MXPA01008743A

MXPA01008743A - Revestimiento de gas protector para soldadura.

Info

Publication number: MXPA01008743A
Application number: MXPA01008743A
Authority: MX
Inventors: Kevin Updegrove
Original assignee: Chromalloy Gas Turbine Corp
Priority date: 1999-03-01
Filing date: 2000-01-04
Publication date: 2002-07-22
Also published as: EP1165281A4; DE60020222T2; AU2406500A; JP2002538005A; EP1165281B1; BR0008618A; JP4443772B2; DE60020222D1; EP1165281A1; CA2363709A1; CA2363709C; WO2000051777A1; US6037563A

Abstract

Un revestimiento (1) de gas protector para soldar se proporciona al: colocar un articulo (2) dentro de una camara (4) que tiene un abertura en la parte superior para permitir la soldadura del articulo; introducir argon (8) dentro del cuerpo de la camara para actuar como un revestimiento de gas protector para el articulo durante la soldadura; introducir helio (10) dentro de la parte superior abierta de la camara para ayudar a mantener un revestimiento de gas protector alrededor del articulo durante la soldadura; y soldar el articulo dentro del revestimiento de gas protector.

Description

REVESTIMIENTO DE GAS PROTECTOR PARA SOLDADURA Antecedentes Cuando se realizan operaciones de soldadura en componentes críticos, con frecuencia es necesario sumergir la parte que se suelda en una atmósfera inerte. La atmósfera inerte protege la soldadura de la contaminación, permite la creación de enlaces de fusión libres de defectos y extremadamente limpios. El argón se utiliza comúnmente como el gas de revestimiento inerte, ya que es más pesado que el aire. Es de práctica común colocar el objeto que se suelda en una "caja de purga", que es una cámara sellada abierta en la parte superior. El argón es medido en el fondo de la caja, y fluye fuera de la parte superior. El objeto que se suelda se coloca en la caja, y se sumerge completamente en el argón. La parte superior abierta permite que el argón desplace el aire al empujarlo fuera de la parte inferior, y también permite el acceso por el soldador. Un tipo de caja de purga se utiliza durante la soldadura con láser de C02 de planos aerodinámicos de turbina como se describe en la Patente Norteamericana 5554837. Este es similar al tipo descrito en lo anterior, excepto porque la "caja" es un cilindro de cuarzo claro. El cilindro de cuarzo permite al operador ver claramente el proceso de soldadura desde fuera en forma segura del encierre de láser. Cuando se realiza la soldadura con láser con el uso de bobinas de inducción para precalentar la parte, el cuarzo, que es transparente a la radiación ultravioleta, permite el uso de detectores ultravioleta para controlar la temperatura de precalentamiento de la bobina de inducción. Sin embargo, un problema surge, cuando se utiliza cajas de purga de argón en cilindros generales y de cuarzo específicamente durante la soldadura con láser. Para que cualquier caja de purga sea efectiva, la parte que se suelda debe significativamente estar debajo de los bordes de la cámara de purga. De este modo, la parte permanece completamente sumergida en la atmósfera de argón inerte. Puede ser difícil colocar una parte para soldarse lo suficientemente profunda en el argón para soldar en forma efectiva debido al acceso que se requiere por el soldador; o cuando la soldadura con láser mediante interferencia entre la bobina de inducción, las toberas de alimentación de polvo, y los bordes de la caja de purga actual (o cilindro) . El método más común para resolver este problema es incrementar el flujo de argón en la caja de purga, y/o agregar argón adicional a través de las toberas de soldadura. Esta solución es suficiente en muchos casos, pero no en todos. Dificultades significantes surgen cuando se realiza la soldadura por inducción precalentada. Al elevar la parte a temperaturas en exceso de 648.8°C (1200°F) antes de soldar crea movimientos hacia arriba fuertes del gas de cubierta protectora. El argón calentado en elevación crea turbulencia, que puede mezclar el aire dentro con el argón y contaminar la soldadura. La situación es aún peor cuando la parte no puede localizarse debajo del borde la caja de purga.

Sumario Se proporciona un revestimiento de gas protector para soldar al: colocar un artículo dentro de una cámara que tiene una abertura en la parte superior para permitir la soldadura del artículo; introducir argón dentro del cuerpo de la cámara para actuar como un revestimiento de gas protector para el artículo durante la soldadura; introducir helio dentro de la parte superior abierta de la cámara para ayudar a mantener un revestimiento de gas protector alrededor del artículo durante la soldadura; y soldar el artículo dentro del revestimiento de gas protector.

Breve Descripción de los Dibujos Otras características y ventajas de la presente invención se volverán aparentes cuando se lea la siguiente descripción junto con los dibujos anexos en los cuales: La FIGURA 1 es una vista en perspectiva de un aparato para soldar un artículo con un gas protector; y La FIGURA 2 es una vista en corte transversal de La FIGURA 1 a lo largo de la línea 2-2.

Descripción El proceso y aparato para proporcionar un revestimiento de gas protector se puede aplicar a varios procesos de soldadura, ya sea con control manual o con máquina. Se puede aplicar particularmente a procesos de soldadura que precalientan el artículo, como se describen en las Patentes Norteamericanas 5106010 y 5554837, la descripción de estas patentes se incorporan para referencia. En dichos procesos, los artículos de superaleación por ejemplo, componentes de turbina, se precalientan a una temperatura predeterminada, por ejemplo, en el rango de 760°C a 1148.8°C (1400°F a 2100°F) . Un método preferido para precalentar dichos artículos de superaleación es a través del uso de una bobina de inducción por calor. La- soldadura puede llevarse a cabo mediante soldadura con láser, por ejemplo, un láser de C02, con el uso de una alimentación de aleación de polvo. Para prevenir la contaminación de la soldadura, una atmósfera inerte proporciona un revestimiento de gas protector. La atmósfera inerte preferida para soldar es argón que puede mezclarse con otros gases tales como nitrógeno o helio. Un proceso de revestimiento innovador y diseño 1 de caja de purga, como se muestra en La FIGURA 1, reduce los problemas de contaminación del gas de revestimiento para un artículo 2 instalado 3 en el mismo. Particularmente, cuando se utiliza durante los procedimientos de precalentamiento. Cuando se utiliza un cilindro 4 de cuarzo como la cámara de purga de argón, un anillo 5 de metal maquinado se adapta alrededor de la circunferencia superior del cilindro. Como se muestra en La FIGURA 2, el anillo 5 es hueco 6, y se maquina de tal forma de que existe una ranura 7 de gas o pasaje abierto alrededor de todo el borde interior. El gas helio inerte se alimenta a través de la línea 10 de suministro al anillo 5 durante las operaciones de soldadura, mientras al mismo tiempo el argón se alimenta a través de una línea 8 de alimentación de gas y el propagador 9 de gas dentro del cuerpo del cilindro. Puesto que el helio es más ligero que el argón y el aire, se eleva alrededor del cilindro. Este actúa para atrapar en la columna de argón calentado, y efectivamente elevar la pared del cilindro de cuarzo. El básico principal puede aplicarse a las cajas de purga de argón convencionales. El helio de elevación rodea el argón que fluye fuera de la parte superior de la caja, creando una columna elevada de atmósfera inerte protectora. La turbulencia que eventualmente ocurre en la parte superior de la columna es suficientemente elevada que no contribuye a la contaminación de la soldadura.

Ejemplo 1 Se agregó un alabe de CFM-56 HPT en un cilindro de cuarzo de 6 pulgadas de diámetro. El alabe se mantuvo por los bordes dentados del pie, con la punta del alabe colocado aproximadamente a 0.5 pulgadas bajo el borde superior del cilindro. La base del tubo de cuarzo formó un sello hermético al aire con el aditamento del alabe. Accesorios de tubo flexible en la base del aditamento permitió la introducción de gas de revestimiento de argón dentro del cilindro. Alrededor de la parte superior del cilindro se fijó un anillo de metal hueco, aplomado por helio. Alrededor de toda la circunferencia interior del anillo de metal se maquinó una ranura a través del centro hueco. Una bobina de inducción se localizó alrededor de la punta del alabe para precalentar el alabe en reparación para la soldadura con láser de C02. Los suministros de argón y el gas protector de helio se encendieron. La bobina de inducción de activo elevando la temperatura del alabe a 1065.5°C (1950°F) . El contorno de la punta del alabe entonces se soldó con láser utilizando el material R142. Después de la soldadura, la bobina de inducción se apagó. Cuando el alabe hubo enfriado, los flujos de gas de revestimiento de detuvieron, y el alabe se removió del cilindro de cuarzo y el aditamento. La evaluación metalúrgica de la punta del alabe no mostró ninguna indicación de contaminación debido a la falta de atmósfera protectora durante el proceso de soldadura.

Ejemplo 2 Se agregó un alabe de CF6-80C2 de Etapa 1 HPT en un cilindro de cuarzo de 6 pulgadas de diámetro. El alabe se mantuvo por los bordes dentados del pie, con la punta del alabe colocado aproximadamente a 0.5 pulgadas debajo del borde superior del cilindro. La base del tubo de cuarzo formó un sello hermético al aire con el aditamento del alabe. Accesorios de tubo flexible en la base del aditamento permitieron la introducción de gas de revestimiento de argón dentro del cilindro. Alrededor de la parte superior del cilindro se fijo un anillo de metal hueco, aplomado con helio. Alrededor de toda la circunferencia interior del anillo de metal se maquinó una ranura a través del centro hueco. Una bobina de inducción se localizó alrededor de la punta del alabe para precalentar el alabe en preparación para la soldadura con láser de C02. Los suministros de argón y gas protector de helio se encendieron. La bobina de inducción se activó, elevando la temperatura del alabe a 843.3°C (1550°F) . El contorno de la punta del alabe entonces se soldó con soldadura utilizando el material R142. Después de la soldadura, la bobina de inducción se apagó. Cuando el alabe hubo enfriado, los flujos de gas de revestimiento se detuvieron, y el alabe se removió del cilindro de cuarzo y del aditamento. La evaluación metalúrgica de la punta del alabe no mostró ninguna indicación de contaminación debido a la falta de atmósfera protectora durante el proceso de soldadura.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. 1. Un proceso para proteger un artículo con un gas protector durante la soldadura caracterizado porque comprende: colocar un artículo dentro de una cámara que tiene una abertura en la parte superior para permitir la soldadura del artículo; introducir argón dentro del cuerpo de la cámara para actuar como un revestimiento de gas protector para el artículo durante la soldadura; introducir helio dentro de la parte superior abierta de la cámara para ayudar a mantener un revestimiento de gas protector alrededor del artículo durante la soldadura; y soldar el artículo dentro del revestimiento de gas protector.
2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el artículo se precalienta a una temperatura predeterminada para la soldadura.
3. Proceso de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el artículo se suelda por soldadura con láser.
4. Proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el artículo se precalienta utilizando una bobina de inducción por calor.
5. Proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la cámara es un cilindro y el helio se introduce alrededor de la abertura en la parte superior del cilindro.
6. Proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el helio se introduce a través de un anillo hueco ajustado alrededor de la abertura en la parte superior del cilindro, el anillo tiene un pasaje en el interior del anillo para la introducción del helio.
7. Proceso de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el anillo es de metal y el pasaje en el interior del anillo es una ranura.
8. Proceso de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el artículo es un artículo de superaleación.
9. Proceso de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el artículo se precalienta a una temperatura en el rango de 760°C a 1.148°C (1400°F a 2100°F) .
10. Proceso de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la soldadura con láser se lleva a cabo con una alimentación de aleación en polvo.
11. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el argón se mezcla con un gas seleccionado del grupo que consiste de nitrógeno y helio.
12. Un aparato para proteger un artículo con un gas protector durante la soldadura caracterizado porque comprende: una cámara que tiene una parte superior abierta y un cuerpo para permitir la soldadura de un artículo dentro de la cámara; un medio para suministrar argón dentro del cuerpo de la cámara; y un medio para suministrar helio dentro la parte superior abierta de la cámara.
13. Aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la cámara es un cilindro y el helio se suministra alrededor de la abertura en la parte superior del cilindro.
14. Aparato de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el helio se suministra a través de un anillo hueco ajustado alrededor de la abertura en la parte superior del cilindro, el anillo tiene un pasaje en el interior del anillo para suministrar el helio.
15. Aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el pasaje en el interior del anillo es una ranura.