
Il metodo 1 comprende un secondo passaggio 70, consistente nell'ispezione del componente di turbomacchina che necessita di riparazione.
Dopo il secondo passaggio 70 il metodo 1 prevede un gruppo di passaggi di riparazione 11 , 12, 13, 14. Il gruppo di passaggi di riparazione 11 , 12, 13, 14 comprende:
- un terzo passaggio 11 , consistente nella preparazione di una porzione del componente di turbomacchina C che necessita di riparazione, rimovendo un volume danneggiato di detto componente mediante un passaggio secondario di rotazione 11a (figura 8). Quando si ripara un cuscinetto portante, è necessario praticare una scanalatura circonferenziale (figura 3bis) con profondità S, dipendente dalla quantità di materiale che deve essere depositato nel passaggio successivo, mediante placcatura al laser. Dopo il passaggio secondario di rotazione 11 a, ha luogo un successivo passaggio secondario 11 b: la prova non distruttiva condotta sulla porzione preparata nel precedente passaggio secondario 11 a, che serve per verificare che l'intera porzione danneggiata del componente di turbomacchina C sia stata rimossa. Dopo avere preparato la porzione che necessita di riparazione, il componente C è nuovamente fatto ruotare con riferimento alla macchina per placcatura al laser 100, in modo da potere riparare la geometria arrotondata del componente di turbomacchina C senza spostare il dispositivo a raggio laser 101 ;
- un quarto passaggio 12, consistente nella ricostruzione del volume danneggiato mediante il dispositivo a raggio laser 101 , allo scopo di ottenere una volume ricostruito nel componente C (figura 7). Nel quarto passaggio 12 il dispositivo a raggio laser 101 viene utilizzato in conformità con i parametri definiti nel primo passaggio di allestimento 50;
- un quinto passaggio 13, consistente nell'applicazione di un trattamento termico al volume ricostruito del componente di turbomacchina C. Il trattamento termico può essere applicato orizzontalmente, mediante la stazione termica 116 (figura 9) oppure verticalmente, utilizzando la gru 117 (figura 10). I trattamenti termici verticali si preferiscono per i componenti lunghi, come nel caso degli alberi;
- un sesto passaggio 14, consistente nella rifinitura superficiale del volume ricostruito mediante ulteriore rotazione e, successivamente, in via facoltativa, nel caso di riparazione di cuscinetti portanti, molando mediante mola 115 (figura 11);
- un passaggio finale 15, consistente nell'ispezione della superficie e dell'interno del volume ricostruito.
Il passaggio finale 15 comprende:
- un primo passaggio secondario 15a, consistente nella prova della superficie del volume ricostruito, mediante ispezione con penetrazione di colorante e, in via facoltativa, nel caso di riparazione di cuscinetto portante, - un secondo passaggio secondario 15b, consistente nella prova condotta su una porzione interna di detto volume ricostruito, mediante ispezione della corrente parassita.
Al termine del metodo 1 il passaggio 15 è seguito da un ulteriore passaggio 40, consistente nel controllo finale del componente di turbomacchina C, comprendente un controllo dimensionale e geometrico 41 , e un passaggio secondario di bilanciamento 42, mediante il dispositivo di bilanciamento 104.
In una forma di realizzazione 1a (figura 3), il metodo della presente invenzione è applicato alla regione del cuscinetto portante (figura 3bis) dell'albero rotante di una turbomacchina, ad esempio un turbocompressore. Il metodo 1a comprende il primo passaggio 50, consistente nell'allestimento di una macchina per placcatura a laser, come descritto in precedenza, e il secondo passaggio 70, consistente nell'ispezione dell'albero rotante della turbomacchina che necessita di riparazione. Durante il secondo passaggio 70, vengono eseguiti controlli preliminari per decidere se sia necessario o meno smontare l'albero rotante, ovvero smontare le giranti dall'albero, per riparare la regione del cuscinetto portante. Nel secondo caso la regione del cuscinetto portante deve essere riparata senza smontare le giranti e il metodo 1a prosegue con il gruppo 10a di passaggi di riparazione, comprendente:
- il terzo passaggio 11 , consistente nella preparazione della scanalatura circonferenziale trapezoidale (figura 3bis), con una profondità S dipendente dalla quantità di materiale che deve essere depositato nel successivo quarto passaggio 12. Il terzo passaggio 11 comprende il passaggio secondario 11 a, consistente nella rotazione della regione del cuscinetto portante, per creare la scanalatura circonferenziale trapezoidale, e il passaggio secondario 11 b, consistente nella prova non distruttiva condotta sulla scanalatura ottenuta nel precedente passaggio secondario 11 a, per verificare che la porzione danneggiata della regione del cuscinetto portante sia stata completamente rimossa;
- il quarto passaggio 12, consistente nella ricostruzione del volume danneggiato, riempiendo la scanalatura circonferenziale trapezoidale con il dispositivo a raggio laser 101 , depositando uno o più strati di materiale con uno spessore complessivo pari a S 1 , maggiore di S;
- il quinto passaggio 13, consistente nell'applicazione di un trattamento termico all'albero rotante riparato;
- il sesto passaggio 14, consistente nella rifinitura della superficie del volume ricostruito mediante una prima lavorazione grezza, quindi la prova non distruttiva e infine la molatura mediante mola 115 (figura 11);
- il passaggio finale 15, consistente nella conduzione della prova sia sulla superficie, sia sull'interno del volume ricostruito, applicando rispettivamente i passaggi secondari 15a,b consistenti nell'ispezione con penetrazione di colorante e ispezione della corrente parassita.
Qualora dai controlli preliminari del secondo passaggio 70 emerga che è necessario smontare l'albero rotante, il metodo 1a prosegue con un passaggio consistente nello smontaggio, tramite il quale le giranti vengono smontate dall'albero, e con un gruppo 10b di passaggi di riparazione, comprendenti gli stessi passaggi previsti dal gruppo 10a. A differenza del gruppo 10a, il gruppo di passaggi 10b si applica all'albero. Al termine del passaggio finale 15, consistente nella prova, le giranti e l'albero riparato vengono nuovamente assemblati.
Entrambi i gruppi di passaggi 10a e 10b al termine sono seguiti dal passaggio 40, consistente nel controllo finale del componente di turbomacchina C, comprendente in primo luogo il passaggio secondario consistente nel bilanciamento 42, eseguito ad esempio utilizzando il dispositivo di bilanciamento 104, e in secondo luogo il controllo dimensionale e geometrico 41.
In un'altra forma di realizzazione 1b (figura 4), il metodo della presente invenzione viene applicato a una regione di tenuta dell'occhio della girante di una turbomacchina (figura 4bis), ad esempio una girante di un turbocompressore. Il metodo 1b comprende il primo passaggio 50, consistente nell'allestimento di una macchina per placcatura a laser, come descritto in precedenza, e il secondo passaggio 70, consistente nell'ispezione della regione di tenuta dell'occhio della girante della turbomacchina che necessita di riparazione. Nel corso del secondo passaggio 70 le giranti vengono smontate dall’albero. Se necessario, viene riparato anche l'albero, ad esempio attuando la forma di realizzazione 1a descritta in precedenza. Dopo il secondo passaggio 70, il metodo 1 b prosegue con un gruppo 10 di passaggi di riparazione, comprendenti:
- il terzo passaggio 11 , consistente nella preparazione di una superficie conica liscia S2 nella regione di tenuta dell'occhio della girante danneggiata (figura 3bis). Il terzo passaggio 11 comprende il passaggio secondario 11 a, consistente nella rotazione della girante per creare la superficie conica S2, e il passaggio secondario 11 b, consistente nella prova non distruttiva condotta sulla superficie ottenuta nel passaggio secondario 11a precedente, per verificare che il volume danneggiato sia stato completamente rimosso;
- il quarto passaggio 12, consistente nella ricostruzione del volume danneggiato, ricreando la regione di tenuta dell'occhio della girante S3 utilizzando il dispositivo a raggio laser 101 ;
- il quinto passaggio 13, consistente nell'applicazione di un trattamento termico alla girante riparata;
- il sesto passaggio 14, consistente nella rifinitura della regione di tenuta a gradini dell'occhio S3 ricostruita, mediante rotazione;
- il passaggio finale 15, consistente nella prova condotta sulla superficie della regione di tenuta dell'occhio S3, mediante ispezione della penetrazione di colorante.
Al termine il gruppo di passaggi 10 è seguito dal passaggio 40, consistente nel controllo finale del componente di turbomacchina C, comprendente il passaggio secondario di bilanciamento 42, eseguito facendo ruotare la girante fino al raggiungimento della massima velocità, e il controllo geometrico finale 41.
In generale numerosi altri componenti di turbomacchina possono essere riparati con il metodo della presente invenzione, utilizzando una macchina per placcatura a laser come descritto in precedenza.
In tutti i casi è di fondamentale importanza che i parametri per il processo di placcatura al laser siano definiti correttamente, applicando il passaggio di allestimento 50, che consente pertanto di realizzare l'obbiettivo e i vantaggi sopracitati.

Claims (18)

  1. CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. Metodo (1) di riparazione di un componente di turbomacchina (C), comprendente i passaggi seguenti: - allestimento (50) di una macchina per placcatura al laser; - preparazione (11) almeno di una porzione di un componente di turbomacchina che necessita di riparazione, rimuovendo un volume danneggiato di detto componente; - rotazione della macchina per placcatura al laser o del componente di turbomacchina (la prima in relazione al secondo o viceversa); - ricostruzione (12) del suddetto volume danneggiato mediante placcatura al laser, al fine di ottenere un volume ricostruito nel suddetto componente; - applicazione di un trattamento termico (13) ad almeno detto volume ricostruito di detto componente di turbomacchina; - rifinitura (14) della superficie di detto volume ricostruito; - conduzione di una prova non distruttiva (15) su detto volume ricostruito. 2. Metodo (1) secondo la rivendicazione 1 , nel quale il passaggio consistente nella preparazione (11) è preceduto dall'ulteriore passaggio consistente nell'ispezione (70) del componente di turbomacchina che necessita di riparazione. 3. Metodo (1) secondo la rivendicazione 1 , nel quale il passaggio consistente nella prova non distruttiva (15) comprende i passaggi secondari seguenti: - prova da condursi sulla superficie di detto volume ricostruito mediante ispezione della penetrazione di colorante (15a); - prova da condursi su una porzione interna di detto volume ricostruito, mediante ispezione della corrente parassita (15b) 4. Metodo (1 ) secondo la rivendicazione 1 , nel quale il citato passaggio consistente nella conduzione di una prova non distruttiva (15) è seguito da un ulteriore passaggio, consistente nel controllo finale di detto componente di turbomacchina. 5. Metodo (1) secondo la rivendicazione 1 , nel quale detta macchina di placcatura al laser è del tipo che comprende un dispositivo al laser in grado di formare un raggio laser e un dispositivo di alimentazione di polvere, atto a soffiare una polvere metallica in direzione di detto raggio laser. 6. Metodo (1) secondo la rivendicazione 1 , nel quale il passaggio consistente nell'allestimento (50) della macchina per placcatura al laser comprende i passaggi secondari seguenti: - individuazione (51) di una serie di parametri per il processo di placcatura al laser, - individuazione (52) di un campione; - saldatura (53) di un primo strato su detto campione mediante la suddetta macchina per placcatura al laser, dopo avere configurato detta serie di parametri per il processo di placcatura al laser; - confronto (54) di una pluralità di dati geometrici relativi al primo strato con una rispettiva pluralità di intervalli di dati di riferimento; - se detta pluralità di dati geometrici rientra in detta pluralità di intervalli di dati di riferimento, saldatura (55) di una pluralità di ulteriori strati su detto campione, mediante tale macchina per placcatura al laser; - prova (56) su detta pluralità di ulteriori strati mediante ispezione micrografica. 7. Metodo (1) secondo la rivendicazione 6, nel quale detti parametri per il processo di placcatura al laser, che devono essere individuati in detto passaggio secondario di individuazione (51), comprendono: - tasso di applicazione della polvere, - energia del raggio laser, - tipo di polvere, - velocità di scansione, - distanziamento, - portata del gas di copertura, - maglia della polvere, - densità energetica. 8. Metodo (1) secondo la rivendicazione 7, nel quale la densità energetica è compresa tra 110 e 120 J/mm<2>. 9. Metodo (1) secondo la rivendicazione 6, nel quale detta pluralità di dati geometrici comprende: - almeno un angolo α compreso tra un bordo di detto primo strato e una superficie di detto campione; - l'altezza di detto primo strato; - la larghezza di detto primo strato; 10. Metodo (1 ) secondo la rivendicazione 9, nel quale detta pluralità di dati geometrici deve essere inclusa nella seguente pluralità rispettiva di intervalli: - rapporto tra detta larghezza e detta altezza di detto primo strato: maggiore di 5, - detto angolo (a) compreso tra un bordo di detto primo strato e una superficie di detto campione: da 150° a 160°. 11. Metodo (1) secondo la rivendicazione 6, nel quale, se detta pluralità di dati geometrici non rientra in detta pluralità di intervalli di dati di riferimento, il passaggio consistente nell'allestimento (50) della macchina per placcatura al laser prevede gli ulteriori passaggi secondari seguenti: - modifica di detta serie di parametri per il processo di placcatura al laser; - saldatura (53) di un primo strato su detto campione mediante la suddetta macchina per placcatura al laser, dopo avere modificato detta serie di parametri per il processo di placcatura al laser; - confronto (54) di una pluralità di dati geometrici relativi al primo strato con una rispettiva pluralità di intervalli di dati di riferimento. 12. Metodo (1) secondo la rivendicazione 10, nel quale se detto almeno un angolo (a) è maggiore di detto rispettivo intervallo angolare, si ha una riduzione del tasso di applicazione della polvere. 13. Metodo (1 ) secondo la rivendicazione 6, nel quale la prova (56) su detta pluralità di detti strati mediante ispezione micrografica comprende l'esame della porosità tra analitiche. 14. Apparato (100) per la riparazione di un componente di turbomacchina (C), comprendente una macchina girevole (102) e un dispositivo di placcatura al laser (101 ) del tipo che comprende un dispositivo al laser per creare un raggio laser e un dispositivo di alimentazione di polveri, atto a soffiare una polvere metallica in direzione di detto raggio laser, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di placcatura al laser può essere fissato su una stazione per utensili (111 ) di detta macchina girevole (102). 15. Apparato secondo la rivendicazione 14, disposto in modo da essere interamente alloggiato in un volume limitato idoneo al trasporto mediante autocarro, in particolare un contenitore per spedizioni standard. 16. Apparato secondo la rivendicazione 14, comprendente mezzi specifici per l'esecuzione di uno o più dei passaggi e/o dei passaggi secondari del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni tra 1 e 13. 17. Apparato secondo la rivendicazione 14, comprendente uno o più accessori per l'allestimento dell'apparato (100), in particolar modo detto dispositivo per la placcatura al laser (101 ). 18. Apparato secondo la rivendicazione 14, comprendente un dispositivo di bilanciamento (104) per il bilanciamento di detto componente. CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. A method (1 ) for repairing a turbomachine component (C) comprising the steps of: - setting up (50) a laser cladding machine; - preparing (11 ) at least a portion of a turbomachine component to be repaired by removing a damaged volume of said component; - rotating one of said laser cladding machine and turbomachine component with respect to the other of said laser cladding machine and turbomachine component - rebuilding (12) said damaged volume by laser cladding in order to obtain a rebuilded volume in said component; - applying a heat treatment (13) to at least said rebuilded volume of said turbomachine component; - finishing (14) a surface of said rebuilded volume; - non-destructively testing (15) said rebuilded volume.
  2. 2. The method (1 ) according to claim 1 , wherein the step of preparing (11 ) is preceded by further step of inspecting (70) the turbomachine component to be repaired.
  3. 3. The method (1 ) according to claim 1 , wherein the step of nondestructively testing (15) comprises the sub-steps of: - testing the surface of said rebuilded volume by dye penetrant inspection (15a); - testing an inner portion of said rebuilded volume by eddy current inspection (15b).
  4. 4. The method (1 ) according to claim 1 , wherein the step of - nondestructively testing (15) said is followed by a further step of finally checking said turbomachine component.
  5. 5. The method (1 ) according to claim 1 , wherein said laser cladding machine is of the type including a laser device for creating a laser beam and a powder feeder device for blowing a metal powder towards said laser beam.
  6. 6. The method (1 ) according to claim 1 , wherein the step of setting up (50) the laser cladding machine includes the sub-steps of: - identifying (51 ) a set of laser cladding process parameters, - identifying (52) a sample; - welding (53) a first layer on said sample by said laser cladding machine after imposing said set of laser cladding process parameters; - comparing (54) a plurality of geometric data of the first layer with a respective plurality of reference data range; - if said plurality of geometric data are within said plurality of reference data ranges, welding (55) a plurality of further layers on said sample by said laser cladding machine; - testing (56) said plurality of further layers by micrographic inspection.
  7. 7. The method (1 ) according to claim 6, wherein said laser cladding process parameters to be identified in said sub-step of identifying (51 ) include: - powder rate, - laser beam power, - powder type, - scanning speed, -stand-off distance, -cover gas flow rate, -powder mesh, -energy density.
  8. 8. The method (1 ) according to claim 7, wherein the energy density is comprised between 1 10 and 120 J/mm<2>.
  9. 9. The method (1 ) according to claim 6, wherein said plurality of geometric data includes: - at least an angle (a) between an edge of said first layer and a surface of said sample; - the height of said first layer, - the width of said first layer,
  10. 10. The method (1 ) according to claim 9, wherein said plurality of geometric data have to be included in the following respective plurality of ranges: - ratio between said width and said height of said first layer: greater than 5, - said angle (a) between an edge of said first layer and a surface of said sample: 150° to 160°.
  11. 11. The method (1 ) according to claim 6, wherein, if said plurality of geometric data are outside said plurality of reference data ranges, the step of setting up (50) the laser cladding machine includes the further sub-steps of: - modifying said set of laser cladding process parameters; - welding (53) a first layer on said sample by said laser cladding machine after changing said set of laser cladding process parameters; - comparing (54) said plurality of geometric data of the first layer with said respective plurality of reference data range.
  12. 12. The method (1 ) according to claim 10, wherein if said at least one angle (a) is greater than said respective angle range than the powder rate is reduced.
  13. 13. The method (1 ) according to claim 6, wherein testing (56) said plurality of further layers by micrographic inspection include examining inter-run porosity.
  14. 14. An apparatus (100) for repairing a turbomachine component (C) comprising a turning machine (102) and a laser cladding device (101 ) of the type including a laser device for creating a laser beam and a powder feeder device for blowing a metal powder towards said laser beam, characterized in that said laser cladding device is fixable to a tool station (111 ) of said turning machine (102).
  15. 15. The apparatus according to claim 14, being so arranged to be completely housed in a limited volume suitable for transportation by truck, in particular a standard shipping container.
  16. 16. The apparatus according to claim 14, comprising specific means for carrying out one or more of the steps and/or sub-steps of the method according to any of the claims from 1 to 13.
  17. 17. The apparatus according to claim 14, comprising one or more accessories for setting-up the apparatus (100), in particular said laser cladding device (101 ).
  18. 18. The apparatus according to claim 14, comprising a balance device (104) for balancing said component.
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