PROCEDIMIENTO PARA ENSAYAR UN REVESTIMIENTO DE PIE DE ÁLABE.

Procedimiento para ensayar un revestimiento (36) para pie de alabe que comprende las siguientes etapas:

- se suministra una probeta, denominada de disco (22) , que tiene al menos un asiento, y otra probeta, denominada de alabe (32) , que tiene al menos un asiento (34) revestido por dicho revestimiento, estando compuesta la probeta de alabe por dos semiprobetas (32) aptas para ser encajadas a una parte y a otra de la probeta de disco;

- se somete la probeta de alabe (32) encajada con la probeta de disco (22) a unos ciclos de tracción durante los cuales las probetas son solicitadas a tracción una con respecto a otra según una dirección de tracción (A) , transmitiéndose el esfuerzo de tracción a través de los asientos en contacto de la probeta de alabe y de la probeta de disco;

- se evalua dicho revestimiento en función de un criterio de evaluación predeterminado.

Procedimiento para ensayar un revestimiento de pie de alabe El invento se refiere al campo del control de calidad de revestimientos antifricci6n para pies de alabes de turbomaquina. Mas precisamente, el invento se refiere a un procedimiento para ensayar un revestimiento destinado a revestir un pie de alabe para una turbomaquina.

Los alabes, y en particular los alabes de soplantes en las turbomaquinas aeronauticas (turborreactores o turbopropulsores) son unas piezas mecanicas sometidas a esfuerzos extremos. Por este motivo el pie de alabe, que es la parte de sujeci6n del alabe, es una parte del alabe particularmente crftica. El pie de alabe tiene unas superficies de contacto con el disco del rotor, o asientos, que estan sometidos en funcionamiento a esfuerzos y temperaturas elevadas. Para reducir los esfuerzos, y sobre todo los de cizallamiento, que se aplican a los asientos de los pies de alabe, se utilizan de forma conocida revestimientos antifricci6n. Estos revestimientos, denominados "antifretting" (antidesgaste) , pueden ser depositados principalmente por proyecci6n termica. Pueden ser multicapa. La calidad del revestimiento antifricci6n es esencial, pues un modo principal de fallo de los alabes esta ligado a la disgregaci6n (por escamado, por fisuraci6n, por pulverizaci6n, o por desgaste) del revestimiento.

Tfpicamente, la vida util del revestimiento de un pie de alabe esta relacionada con el numero de ciclos (denominados "ciclos de motor" experimentados por el alabe. Tal ciclo es de hecho el conjunto de las solicitaciones a las que es sometido el alabe durante una fase completa de funcionamiento de la turbomaquina (durante un vuelo, en el caso de un turborreactor montado en un avi6n) , es decir desde el arranque hasta la parada. Asf en particular para un avi6n un ciclo comprende un despegue y un aterrizaje.

La vida util del revestimiento expresada en numero de ciclos puede estar ligada a un acuerdo comercial, responder a un pliego de condiciones o ser especificada por un gabinete de estudios. El revestimiento de pie de alabe debe seguir siendo funcional durante toda la vida util del alabe, ya que habitualmente no se ha previsto intervenci6n alguna sobre el revestimiento de un pie de alabe a lo largo de su explotaci6n.

Para asegurarse de la calidad de este revestimiento, y de su interfaz con el material del alabe en sf, se procede de manera conocida a examenes de revestimiento por micrograffa, que generalmente consisten en hacer una secci6n del revestimiento y del pie de alabe y en examinar al microscopio el aspecto de este corte. Tal ensayo permite verificar la estructura interna y el espesor del revestimiento, y en una cierta medida la calidad de su interfase con el material del pie de alabe propiamente dicho. Tambien se conoce el ensayo de la calidad de este revestimiento mediante ensayos normalizados de dureza o incluso mediante ensayos de adherencia a tracci6n o a cizallamiento.

No obstante, parece que estos diferentes ensayos se muestran insuficientes para distinguir revestimientos de calidad superior con respecto a revestimientos de calidad simplemente pasable y de hacerse una idea precisa de la vida util y del comportamiento mecanico en servicio del revestimiento depositado en el pie de alabe. En otros terminos, los ensayos actuales no permiten distinguir cualitativamente los diferentes revestimientos ya que resisten de forma satisfactoria un cierto numero de ciclos.

Otros procedimientos de ensayo estan por otra parte expuestos en los documentos EP 1.705.261, US 6.250.166, US

3.802.255 y EP 1.598.655.

El objeto del invento es proponer un procedimiento para ensayar un revestimiento de pie de alabe, que se muestre mas discriminatorio que los anteriores ensayos en cuanto a la calidad de los revestimientos, y que permita obtener unos resultados estrechamente correlacionados con las verificaciones reales sobre el comportamiento a lo largo del tiempo de los revestimientos de pies de alabes, tales que obtenidos durante toda la vida util de un alabe sean corrientemente de 10.000 a 15.000 ciclos.

Este objeto se ha conseguido gracias a un procedimiento que comprende las siguientes etapas:

- se suministra una probeta denominada de disco que al menos tiene un asiento, y otra probeta denominada de alabe que tiene al menos un asiento revestido con dicho revestimiento que hay que ensayar, componiendose la probeta de alabe de dos semiprobetas aptas para ser encajadas a una parte y a otra de la probeta de disco;

- se somete la probeta de alabe encajada con la probeta de disco a ciclos de tracci6n durante los cuales las probetas son solicitadas a tracci6n la una con respecto a la otra segun una direcci6n de tracci6n, transmitiendose el esfuerzo de tracci6n a traves de los asientos en contacto de la probeta de alabe y de la probeta de disco;

- se evalua dicho revestimiento en funci6n de un criterio de evaluaci6n predeterminado.

El principio del ensayo asf definido es fundamentalmente diferente de los ensayos anteriormente conocidos. En efecto, en lugar de fundarse en el examen de pies de alabe nuevos consiste en someter pies de alabe, y mas precisamente los asientos de estos, a ensayos de fatiga representativos de las solicitaciones a las que estan expuestos durante la vida util del alabe. Ventajosamente, el procedimiento no necesita la utilizaci6n de alabes sino E097195

simplemente la utilizaci6n de dos probetas, de las cuales en particular la probeta de alabe tiene un asiento cubierto por el revestimiento que hay que ensayar. Se observara que es perfectamente posible ademas que la probeta de alabe presente no solamente uno sino varios asientos, teniendo la probeta de disco entonces un asiento para cada uno de los asientos de la probeta de alabe.

El objetivo del ensayo del revestimiento de alabe puede ser por ejemplo ensayar de forma general un nuevo revestimiento, o incluso validar de forma efectiva la calidad del revestimiento aplicado en una serie de alabes antes de ser puestos en explotaci6n. Segun el objetivo perseguido las probetas utilizadas y las condiciones de ensayo (numero de ciclos, fuerza maxima aplicada durante estos) pueden ser mas o menos representativas de las solicitaciones reales a las que esta sometido el revestimiento durante la explotaci6n del pie de alabe. Asf normalmente, el numero de ciclos de tracci6n y la fuerza de tracci6n maxima aplicada a las probetas se determinan para un revestimiento dado en funci6n de la presi6n maxima admisible en los asientos del pie de alabe y del numero de ciclos motores previstos durante la vida util del alabe.

Por otra parte, durante los ciclos de tracci6n, los desplazamientos se producen en funci6n de los esfuerzos transmitidos. Un ciclo de tracci6n esta caracterizado por la curva de variaci6n de la fuerza de tracci6n en funci6n del tiempo. En la practica, se hace crecer la fuerza de tracci6n desde un valor inicial nulo, o al menos bajo (con respecto al valor maximo) , hasta un valor maximo y despues se vuelve al valor inicial. El valor inicial y el valor maximo pueden eventualmente ser mantenidos, el uno y/o el otro independientemente, durante un cierto espacio de tiempo. Por lo demas se pueden considerar otros tipos de perfiles de ciclos de tracci6n segun la manera en la que se quieran simular las diferentes fases de funcionamiento de la turbomaquina. Se puede ajustar el parametro de velocidad de subida en carga, es decir el aumento de la fuerza de tracci6n por unidad de tiempo.

Normalmente, la probeta de alabe es sometida de 3.000 a 15.000 ciclos de tracci6n, con unas fuerzas de tracci6n que pueden variar entre 15.000 y 30.000 daN.

La evaluaci6n de las probetas puede realizarsebien durante los ciclos de tracci6n (utilizando por ejemplo captadores montados en la maquina de ensayo como camaras y/o captadores de ultrasonidos) , bien a la salida de los ciclos de tracci6n, una vez desmontadas las probetas.

Segun un modo de realizaci6n durante la etapa de evaluaci6n del procedimiento se examina la probeta de alabe con objeto de determinar si presenta un escamado o una pulverizaci6n en su o sus asientos.

La ventaja del procedimiento segun el invento es que suministra unos resultados muy representativos del comportamiento y del envejecimiento de los revestimientos de los pies de alabes reales.

De forma conocida la fijaci6n de un alabe en un disco de rotor se hace en general mediante un acoplamiento espiga/mortaja que forma una uni6n. Esta uni6n esta constituida por una espiga dispuesta en un extremo radialmente interior del alabe, que esta fijado en una mortaja prevista... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para ensayar un revestimiento (36) para pie de alabe que comprende las siguientes etapas:

- se suministra una probeta, denominada de disco (22) , que tiene al menos un asiento, y otra probeta, denominada de alabe (32) , que tiene al menos un asiento (34) revestido por dicho revestimiento, estando 5 compuesta la probeta de alabe por dos semiprobetas (32) aptas para ser encajadas a una parte y a otra de la probeta de disco;

- se somete la probeta de alabe (32) encajada con la probeta de disco (22) a unos ciclos de tracci6n durante los cuales las probetas son solicitadas a tracci6n una con respecto a otra segun una direcci6n de tracci6n (A) , transmitiendose el esfuerzo de tracci6n a traves de los asientos en contacto de la probeta de alabe y de

la probeta de disco;

- se evalua dicho revestimiento en funci6n de un criterio de evaluaci6n predeterminado.

2. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1, caracterizado porque los asientos de la probeta de alabe y de la probeta de disco tienen unas formas complementarias y se extienden en una direcci6n oblicua con respecto a la direcci6n de tracci6n (A) .

15 3. Procedimiento segun la reivindicaci6n 1 6 2, caracterizado porque durante los ciclos de tracci6n se limita por medios de recuperaci6n elastica (40) la separaci6n lateral de las probetas que se producen en respuesta a la fuerza de separaci6n ejercida por las probetas una sobre la otra por el efecto de la tracci6n.

4. Procedimiento segun la reivindicaci6n 3, caracterizado porque durante los ciclos de tracci6n se mide dicha separaci6n lateral.

20 5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la probeta de alabe (32) tiene en la proximidad de su o sus asientos una forma representativa de un pie de alabe de turbomaquina, siendo el eje de tracci6n el eje radial de dicho pie de alabe.

6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la probeta de disco (22)

tiene en la proximidad de su o sus asientos una forma representativa de una espiga de un disco de rotor de 25 turbomaquina.

7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque consta ademas de la siguiente etapa: se fijan previamente los parametros de los ciclos de tracci6n, realizandose la evaluaci6n del revestimiento tras un numero determinado de ciclos de tracci6n.

8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la evaluaci6n comprende 30 un examen visual o micrografico.

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