MXPA06008522A - Metodo para reparar una paleta de un disco de paleta de una pieza de una turbomaquina y pieza de prueba para implementar el metodo. - Google Patents

Abstract

Para reparar una paleta (2), un parche se suelda por un rayo de electrones. El metodo empieza al maquinar la zona danada para asi obtener una zona (10) a ser reparada, la cual tiene un perfil definido, soldado en un primer elemento de pieza de prueba correspondiente a la paleta (2), que tiene el perfil definido, esta un segundo elemento de pieza de prueba, correspondiente al parche, con el fin de obtener una pieza de prueba de inicio de corrida, la calidad de la pieza de prueba se verifica y cuando corresponde al criterio de aceptacion de reparacion, el parche se suelda en la zona (10) a ser reparada con el uso de la misma maquina de rayos de electrones sin cambiar sus parametros operativos, y la zona reparada se remaquina mediante maquinado.

Description

MÉTODO PARA REPARAR UNA PALETA DE UN DISCO DE PALETA DE UNA PIEZA DE UNA TURBOMÁQUINA Y PIEZA DE PRUEBA PARA IMPLEMENTAR EL MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un método para reparar una paleta de rotor de una pieza de una turbomáquina y a un elemento de inicio de corrido o fin de corrido o pieza de prueba de funcionamiento para implementar el método.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un turborotor comprende varios rotores, que giran alrededor de sus ejes. Estos rotores pueden incluir un disco, con un borde a lo largo del cual se fijan las paletas. Convencionalmente, las paletas quedan retenidas por su raíz en un alojamiento provisto para ese propósito. Para alcanzar los requerimientos de funcionamiento mejorado de los motores, estos rotores son ahora rotores de una pieza, referidos como discos de paleta de una pieza, llamados "blisks" (palabra formada por el inicio de blade (paleta) y la terminación de disk (disco), al no tener traducción, se respetará el término "blisk", siempre entrecomillado). En un "blisk", las paletas y el disco forman una sola parte. Para este propósito, un modelo forjado se maquina para formar el disco, las paletas se extienden en forma radial alrededor de su circunferencia, mientras siguen siendo un componente de una pieza. Es posible soldar algunas partes, el "blisk" resultante es un componente de una pieza. Existen muchas ventajas de los rotores de una pieza, especialmente en términos de volumen. Debido a la introducción de cuerpos extraños dentro del motor, o debido a la erosión provocada por partículas introducidas por el flujo de la corriente de gas, las paletas pueden tener regiones dañadas, en forma de desgaste o porciones rotas, que impiden la eficiencia del turborotor. Las regiones involucradas por lo general, son la punta, la esquina en el borde delantero o en el lado del borde trasero, y el borde delantero o el borde trasero. La reparación de las paletas en un "blisk" no es fácil, ya que no es posible retirarlas para repararlas. El desgaste o daño, cuando no se puede reparar, da como resultado una parte defectuosa no reemplazada. Ahora, en el caso de un "blisk", el reemplazo de la paleta involucra el reemplazo del "blisk" completo. El documento US 6,238,187 enseña un método para reparar las paletas. En este método, se corta una porción de la paleta alrededor de la región dañada, la porción se estandariza para que el método se pueda realizar sin importar la forma y el tamaño de la región dañada, siempre que se encuentre dentro de la porción en cuestión. Una parte de reemplazo, comúnmente referida como parche, entonces se suelda en la paleta. Este parche tiene mayores dimensiones que las de la porción de la paleta retirada y entonces se maquina para regresar a la forma inicial de la paleta.

El documento US 6,568,077 enseña el uso, para ei paso de soldar un parche en el método anterior, de un método de soldadura de rayos de electrones que cuenta con la ventaja de una alta velocidad de soldadura y tiene la capacidad de soldar espesores muy gruesos. Sin embargo, surge un problema en el caso de rotores hechos de una aleación de titanio llamada Ti 17. Esta aleación, se menciona por ejemplo, en la Solicitud de Patente del Solicitante EP 1 340832, que se relaciona con un producto, tal como una paleta hecha de este material, es difícil de soldar, ya que cuando se funde, ocurre una evolución de gas durante la soldadura, lo que da origen a microporos o orificios de soplado en la zona afectada por calor (HAZ), lo que resulta en una reducción en las propiedades mecánicas de la parte soldada. Esta reducción puede ser de hasta 80% en el caso de la tensión mecánica. Tal reducción no se puede tolerar en aplicaciones aeronáuticas y ocurre en el caso de una soldadura de rayo de electrones. Además, en el caso de un rotor de Ti 17, las técnicas de TIG o microplasma utilizadas convencionalmente y practicadas en la industria aeronáutica fallan en proporcionar resultados aceptables. Además, las paletas recientes tienen formas tri-dimensionales complejas, el espesor de sus paredes es variable, y dificultan el uso de un método de soldadura de rayos de electrones, lo cual requiere de mayor precisión de los parámetros. Estos parámetros se deben definir para cada situación en cuestión, lo que dificulta cualquier, estandarización.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El objetivo de la invención es proponer un método para reparar una paleta de un rotor de una pieza de forma variable y de espesor variable, progresivamente, el método incluye el paso de soldadura de rayos de electrones. La invención se relaciona con un método para reparar una paleta de un disco de paleta de una pieza de una turbomáquina que incluye por lo menos una región dañada, mediante soldadura de rayos de electrones de un parche por medio de una máquina de soldadura de rayos de electrones, el cual comprende los pasos de preparar la región dañada, soldar con rayos de electrones el parche y remaquinar la región reparada mediante maquinado, caracterizado porque: El paso de preparación comprende el maquinado de la región dañada para así obtener una región a ser reparada de un perfil definido. La soldadura se lleva a cabo, en un primer elemento de pieza de prueba correspondiente a la paleta, que tiene un perfil definido, con la máquina de soldadura, los parámetros operativos de la misma están preestablecidos, y de un segundo elemento de pieza de prueba, correspondiente al parche, que tiene las características del parche, con el fin de obtener lo que se llama una pieza de prueba "inicio de corrida". La calidad de la pieza de prueba de inicio de prueba después de la soldadura se revisa y cuando la calidad de la pieza de prueba corresponde al criterio de aceptación de reparación; el parche se suelda en la región a ser reparada con la misma máquina de soldadura de rayos de electrones sin cambiar los parámetros operativos de la misma; y La región reparada se remaquina mediante maquinado. La presente invención tiene la ventaja de reparar discos de paleta de una pieza a escala industrial, con base en la capacidad de controlar, las máquinas de soldadura de rayos de electrones. Una vez que la máquina ha validado y ajustado los parámetros, todo io que se requiere es revisar, antes de la soldadura de un segundo elemento de pieza de prueba, correspondiente al parche, sobre el primer elemento de pieza de prueba que tiene el perfil de la paleta, que los parámetros sean correctos y no sean omitidos. Se ha encontrado que este método permite mayor confiabilidad al reparar los componentes tan complejos como los blisks. La revisión anterior es suficiente para autorizar la reparación de varias paletas en el mismo disco. De conformidad con otra característica, y para asegurar en una manera complementaria, que la operación se ha realizado correctamente, el método incluye, después de que se ha soldado el parche en la paleta o los parches en sucesivas paletas a ser reparadas, un paso de soldadura, en un primer elemento de pieza de prueba correspondiente a la paleta, que tiene un perfil definido de la paleta, un segundo elemento de pieza de prueba correspondiente al parche, que tiene las características del parche, con la misma máquina de soldadura de rayos de electrones, sin cambiar los parámetros operativos de la misma, con el fin de obtener lo que se llama una pieza de prueba de "fin de corrido" y un paso para revisar la calidad de la pieza de prueba de fin de prueba. Este paso tiene el beneficio de proporcionar un estado de ejecución del método de soldadura al final de una corrida, cuando los parámetros de la instalación pueden haber sido ligeramente omitidos. Cuando la pieza de prueba de fin de corrida es de una calidad aceptable, entonces se concluye que todas las reparaciones hechas entre la soldadura de la pieza de prueba de inicio de corrida y la soldadura de fin de corrida fueron realizadas correctamente. Esto hace posible, por una parte, simplificar los métodos de reparación y por otra parte, ahorrar en revisiones de calidad directas en el blisk, que debido a las restricciones de espacio de estos últimos, no son fáciles o incluso algunas veces imposibles de realizar. El método es particularmente apropiado cuando el material de formación del disco es una aleación de titanio, especialmente T¡17, pero el solicitante no tiene la intención de limitar el alcance de sus derechos a esta solicitud. El método aplica por lo menos en una región a ser reparada de entre puntas aerodinámicas, las esquinas de borde delantero o de borde trasero y los bordes trasero y delantero. De conformidad con otra característica, el método para reparar un disco de paleta de una pieza incluye el paso de desarrollar una máquina de soldadura de rayos de electrones, durante lo cual se pre- ajustan ios parámetros de soldadura sobre un primer elemento de pieza de prueba, correspondiente a la paleta, que tiene un perfil definido de la paleta de un segundo elemento de pieza de prueba, correspondiente al parche, que tiene las características del parche, con el fin de obtener lo que se llama "pieza de prueba de desarrollo", seguido por la prueba destructiva y/o no destructiva de la pieza de prueba de desarrollo. De preferencia, los primeros elementos y los segundos elementos de la pieza de prueba de inicio de corrida y de la pieza de prueba de fin de corrida y la pieza de prueba de desarrollo son idénticos. De conformidad con otra característica, el método de reparación también incluye el paso de validar el par de material/máquina, durante el cual dos placas de material de la paleta, con un espesor por lo menos igual al espesor máximo del perfil definido de la paleta, se sueldan con el fin de obtener la pieza de prueba para validar la integridad mecánica y por lo menos se llevan a cabo las pruebas de fatiga cíclica en la pieza de prueba para validar ia integridad mecánica. La invención también se relaciona con la pieza de prueba de inicio de corrida, de fin de corrida o de prueba de desarrollo para implementar el método.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se comprenderá mejor con la ayuda de la siguiente descripción de la forma preferida de implementación del método de la invención, con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 muestra una vista parcial en perspectiva de un disco de paleta de una pieza, una paleta del cual va a ser reparada con el uso del método de la invención. La Figura 2 muestra una vista en perspectiva esquemática de una paleta del disco de la Figura 1, que muestra en gris, la porción de paleta retirada durante la fase de preparación del método de la invención. La Figura 3 muestra una vista en perspectiva esquemática de un parche con talones para implementar el método de la invención. La Figura 4 muestra una vista en perspectiva esquemática de un primer elemento de prueba de inicio de corrida o fin de corrida o la pieza de prueba de desarrollo para implementar el método de la invención, correspondiente a una paleta. La Figura 5 muestra una vista en perspectiva esquemática de un segundo elemento de pieza de prueba de la pieza de prueba de inicio de corrida, fin de corrida o de la pieza de prueba de desarrollo para implementar el método de la invención, correspondiente a un parche. La Figura 6 muestra una vista en perspectiva esquemática de una pieza de prueba para validar la integridad mecánica de la soldadura, utilizada para validar el par de máquina/material para implementar el método de la presente invención; y La Figura 7 muestra una vista en perspectiva esquemática de una pieza de prueba de la Figura 6, cortada para las pruebas de fatiga cíclica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a la Figura 1, el método de la invención se relaciona con la reparación de una paleta 2, extendida radialmente en la periferia de una orilla 3 de un disco 1 de paleta de una pieza (blisk 1), hecho de titanio T¡17. Debido a un impacto o al desgaste, esta paleta tiene una región dañada. Las regiones más susceptibles a dañarse son el borde 4 delantero, el borde 5 trasero, la esquina 6 del borde delantero, la esquina 7 del borde trasero, y la línea de la punta 8 de la paleta, aquí provista con una porción adelgazada que forma un labio sellante, en una forma conocida. Predefinidas en la paleta se encuentran porciones estandarizadas en donde se ubican las regiones dañadas a ser reparadas, estas porciones corresponden a las porciones de paleta que se cortan con el fin de ser reemplazadas. Un primer paso del método consiste en revisar si la región dañada de la paleta está en tal porción. La Figura 2 muestra una paleta 2 y la porción 9 estandarizada, mostrada en gris. Esta porción 9 incluye aquí, la esquina de borde delantero de la paleta 2. En tal caso, la porción estandarizada se corta por máquina.

Los parámetros de esta operación de maquinado se pre-ajustan y son idénticos para paletas de cualquier tipo. La línea 10 de corte de la porción 9 estandarizada se define por una parte, para variar tan lento como sea posible para no tener puntos abruptos excesivos de inflexión o esquinas, para hacer el corte y la soldadura posteriores más fáciles, y por otra parte, prolongarse a una región de la paleta en donde las tensiones operativas son mínimas, o por lo menos no son máximas, para que la zona a ser soldada no sea sometida después, a lo largo de la línea de soldadura a tensiones excesivamente altas. Las dimensiones máximas de la porción de corte se definen de conformidad con el uso del material y tomando en cuenta las cargas aerodinámicas experimentadas por la paleta 2. Las desviaciones en una paleta 2 que están contenidas en tal porción 9, sea cual sea su forma y naturaleza, se pueden reparar al cortar esta porción 9 y reemplazarla con un parche 11 estandarizado, que se puede observar en la Figura 3, y será descrito más tarde. La operación de corte se lleva a cabo para garantizar un acabado superficial compatible con la calidad de soldadura deseada. Lo que se obtiene así en la paleta 2 es una línea de corte que tiene un perfil definido. Una vez que se ha realizado el corte por maquinado, la paleta 2 y especialmente su línea 10 de corte se limpian para prepararla para el paso de soldadura. Antes de soldar el parche 11 en la paleta cortada, se suelda la pieza de prueba de inicio de corrida, cuyos primer elemento y segundo elemento pueden observarse en las Figuras 4 y 5, y serán explicados con detalle después. El parche 11 se lleva al contacto con la línea 10 de corte de la paleta 2. Esta operación de contacto se lleva a cabo con un dispositivo para sujetar la paleta 2 y el parche 11 en su lugar. Este dispositivo, que no se describe aquí, debe estar diseñado para permitir una colocación muy precisa de estos elementos entre sí y se adapta a cada paleta 2. De preferencia, el mismo dispositivo se utiliza para sujetar la paleta 2 en su lugar mientras se corta la porción 9 estandarizada. Esto hace posible conservar los mismos parámetros y tener un plano de soldadura idéntico al plano de corte.

El parche 11, que está hecho del mismo material que la paleta, de titano Ti17, tiene un perfil a lo largo de la línea 12 de corte que repite exactamente el perfil definido de la línea de corte de la paleta 2 y tiene un tamaño de espesor con respecto al espesor de la paleta, aproximadamente 1mm, dividido en 0.5 mm en un lado de la paleta y 0.5 mm en el otro lado, para una paleta cuyo espesor varía entre 0.5 y 6mm, de preferencia, entre 0.7 y 3.45 mm. El espesor del parche 11 sigue a lo largo de la línea 12 de corte, pero también por el área completa, con las variaciones del perfil y el espesor variable de la paleta a lo largo de la línea 10 de corte y sobre el área correspondiente a la porción que ha sido retirada, con un sobre tamaño de espesor. En otras palabras, la forma superficial del parche 11 corresponde en general a la superficie de la porción 9 de la paleta 2 que ha sido cortada, sus dimensiones son un poco mayores. En la extensión de cada extremo de su línea 12 de corte, el parche 11 tiene un talón 13, 14 que se proyecta desde la superficie de la línea 12 de corte y se extiende para no interferir con la paleta 2 una vez que el parche 11 ha sido llevado al contacto con la última. Más precisamente, cada talón 13, 14 coincide con la forma del borde 15, 16 de la paleta 2 que se extiende desde su línea 10 de corte, en este caso los bordes correspondientes a su línea 15 de punta y su borde 16 delantero, que formarán la esquina del borde delantero de la paleta 2. Estos talones 13, 14 se utilizan para iniciar y terminar la soldadura, como se observará después. Los talones 13, 14 se pueden formar de una sola parte con el parche 11 o acoplarse al mismo. Cuando están hechos como una parte con el parche, pueden permitir al operador sostener el parche 11 y moverlo. Los talones también se pueden acoplar a la paleta 2. La línea 12 de corte del parche 11, por lo tanto, se lleva al contacto con la línea 10 de corte de la paleta 2, esta operación de contacto tiene que realizarse exactamente, por medio del dispositivo de sujeción antes mencionado, de modo que el perfil del parche 11 sigue exactamente el perfil de la paleta 2, algo que no ocurría en la técnica previa, en donde el parche tenía un espesor constante esencialmente mayor que el espesor máximo de la paleta. Gracias a este espesor variable del parche 11, se evitan las diferencias excesivas y las variaciones de espesor entre la paleta 2 y el parche 11, lo cual simplifica el proceso de soldadura de rayos de electrones posterior, y garantiza una mejor calidad de los mismos, el proceso requiere ser realizado exactamente. Esto hace posible limitar las causas de defectos de soldadura. El dispositivo de sujeción, que sujeta la paleta 2, el parche 11 y posiblemente los talones 13, 14 en su lugar, cuando no están integrados con el parche 11, debe contar con la capacidad de ser colocado en tres dimensiones. La soldadura de rayos de electrones se lleva a cabo por medio de una máquina de soldadura de rayos de electrones. Para este propósito, el montaje de ¡a paleta 2 y el parche 11 se colocan en una atmósfera inerte, típicamente en vacío, y una pistola de electrones de la máquina dispara un rayo de electrones a la orilla de soldadura ubicada en la interfaz entre las líneas 10, 12 de corte, de la paleta 2 del parche 11, la energía cinética de los electrones calienta las piezas de trabajo y les permite ser soldadas. Los diferentes parámetros del paso de soldadura, especialmente la energía de rayo (típicamente entre 50 y 200 kW), el ajuste de velocidad del electrón por voltajes de aceleración, la densidad de electrones, la corriente de enfoque, permiten ajustar la profundidad del punto focal, la amplitud, forma y frecuencia de la vibración del rayo de electrones alrededor de su eje, y la velocidad de desplazamiento del rayo, lo que se define de antemano por medio de exámenes en las piezas de prueba de desarrollo similares a la prueba de pieza de inicio de corrida, que serán explicadas más tarde. Las ventajas de utilizar la soldadura de rayos de electrones es especialmente, la velocidad de soldadura y la calidad de la soldadura obtenida a lo largo de una orilla de soldadura relativamente estrecha. La soldadura se inicia en el talón 13, ya que en la soldadura de rayos de electrones, el inicio de soldadura genera defectos en la pieza de trabajo y también un orificio. Estas desventajas no afectan la paleta 2 hasta que se encuentran confinadas en el talón 13. Además, el inicio de la soldadura en el talón 13 hace posible cuando el rayos de electrones alcanza el plano de unión entre la paleta 2 y el parche 11, para que la pistola de electrones esté en su energía completa, en donde se mantiene la energía hasta ei fin de la línea 10 de corte de la paleta 2. La operación completa de soldar el parche 11 con la paleta 2 se lleva a cabo, con respecto a la línea 10 de corte de la paleta 2, en un "estado estable" de la pistola de electrones. Se debe notar que en este caso en particular, la orilla de soldadura tiene un tipo de extremo abierto. La soldadura continúa y termina en el talón 14 opuesto, para que los defectos y el orificio, que también se generan en esta fase, queden confinados al talón 14. La pistola de electrones no se dirige exactamente al plano de unión, sino que está ligeramente desplazada a un lado del parche 11, ya que alrededor de la orilla de soldadura puede aparecer un "socavado", es decir una zona en donde se reduce el espesor con relación a su espesor inicial, lo que provoca una pérdida de material hacia la orilla de soldadura. Ya que el parche 11 tiene un mayor espesor que la paleta 2, el material tiene la tendencia a ir más allá de la orilla de soldadura para llenar el socavado en el lado de la paleta 2. El socavado, que puede formarse en el lado del parche 11 puede desaparecer en el paso de maquinado que sigue. El desplazamiento del rayo en el lado del parche 11, por lo tanto, evita que se forme un socavado en la paleta 2 reparada. De preferencia, los parámetros de la máquina de soldadura de rayos de electrones se refinan por medio de esclavizar estos parámetros a la geometría de la orilla de soldadura, y por lo tanto a la geometría de la línea 10 de corte de la paleta 2 en una manera progresiva, en tiempo real, a lo largo de esta línea 10 de corte. La orilla de soldadura obtenida tiene una mejor calidad. Se debe mencionar otra ventaja de utilizar talones 13, 14. La paleta 2 incluye, a lo largo de su línea 15 de punta, un labio de sellado que corresponde al labio 17 en el parche 11. Debido a su pequeño espesor, este labio no puede soldarse por rayos de electrones directamente, ya que esta zona puede colapsarse durante la soldadura. Por lo tanto es más frecuente, en la técnica previa, no soldar el labio, sino formar un labio por un proceso de acumulación posterior, por ejemplo, con el uso de un láser, que incrementa los costos en forma apreciable. El talón 13, colocado debajo del labio 10 en el lado de la paleta 2 y del parche 11, en donde la continuación del perfil es más ancha, forma un sobre tamaño de espesor en el labio. De esta forma, la región en donde se sueldan las regiones de labio juntas no es demasiado delgada y esas porciones se pueden soldar con soldadura de rayos de electrones para asegurar la continuidad del labio de la paleta 2 una vez reparada. Una vez que se ha llevado a cabo la operación de soldadura de rayos de electrones, la paleta 2, con el parche 11 soldado experimenta un tratamiento de calor para reducir las resistencias a tensión generadas durante la soldadura. También se puede llevar a cabo una operación de repujado ultrasónico. Se realizan ciertas revisiones para asegurar la calidad de la soldadura. Estas revisiones pueden ser revisiones visuales para verificar que la soldadura se ha realizado correctamente, y en principio no produjo imperfecciones apreciables, lo que arriesga la garantía alcanzada por la soldadura de la pieza de prueba de inicio de corrida. Para este propósito, el objetivo puede ser revisar visualmente los restos de oxidación, que pueden deberse a una protección deficiente por el gas confinado, las carencias de unión, grietas (bajo un microscopio binocular) y material no fundido. Si de conformidad con estas revisiones, el resultado es satisfactorio, el parche 11 entonces se maquina para retirar el material adicional con el fin de recuperar una forma casi definitiva, prácticamente correspondiente a la forma de la paleta 2 completa. Se realizan varios pases en la herramienta de maquinado, cada vez, se retira poco material, hasta se obtienen, las dimensiones de la paleta que son más grandes que las dimensiones finales, es decir las dimensiones correspondientes a la paleta inicial. Estas son las dimensiones de la porción 9 que ha sido cortadas y reemplazadas por el parche 11, el resto de la paleta 2 no se maquina ya que debe quedar idéntico al resto de la paleta 2 inicial. La reparación de la paleta 2 se refina y se completa mediante pulido manual, para así, obtener una paleta 2 idéntica a la paleta 2 inicial. El método de la invención se caracteriza especialmente por el hecho de que antes de que el parche se suelde en la paleta 2, se suelda la pieza de prueba de inicio de corrida. Para este propósito, dos elementos de pieza, a saber el primer elemento 18, mostrado en la Figura 4, correspondiente a la paleta 2 y un segundo elemento 19, mostrado en la Figura 5, correspondiente al parche 11, se sueldan juntos. El primer elemento 18 de pieza de prueba, correspondiente a la paleta 2, será señalado por el término "primer elemento 18" y el segundo elemento 19 de pieza de prueba correspondiente al parche 11 será señalado con el término "segundo elemento 19". El término " pieza de prueba" corresponderá a la pieza de prueba una vez soldada, es decir los dos elementos 18, 19 soldados juntos. El primer elemento 18 tiene una línea 20 de corte, cuyo perfil es idéntico al perfil definido de la línea 10 de corte de la paleta 2. El elemento está hecho del mismo material, titano Ti 17, que ha experimentado los mismos procesos del tratamiento que la paleta 2, desde su fundición hasta su uso en servicio y tiene las mismas características superficiales y las mismas propiedades metalúrgicas y se ha maquinado en la misma forma. De preferencia, puede ser la porción que viene desde el modelo de "blisk" forjado, lo cual asegura la similitud de características. Incluye porciones correspondiente a los talones 13, 14 incluso cuando estos no hayan sido mostrados. De la misma forma, el segundo elemento 19 tiene una línea 21 de corte, cuyo perfil es idéntico al de la línea 12 de corte del parche 11, y tiene características similares en la misma forma a la previa.

Incluye el sobretamaño del espesor del parche 11 y las porciones 22, 23 correspondientes a los talones 13, 14. El primer elemento 18 y el segundo elemento 19 se sueldan juntos por la máquina que será utilizada para soldar el parche 11 con la paleta 2, con los parámetros preestablecidos para esta soldadura. El pre-ajuste de ios parámetros puede obtenerse en la manera descrita a continuación. Se utiliza el mismo dispositivo de sujeción. De este modo, antes de que el parche 11 sea soldado a la paleta 2, se lleva a cabo un proceso muy similar al de la soldadura de dos elementos 18, 19, con el fin de obtener la pieza de prueba de inicio de corrida. Es posible que para soldar en forma más representativa, la soldadura del parche 11 con la paleta 2, proporcionar un medio que simule la masa y el volumen ambientales de la paleta 2. Esto se debe, a que la masa circundante de la paleta 2, especialmente en presencia cerca de la paleta 2 de un cubo que da soporte al borde 3 para retener las paletas, produce un efecto de bombeo térmico durante la soldadura. El calor de soldadura inyectado en un punto localizado, que es la orilla de soldadura, tiene la tendencia a difundirse en la masa, esta difusión varía de conformidad con la última. El ambiente de ia paleta 2 se toma en cuenta cuando se suelda la pieza de prueba de inicio de corrida, que por ejemplo, puede simular el uso de una herramienta del dispositivo de sujeción, que tiene una mayor masa que la necesaria. Una vez que los dos elementos 18, 19 de la pieza de prueba de inicio de corrida han sido soldados, se obtiene la pieza de prueba de inicio de corrida real. Después, se revisa la calidad de la soldadura de la pieza de prueba de inicio de corrida. Dependiendo de los requerimientos, es posible llevar a cabo revisiones visuales o revisiones bajo un microscopio binocular, o tomar secciones transversal y longitudinales al plano de unión para llevar a cabo exámenes metalúrgicos. Cuando una de estas revisiones expone una soldadura deficiente, los parámetros se adaptan y se suelda, opcionalmente, una pieza de prueba de inicio de corrida, y así hasta que se considera que se ha obtenido una pieza de prueba de inicio buena, en cuyo caso, se validan los parámetros de la máquina, ya que se considera que corresponden al criterio de aceptación de reparación.

Una vez que se han validado los parámetros de la máquina, el parche 11 se puede soldar a la paleta 2 con el fin de repararla, con el uso de los mismos parámetros. La revisión previa de la pieza de prueba de inicio de corrida es suficiente para autorizar la reparación de la pluralidad de paletas 2 idénticas de uno y el mismo blisk, o incluso de varios blisks idénticos. Se debe notar que los parámetros de la máquina de soldadura por rayos de electrones están preestablecidos. Sin embargo, aunque estos parámetros hayan sido establecidos para obtener una buena soldadura, la pieza de prueba de inicio de corrida hace posible asegurar que estos parámetros siempre estén correctos, ya que el desgaste, el calor, etc., que afectan la precisión de la máquina, no pueden ser excluidos. De conformidad con una característica del método de la invención, después de que las paletas 2 del blisks han sido reparadas, se suelda una pieza de prueba de fin de corrida. Tal pieza de prueba es idéntica a la pieza de prueba de inicio de corrida antes descrita, con los mismos dos elementos 18, 19. la soldadura se lleva a cabo exactamente igual, con los parámetros validados por la revisión de la pieza de prueba de inicio de corrida, que se utilizó para reparar las paletas 2. De la misma forma, se realizan una o más revisiones en la pieza de prueba de fin de corrida, lo cual hace posible validar o no la reparación de la paleta o paletas 2, del blisk. De preferencia, ia pieza de prueba de fin de corrida se revisa exactamente, por ejemplo, con exámenes metalúrgicos, con el fin de buscar orificios, que son cavidades formadas por el gas liberado por el metal. En el caso del titanio Tf 17, estos orificios son tan pequeños como 5 a 100 µm y no pueden ser detectados mediante una simple radiografía. La densidad de los microporos observados durante la inspección metalúrgica puede ser el factor clave para aceptar la reparación. De este modo, al soldar la pieza de prueba de inicio de corrida y una pieza de prueba de fin de corrida, y al revisarlas, es posible validar la corrida completa, es decir la reparación del "blisk" o de los blisks, ya que cuando al inicio y al final de la corrida, están correctas, entonces la reparación completa se considera validada. De preferencia, se ejecutan las operaciones llevadas a cabo en la paleta 2, una vez que ha sido soldada (tratamiento de calor, repujado ultrasónico, etc.) que son posibles después de la soldadura y después de que se ha revisado la pieza de prueba de fin de corrida. De conformidad con una característica de la invención, los parámetros de máquina se preajustan en lo que se llama piezas de prueba de desarrollo, que son idénticas a las piezas de prueba de inicio de corrida y de fin de corrida. Gracias a estas piezas de prueba de desarrollo, los parámetros de la máquina de soldadura se determinan experimentalmente para reparar una paleta 2 de un tipo particular, con un perfil definido. Este desarrollo de los parámetros se puede llevar a cabo después de la aceptación de una máquina por el reparador, o antes por el fabricante del blisk, quien dará al reparador del "blisk" los parámetros a ser aplicados en las paletas 2. El beneficio de las piezas de prueba de inicio de corrida hace posible, aún más en este caso, adaptar los parámetros que pueden experimentar ligeras variaciones ya que no se implementan en la misma máquina. Así implementado, el método de la invención hace posible no solamente reparar un "blisk" de titanio Ti 17, que no era posible en la técnica previa, sino que también estandarizar tales reparaciones. El fabricante proporciona sus reparaciones con los parámetros a ser implementados para reparar las paletas 2, para llevar a cabo la soldadura y revisar una o más veces las piezas de prueba de inicio de corrida, con el fin de validar esos parámetros, reparar una o más paletas con una revisión final o incluso sin revisión y después validar esta reparación por soldadura y revisar la pieza de prueba de fin de corrida. De conformidad con otra característica de la invención, una máquina de soldadura se pre-valida por medio de una pieza 24 de prueba llamada pieza de prueba de validación de integridad de la máquina, mostrada en la Figura 6. Para este propósito, se sueldan con rayos de electrones dos placas de espesores correspondientes a por lo menos el espesor máximo de la paleta 2 con los parámetros preestablecidos, ya que durante la soldadura de la paleta es más probable que se genere la mayoría de los defectos, para así obtener la pieza 24 de prueba de validación de integridad mecánica con la línea 25 de soldadura resultante. Una rebanada 26 entonces se corta de la pieza 24 de prueba de validación de integridad mecánica, en forma transversal a la línea 25 de soldadura maquinada para formar una barra 27 en su parte central que incluye la línea 25 de soldadura que corre en forma transversal a la barra 27. El maquinado se lleva a cabo para dejar en los extremos de la barra 27, áreas 28, 29 más anchas para ser sujetadas por pinzas de un aparato con el cual se llevan a cabo las pruebas de fatiga cíclica. Tales pruebas emplean las fuerzas de compresión y tensiles sucesivas a diferentes temperaturas, por ejemplo, a temperatura ambiente a una temperatura operativa de las paletas 2.

La pieza 24 de prueba también puede utilizarse para llevar a cabo varias revisiones, como las antes descritas y por ejemplo, pueden cortarse en forma transversal y longitudinal con el propósito de los exámenes metalúrgicos. De este modo, la pieza 24 de prueba de validación de integridad mecánica hace posible validar ei par de máquina/mecánico y así definir el impacto de una reparación típica en el material y para disminuir sus propiedades mecánicas. Con ventaja, tal validación de integridad mecánica se lleva a cabo para cada máquina, antes de la implementación del método de reparación y antes de la soldadura de la pieza de prueba de inicio de corrida. La validación por lo tanto no se lleva para el material, sino para cada máquina, junto con el material.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Un método para reparar una paleta (2) de un disco (1) de paleta de una pieza de una turbomáquina que incluye por lo menos una región dañada, mediante soldadura de rayos de electrones de un parche (11) por medio de una máquina de soldadura de rayos de electrones, caracterizado porque comprende los pasos de preparar la región dañada, de la soldadura de rayos de electrones del parche (11) y remaquinar la región reparada por maquinado, caracterizado porque: el paso de preparación comprende el maquinado de la región dañada para así obtener una región (10) a ser reparada de un perfil definido; la soldadura se lleva a cabo, en un primer elemento (18) de pieza de prueba correspondiente a la paleta (2), que tiene un perfii (20) definido, con la máquina de soldadura, los parámetros operativos de la misma están preestablecidos, y de un segundo elemento (19) de pieza de prueba, correspondiente al parche (11), que tiene las características del parche (11), con el fin de obtener lo que se llama una pieza de corrida "inicio de corrida"; la calidad de la pieza de prueba de inicio de corrida después de la soldadura se revisa y cuando la calidad de la pieza de prueba corresponde al criterio de aceptación de reparación; el parche (11) se suelda en la región (10) a ser reparada con la misma máquina de soldadura de rayos de electrones sin cambiar los parámetros operativos de la misma; y la región reparada se remaquina mediante maquinado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el maquinado de la región dañada se lleva a cabo al cortar una porción (9) estandarizada que incluye la región dañada a lo largo de una línea (10) de corte.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el parche (11) incluye una línea (12) de corte que tiene un perfil correspondiente al perfil deseado de la línea (10) de corte de la paleta (2), con un sobre-tamaño de espesor.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el tamaño de espesor es de aproximadamente 1mm, dividido en 0.5 mm en cada lado de la línea (10) de corte para una paleta cuyo espesor varía entre 0.5 y 6mm, de preferencia, entre 0.7 y 3.45 mm.

5. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 4, caracterizado porque mientras el parche (11) se suelda, el rayo de electrones se desplaza ligeramente en el lado con el parche (11).

6. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 5, caracterizado porque se proporciona por lo menos un talón (13, 14) que se acopla con el parche (11).

7. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 6, caracterizado porque incluye después de que se ha soldado el parche (11) en la paleta (2), un paso de soldadura, en un primer elemento (18) de pieza de prueba correspondiente a la paleta (2), que tiene un perfil definido de la paleta (2), un segundo elemento (19) de pieza de prueba correspondiente al parche (11), que tiene las características del parche (11), con la misma máquina de soldadura de rayos de electrones, sin cambiar los parámetros operativos de la misma, con el fin de obtener lo que se llama una pieza de prueba de "fin de corrida" y un paso para revisar la calidad de la pieza de prueba de fin de corrida.

8. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 7, caracterizado porque incluye el paso de desarrollar una máquina de soldadura de rayos de electrones, durante lo cual se preajustan los parámetros de soldadura sobre un primer elemento (18) de pieza de prueba, correspondiente a la paleta (2), que tiene un perfil definido de la paleta (2) de un segundo elemento (19) de pieza de prueba, correspondiente al parche (11), que tiene las características del parche (11), con el fin de obtener io que se llama "pieza de prueba de desarrollo", seguido por la prueba destructiva y/o no destructiva de la pieza de prueba de desarrollo.

9. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque los primeros elementos (18) y los segundos elementos (19) de la pieza de prueba de inicio de corrida y de la pieza de prueba de fin de corrida y la pieza de prueba de desarrollo son idénticos.

10. El método de conformidad con las reivindicaciones 7 y 8 ó 9, caracterizado porque la soldadura de una pieza de prueba se lleva a cabo con un medio para simular la masa ambiental de la paleta (2) con el fin de simular el bombeo térmico.

11. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 10, caracterizado porque también incluye el paso de validar el par de material/máquina, durante el cual dos placas de material de la paleta (2), con un espesor por lo menos igual al espesor máximo del perfil definido de la paleta, se sueldan con el fin de obtener la pieza (24) de prueba para validar la integridad mecánica y por lo menos se llevan a cabo las pruebas de fatiga cíclica en la pieza (24) de prueba para validar la integridad mecánica.

12. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 11, caracterizado porque se aplica para reparar por lo menos una región a ser reparada entre las puntas (8) de paleta, el borde delantero o las esquinas del borde trasero (6, 7), los bordes (4) delanteros y los bordes (5) traseros.

13. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 12, caracterizado porque la paleta (2) se hace de titanio llamado Ti17.

14. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a la 13, caracterizado porque la turbomáquina es un turborotor.

15. Un elemento de pieza de prueba de desarrollo o de fin de corrida o de inicio de corrida para implementar el método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque tiene una línea (20) de corte, cuyo perfil es idéntico al perfil definido de la paleta (2) y hecha del mismo material.

16. El elemento de pieza de prueba de desarrollo, de fin de corrida o de inicio de corrida para implementar el método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque tiene las características del parche (11).