Procedimiento de fabricación de un álabe hueco.

Procedimiento de fabricación de un alabe hueco (10) para turbomaquina que consiste en formar canales (24) en una pieza en bruto del alabe,

en colocar insertos en los canales (24) , en someter a la pieza en bruto a un forjado y en eliminar los insertos por disolución quimica, caracterizado porque el alabe (10) es de aleación de aluminio y los insertos son de aleación de cobre.

Procedimiento de fabricación de un alabe hueco La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un alabe hueco de turbomaquina de acuerdo con el preambulo de la reivindicación 1. Un procedimiento de este tipo es conocido por el documento EP 1 148 754.

En una turbomaquina, los alabes fijos o bien m6viles estan destinados a estar colocados en una vena de circulación de un flujo de aire. Con el fin de reducir la masa de la turbomaquina, ha sido ya propuesto utilizar alabes de materiales compuestos. Sin embargo, estos materiales son muy costosos y los alabes son tecnicamente dificiles de realizar. Otra solución consiste en aligerar el alabe formando en el cavidades internas. Para esto, se forman canales en una pieza en bruto del alabe y despues se rellenan con insertos de un material diferente del material del alabe. Una etapa de forjado, consistente en aplicar una fuerza mecanica a la pieza en bruto provista de los insertos, permite deformar la pieza en bruto para darla la forma final de un alabe de turbomaquina. Los insertos son finalmente eliminados por disolución quimica, siendo los alabes asi obtenidos a la vez ligeros y resistentes a las tensiones mecanicas.

La elección del inserto es particularmente critica puesto que este debe satisfacer imperativamente una doble exigencia concerniente a sus propiedades mecanicas y a sus propiedades quimicas. En efecto, durante la operación de forjado, la pieza en bruto es calentada para permitir su deformación mecanica, la temperatura de fusión de los insertos debe ser mayor que la temperatura de forjado. Ademas, el comportamiento reológico de los insertos debe ser suficientemente pr6ximo al de la pieza en bruto, a la temperatura y a las velocidades de deformación consideradas, para obtener la forma y la repartición de las cavidades internas deseadas en el seno del alabe y evitar el aplastamiento demasiado importante de los insertos o bien la formación de fisuras internas en el alabe. En efecto, si el inserto es demasiado blando, durante la operación de forjado, las cavidades rellenas con los insertos se aplastaran, y por el contrario si el inserto es demasiado duro, pueden formarse grietas en el seno del alabe en la interfaz inserto / alabe, lo que fragiliza el alabe y limita la duración de su vida util de servicio.

Esta tecnica es utilizable para la fabricación de alabes huecos de aleación de titanio, con insertos de acero. Sin embargo, estas aleaciones de titanio son costosas y su utilización solamente se justifica cuando los alabes son sometidos a tensiones mecanicas importantes y/o a temperaturas elevadas.

La invención tiene por objeto un procedimiento que permita fabricar alabes huecos que sean ligeros y poco costosos.

A tal efecto, esta propone un procedimiento de fabricación de un alabe hueco para turbomaquina consistente en formar canales en una pieza en bruto del alabe, en colocar insertos en los canales, en someter a la pieza en bruto a un forjado y en eliminar los insertos por disolución quimica, caracterizado porque el alabe es de aleación de aluminio y los insertos son de aleación de cobre.

La utilización de aluminio en combinación con cobre, permite, durante el forjado de la pieza en bruto y de los insertos, obtener la deformación deseada puesto que el cobre tiene un comportamiento reológico similar al del aluminio a las temperaturas requeridas para el forjado del aluminio.

Los insertos de cobre deformados por la operación de forjado son disueltos a continuación por inmersión en una solución de acido nitrico.

De acuerdo con otra caracteristica de la invención, el alabe comprende, despues de la disolución quimica, al menos un canal formado en su espesor y que se extiende sensiblemente en toda su longitud segun el perfil exterior del alabe.

De acuerdo con otra caracteristica de la invención, el alabe es recubierto, antes de la eliminación de los insertos, por una pelicula de protección resistente a la disolución quimica, los insertos restantes libres de cualquier pelicula de protección.

Si la solución utilizada para la disolución quimica esta prevista solamente para eliminar los insertos de cobre, es preferible proteger el alabe de aleación de aluminio. Para esto, se puede utilizar una cera, un barniz o un material adhesivo resistente al agente quimico de disolución de los insertos.

De acuerdo con otra caracteristica de la invención, la pieza en bruto del alabe es realizada por forjado en un plano de aluminio, despues se forman canales en la pieza en bruto por perforación de esta.

La invención se comprendera mejor y otros detalles, ventajas y caracteristicas de la invención se pondran de manifiesto con la lectura de la descripción que sigue hecha a titulo de ejemplo no limitativo, refiriendose a los dibujos anejos, en los cuales:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un alabe hueco realizado por forjado de acuerdo con la invención y que presenta una pluralidad de canales;

la figura 2 es una vista esquematica en corte transversal de una variante del alabe hueco que presenta un unico canal.

Se hara referencia en primer lugar a la figura 1 que representa un alabe hueco 10 de turbomaquina obtenido por el procedimiento de acuerdo con la invención. Un alabe 10 de este tipo comprende un pie 12 empalmado a una pala 14, cuyas superficies exteriores denominadas extrad6s 16 e intrad6s 18 estan unidas por un borde de ataque 20 y un borde de fuga 22. El pie 12 esta destinado a quedar insertado en una ranura correspondiente de un disco (no representado) de rotor de la turbomaquina mientras que la pala 14 esta destinada a quedar colocada en la vena de circulación de un flujo de aire frio de la turbomaquina.

El procedimiento de acuerdo con la invención permite realizar un alabe 10 tal como esta representado en la figura 1, que sea ligero y resistente. Para esto, el procedimiento propone utilizar un alabe 10 de aleación de aluminio y realizar las partes huecas 24 utilizando insertos de aleación de cobre.

El procedimiento consiste en realizar por perforación canales en una pieza en bruto de alabe de aluminio.

Por razones de coste, la pieza en bruto del alabe es realizada preferentemente por forjado en un plano de un bloque de aluminio. No obstante, para realizar la pieza en bruto pueden utilizarse otras tecnicas, tales como el mecanizado.

A continuación, se introducen en los canales insertos de cobre de forma sensiblemente identica a la de los canales. La pieza en bruto de aluminio provista de los insertos es calentada despues a una temperatura de aproximadamente 400 º C y deformada por tecnicas de forjado conocidas por el especialista en la materia, con el fin de obtener la forma de alabe 10 deseada.

Durante la deformación en caliente, los comportamientos reológicos sensiblemente similares del cobre y del aluminio aseguran la obtención de la forma y de la repartición deseadas de los insertos en el seno del alabe 10 sin anomalias en las interfaces aluminio / cobre. Despues del forjado, los insertos se extienden a lo largo de lineas curvas 26 correspondientes al perfil del alabe 10.

Los canales y los insertos tiene inicialmente una forma cilindrica recta de sección circular, que pasa a ser curva de sección eliptica despues del forjado.

Los insertos de cobre son disueltos a continuación por inmersión en una solución a base de acido nitrico. Una solución de este tipo presenta la ventaja de disolver preferentemente el elemento de cobre con respecto a la aleación de aluminio y por tanto unicamente a los insertos. La disolución de los insertos puede obtenerse tambien dirigiendo chorros de acido nitrico en dirección a cada uno de los emplazamientos de los insertos.

Con el fin de garantizar una protección óptima del alabe 10, se deposita una pelicula de protección sobre el alabe de manera que le recubra, con la excepción de los emplazamientos correspondientes a los insertos de cobre con el fin de permitir su disolución.

La pelicula de protección puede ser cera o un barniz o bien una pelicula adhesiva, por ejemplo.

El alabe asi obtenido puede comprender una pluralidad de cavidades o de canales que se extienden cada uno sensiblemente a lo largo de una linea central curva 26, segun el perfil del alabe 10 de manera que las cavidades y los 35 canales no desemboquen ni en las superficies extrad6s 16 e intrad6s 18, ni sobre los bordes de ataque 20 y de fuga 22. Los canales pueden... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de fabricación de un alabe hueco (10) para turbomaquina que consiste en formar canales (24) en una pieza en bruto del alabe, en colocar insertos en los canales (24) , en someter a la pieza en bruto a un forjado y en eliminar los insertos por disolución quimica, caracterizado porque el alabe (10) es de aleación de aluminio y los insertos son de aleación de cobre.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la disolución quimica es realizada por inmersión en una solución de acido nitrico.

3. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque el alabe (10) comprende, despues

de la disolución quimica, uno o varios canales (24) formados en su espesor y que se extienden en toda su longitud 10 segun el perfil exterior del alabe (10) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el alabe (14) es recubierto, antes de la eliminación de los insertos, con una pelicula resistente a la disolución quimica, los insertos restantes libres de cualquier pelicula de protección.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la pieza en bruto

del alabe es realizada por forjado en un plano de aluminio, y despues se forman canales (24) en la pieza en bruto por perforación de esta.