COMPONENTE CON TENSIÓN RESIDUAL DE COMPRENSIÓN.

La invención se refiere a un componente con tensiones residuales de compresión de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. En componentes altamente solicitados mecánicamente, se introducen con frecuencia tensiones residuales de compresión, para que los componentes puedan soportar tensiones elevadas. Esto se realiza, en parte, en las patas de paletas de turbinas (turbinas de vapor, turbinas de gas) que están conformadas de manera similar a un abeto. Las tensiones residuales de compresión se pueden introducir a través de laminación. El chorreado de bolas por compresión representa otra posibilidad para la generación de tensiones residuales de compresión. El documento US-PS 5.911.780 muestra un método de este tipo para la generación de tensiones residuales de compresión. El documento US-PS 5.492.447 publica un procedimiento para la generación de tensiones residuales de compresión en componentes de rotor por medio de un láser. Un procedimiento similar se publica en el documento EP 731 184 B1. El documento WO 01/15866 A1 muestra un procedimiento para el tratamiento de superficies de un componente, en el que al menos un parámetro de chorro es adaptado, en un procedimiento de radiación abrasiva, a la línea del contorno del componente. El documento DE 197 42 137 A1 muestra un dispositivo de laminación para la generación de tensiones residuales de compresión. El documento US 4.428.213 publica un componente, en el que una primera zona y a continuación todo el componte son chorreados con bolas con una intensidad más reducida. Los documentos EP 0 230 165 A1 y EP 1 125 695 A2 publican un robot, que lleva una herramienta frente a un componente a mecanizar. El documento US 4.937.421 publica un método de radiación por láser y un dispositivo correspondiente, en el que el rayo láser de un láser es dividido en dos rayos para generar una superficie de radiación mayor sobre el componente a mecanizar, para que se consiga un tiempo de mecanización más rápido. Estos dos rayos láser son guiados en común y presentan los mismos parámetros en lo que se refiere al ángulo de incidencia y la intensidad y se guían en común en un soporte de fijación. Los componentes de acuerdo con el estado de la técnica no muestran una resistencia suficiente para estados de funcionamiento extraordinarios para cumplir los requerimientos deseados en las tensiones funcionales localmente diferentes. Por lo tanto, el cometido de la invención es solucionar este problema. El cometido se soluciona por medio de un componente según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se indican otras medidas ventajosas. Las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes se pueden combinar entre sí de manera ventajosa. En este caso: Las figuras 1 y 2 muestran un componente, que presenta una superficie curvada. La figura 3 muestra una disposición esquemática de un dispositivo, con el que se puede realizar el procedimiento de acuerdo con la invención. Las figuras 4, 18 y 19 muestran el desarrollo lateral (esquemático) de las tensiones residuales de compresión. Las figuras 5 a 13, 20 y 21 muestras diferentes etapas del procedimiento de acuerdo con la invención. La figura 15 muestra una pala de turbina La figura 14 muestra una curva de la tensión de compresión registradas sobre la profundidad de un componente. La figura 16 muestra una turbina de gas. La figura 17 muestra una turbina de vapor. El componente La figura 1 muestra un componente con una superficie 5. El componente 1 puede ser un componente de una turbina 2   de vapor (figura17) o de una turbina de gas, como por ejemplo una turbina de avión o una turbina para la generación de corriente 100 (figura 16). Tales componentes son, por ejemplo, palas de turbinas 120, 130, 342, 354, un revestimiento de cámara de combustión u otras partes de una carcasa. La superficie 5 del componente 1, 120, 130, 342, 354 se compone, por ejemplo, de varias, aquí de dos zonas superficiales 4, 6. La zona superficial 6 (por ejemplo, la zona de la hoja de la pala 40, figura 15) está realizada, por ejemplo, lisa o sólo ligeramente curvada, en cambio la zona de la superficie 4 está curvada varias veces. En la superficie 5 y en sus zonas superficiales 4 y/o 6 están presentes distintas tensiones residuales de compresión E y diferentes de cero. El componente 1, 120, 130, 342, 354 presenta una zona 7 curvada cóncava de la zona superficial 4, que está expuesta, por ejemplo, durante el empleo del componente 1, 120, 130, 342, 354 a tensiones mecánicas más elevadas que otra zona 10 curvada convexa de la zona superficial 4. La zona superficial 4 del componente 1, 120, 130, 342, 354 presenta zonas (cumbre montañosa 12) curvadas, al menos parcialmente, cóncavas 7 (un valle 11) y convexas 10, de manera que existe un máximo local 10 y un mínimo local 7. Una zona 10, 12 curvada convexa se conecta, por ejemplo, en la zona 7, 11 curvada cóncava. En la zona 7, 11 curvada cóncava se aplica, por ejemplo, una tensión mecánica exterior más elevada que en la zona 10, 12 curvada convexa, cuando el componente 1, 120, 130, 342, 354 está incorporado. En la zona superficial 4 se pueden introducir tensiones residuales de compresión E a través de procedimientos de tratamiento de la superficie. Esto se realiza por medio de generadores de presión 25 adecuados (figura 3), por ejemplo por medio de laminación, chorreado con bolas o rayos láser. La figura 2 muestra a modo de ejemplo como componente 1 incorporado una zona parcial de una pala de turbina 13 (figura 15), a saber, una para de pala 43 (figura 15) en una zona de fijación 16 (figura 15) con su estructura similar a un abeto o del tipo de cola de milano como zona superficial 4 curvada varias veces. La pata de la pala 43 está dispuesta en un disco 22 configurado de forma correspondiente y es retenida allí. El disco 22 está dispuesto de nuevo sobre un árbol 103 de una turbina de gas 100 (figura 16) o turbina de vapor (figura 17). En particular, en la zona 7, 11 curvada cóncava se producen tensiones mecánicas altas. Por lo tanto, existe la necesidad de influir localmente en estas zonas sobre el componente 1, de tal manera que se puedan soportar tensiones de tracción elevadas, compensando parcialmente las tensiones de tracción locales. No obstante, esto debe controlarse y debe realizarse en función de la geometría de manera selectiva con tensiones residuales de compresión E localmente diferentes. La pala de la turbina 13 puede estar fijada también en el árbol 103. La figura 3 muestra de forma esquemática cómo se desplazan un generador de presión 25 y el componente 1, 120, 130, 342, 354 uno frente al otro. De acuerdo con la invención, se generan tensiones residuales de compresión E en el componente 1, 120, 130, 342, 354 partiendo desde la zona superficial 4 hasta el interior de la profundidad del componente 1, 120, 130, 342, 354. Esto se puede realizar en particular a través de laminación, radiación con láser o chorreado con bolas. Por ejemplo, el procedimiento se explica en detalle con la ayuda del chorreado con bolas. El modo de proceder básico, la selección de los parámetros se puede transferir de manera similar a la radiación láser, al laminado o a otros procedimientos para la generación de tensiones residuales de compresión. (Un impulso mecánico de las bolas corresponde a una densidad de potencia e un láser o a una presión de apriete de un tren de laminación). Una tobera de chorro de bolas 25 como generador de presión chorrea medios de chorreo 28 (bolas) con una cierta velocidad, que forman un chorro de partículas 29, en particular un chorro de bolas 29. Las bolas 28, en particular bolas de acero, inciden sobre la zona superficial 4 del componente 1 y generan a través de su impulso mecánico una presión de chorreado sobre la zona superficial 4, de manera que se generan allí tensiones residuales de compresión E. La tobera de chorro de bolas 25 se puede controlar a través de rayos láser 34 de un láser 31, de manera que es guiada exactamente en la zona previamente definida también a lo largo de contornos curvados. En particular, se puede adaptar la distancia, el ángulo de incidencia , es decir, el ángulo de la tobera de chorro de bolas 25 con respecto a la superficie en la zona superficial 4, 6. El ángulo de incidencia es, por ejemplo, inferior a 90º y está en particular entre 80º y 85º. De la misma manera, la presión de chorreado del chorro de bolas 29 se puede ajustar en la tobera de chorro de bolas 25. Otros parámetros son el tamaño del medio de chorreado 28, el material del medio de chorreado 28 o la forma del orificio de las toberas (láser: forma del rayo; laminación: forma de la herramienta). El componente 1 está, por ejemplo, empotrado fijamente, de manera que, por ejemplo, en una primera etapa del procedimiento, el láser 31 explora de forma controlada por CNC con rayos... [Seguir leyendo]

1.- Pala de turbina (120, 130, 342, 354), que presenta en una zona de fijación (16) o en una pata de pala (43) una zona superficial curvada (4) en forma de un abeto, en la que la zona superficial (4) está constituida por al menos una zona (7, 11) curvada cóncava y por al menos una zona (10, 12) curvada convexa, que están adyacentes entre sí, caracterizada porque la zona (7, 11) curvada cóncava presenta debido al chorreado de bolas unas tensiones residuales de compresión (E) diferentes de cero porque la zona (10, 12) curvada convexa presenta debido al chorreado de bolas unas tensiones residuales de compresión (E) diferentes de cero porque la zona (7, 11) curvada cóncava presenta tensiones residuales de compresión (E) más altas que la zona (10, 12) curvada convexa, la altura de la tensión residual de compresión (E) en la zona (7, 11) curvada cóncava es al menos 30 %, en particular 50 % del límite de estiramiento (Rp), en particular del límite de estiramiento ((Rp, 0,2), del material del componente (1, 13, 120, 130, 342, 354) y porque toda la zona superficial (4) presenta tensiones residuales de compresión (E), 2.- Componente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la zona (7, 11) curvada cóncava presenta un radio de curvatura (R) y porque la zona (7, 11) curvada cóncava presenta al menos una anchura (81) de tres a cinco veces el radio de curvatura (R). 3.- Componente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la tensión residual de compresión (E) es al menos el 60 % del límite de estiramiento (Rp), en particular del límite de estiramiento (Rp, 0,2), del material del componente (1, 13, 120, 130, 342, 354). 4.- Componente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la tensión residual de compresión (E) en la zona (7, 11) curvada cóncava) es al menos 50 %, en `particular en torno al 75 % mayor que en la zona (10, 12) curvada convexa con las la tensiones residuales de compresión (E) más bajas. 5.- Componente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque al menos una zona (7, 10) presenta una distribución lateral de la altura de las tensiones residuales de compresión (E) con al menos un máximo (70, 73) y/o una meseta (74), y porque el máximo (70) de la zona (7) curvada cóncava es más alto que el máximo (734) o la meseta (74) de la zona (10) curvada convexa. 6.- Componente de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el componente (1) es un componente de una turbina de vapor (300, 303) o de una turbina de gas (100), en particular una pala de turbina (120, 130, 342, 354). 9     11   12   13   14     16   17   18   19     21