UN MÉTODO PARA UNIR COMPONENTES USANDO POLVO SINTERIZABLE Y DESPLAZAMIENTO RELATIVO DE LOS COMPONENTES.

Un método para unir componentes usando polvo sinterizable y desplazamiento relativo de los componentes. La presente invención se refiere a un método para unir un primero y un segundo componentes (véase la reivindicación 1), y se refiere en particular, aunque no exclusivamente, a un método para reparar una estructura, como un disco con álabes de un motor de turbina a gas, uniendo un componente de parche a la estructura dañada. Los compresores y turbinas de motores de turbina a gas, como aquellos utilizados en motores de aviación, típicamente incluyen una pluralidad de ensamblajes de paletas de rotor y estator. Los ensamblajes de rotor están diseñados para impartir trabajo a los gases que pasan por el compresor y extraer trabajo de los gases que pasan por la turbina. Los ensamblajes de paletas del rotor ayudan a dirigir los gases de trabajo que ingresan o salen de los ensamblajes de rotor y aumentan de este modo la eficiencia del motor. Cada ensamblaje de rotor incluye un disco y una pluralidad de álabes conectados al disco como para extenderse radialmente hacia fuera desde allí. Convencionalmente, los álabes se conectaban al disco mediante conexiones mecánicas tales como conexiones del tipo "abeto" en las que una raíz dél álabe con forma de abeto es recibida dentro de un rebajo con forma complementaria en el disco. Esto significa que el álabe puede reemplazarse fácilmente en caso de daño. Los avances recientes han resultado en ensamblajes de rotor integralmente conformados por álabes o "blisks" en los que los álabes se forman integralmente con el disco. Estos poseen la ventaja de menor peso en comparación con un ensamblaje de rotor estándar, y de mayor eficiencia aerodinámica. Dichos blisks son particularmente aplicables en el diseño de motores de aviación militares. En vista de la naturaleza de sus aplicaciones, los blisks son susceptibles de daño. Los blisks de motores de turbina a gas son estructuras de gran valor. Si un blisk se daña durante el proceso de fabricación, es económicamente conveniente que el blisk dañado sea reparado, en lugar de ser desechado y reemplazado por un blisk completamente nuevo. El daño leve con frecuencia puede rectificarse con procedimientos convencionales de labrado y mezclado a mano. No obstante, el daño más sustancial, por ejemplo en el que se daña o destruye más de 20% de un volumen de superficie aerodinámica, la reparación puede ser dificultosa. En algunas circunstancias, el daño puede requerir el reemplazo de todo o parte del álabe. Con el fin de reemplazar el álabe, debe ser extraído a máquina para generar un encastre, y fijar un nuevo álabe en el encastre mediante un procedimiento adecuado. Se conoce la extracción de una sección de superficie aerodinámica dañada y la reparación con un "parche" uniendo un parche de reparación a la parte restante de la superficie aerodinámica original. Si la junta está hecha por soldadura por fusión, la junta resultante puede tener malas propiedades mecánicas que resultan de defectos y discontinuidades en la soldadura propiamente dicha. Además, se crean grandes zonas afectadas por calor en el parche de reparación y en la parte aerodinámica original, donde las propiedades del material pueden alterarse. También se han efectuado reparaciones usando técnicas de deposición de material tales como Deposición por láser directa o deposición de metales con forma para regenerar la geometría de los componentes dañados. Dichos procedimientos son costosos y también resultan en una zona afectada por el calor. Se considera que el documento WO 2099/001026 representa el estado más relevante de la técnica, y describe un método para unir el primero y el segundo componentes, colocando un polvo adecuado en una ranura utilizada como recipiente. También se ha propuesto, por ejemplo en el documento US 5788142, unir las partes metálicas de una parte intermedia de un metal en polvo compatible. La parte intermedia se dispone entre las partes que se han de unir, y se somete a una sinterización por reacción y a un procedimiento de consolidación para formar la junta. Dicho procedimiento requiere la creación separada de la parte intermedia, y el requerimiento de la alineación precisa de las partes que se han de unir y la parte intermedia, que es difícil de lograr. De acuerdo con la presente invención, se provee un método para unir un primero y un segundo componentes, que comprende: (a) disponer un dispositivo de contención en contacto con el primer componente de modo que una superficie de contacto del primer componente esté expuesta al interior del dispositivo de contención; (b) introducir un polvo sinterizable en el dispositivo de contención de modo que el polvo sinterizable se acumule en la superficie de contacto del primer componente; (c) fluidizar el polvo sinterizable; (d) desplazar el primero y el segundo componentes relativamente uno hacia el otro para mover la superficie de contacto del segundo componente y la superficie de contacto del primer componente una hacia la otra dentro del 2 E10170933 24-11-2011 dispositivo de contención, para comprimir así el polvo fluidificado en una región de unión entre las superficie de contacto del primero y el segundo componentes; y (e) efectuar un procedimiento de consolidación en el polvo comprimido para consolidar el polvo en la región de unión para formar una junta entre los componentes. El método se puede llevar a cabo con por lo menos las superficies de contacto dispuestas en un cerramiento que se vacía o que contiene un gas inerte durante por los menos las etapas (b) a (e). El dispositivo de contención puede adaptarse al perfil de por lo menos uno de los componentes. Después de la etapa (b) del método, el polvo acumulado en el dispositivo de contención puede ser nivelado para proveer una capa de polvo de espesor uniforme en la superficie de contacto del primer componente. La orientación del primero y el segundo componentes puede cambiarse después de la etapa (b) y antes de la etapa (d). La orientación de la superficie de contacto del primer componente puede cambiarse después de la etapa (b) y antes de la etapa (d). Por ejemplo, la superficie de contacto del primer componente puede ser sustancialmente horizontal durante la etapa (b), y luego rotarse a una orientación vertical, de modo que la etapa (d) se lleve a cabo con las superficies de contacto del primero y segundo componentes dispuestas sustancialmente verticales. 15 La fluidización del polvo en la etapa (c) puede realizarse, p. ej., por agitación ultrasónica del polvo, por ejemplo mediante transductores sónicos de contacto o sin contacto acoplados al primer componente o al dispositivo de contención. Por ejemplo, la fluidización se puede lograr por aplicación pulsada de por lo menos un haz de polvo o vibrador sónico electromagnético).   El segundo componente puede alinearse con respecto al primer componente durante la etapa (d) mediante un soporte, que permite la dirección precisa del segundo componente con respecto al primer componente. La velocidad de desplazamiento del segundo componente con respecto al primer componente en la etapa (d) puede ser relativamente lenta, por ejemplo no mayor que 1 mm/s, y posiblemente aproximadamente 0,5 mm/s. El procedimiento de consolidación de la etapa (e) puede comprender la aplicación de calor al segundo componente, por ejemplo a una superficie plana del segundo componente paralela a la superficie de contacto del segundo componente. Después del procedimiento de consolidación, los componentes unidos pueden enfriarse a un índice de enfriamiento lento, por ejemplo un índice no superior a 10° C/min, y posiblemente en el orden de 5°C/min. Después de la etapa (e), puede ser necesario realizar otras operaciones en los componentes unidos y en el polvo consolidado. Por ejemplo, el segundo componente y/o el polvo consolidado pueden requerir maquinación para igualar el perfil de la superficie aerodinámica original. En una realización de acuerdo con la presente invención, los componentes son componentes metálicos y pueden estar hechos a partir de aleaciones típicamente utilizadas en la industria aeroespacial, como aleaciones basadas en titanio, níquel, aluminio o acero. Se contempla que el método de la presente invención podría emplearse exitosamente con componentes hechos a partir de aleación alfa, alfa+beta (Ti6-4, Ti6242, Ti6246, Ti550), beta (titanio resistente a altas temperaturas - BurTi) y aleaciones intermetálicas a base de titanio (aluminuros de titanio gamma/Ti3AI), y pueden ser aplicables a todas las superaleaciones refractarias. El polvo sinterizable puede comprender partículas del mismo material que el primero y el segundo componentes o, si el primero y el segundo componentes están hechos de diferentes materiales, como por lo menos uno de ellos. Si bien una aplicación de un método según la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Un método para unir un primero y un segundo componentes (2,4) que comprende: (a) disponer un dispositivo de contención (16) en contacto con el primer componente (20) de modo que una superficie de contacto (6) del primer componente (2) se exponga al interior del dispositivo de contención (16); (b) introducir un polvo sinterizable (20) en el dispositivo de contención (16) de modo que el polvo sinterizable (20) se acumule en la superficie de contacto (6) del primer componente (2); (c) fluidizar el polvo sinterizable (20); (d) desplazar el primero y el segundo componentes (2,4) relativamente uno hacia el otro para mover una superficie de contacto (22) del segundo componente (4) y la superficie de contacto (6) del primer componente (2) una hacia la otra dentro del dispositivo de contención (16), para comprimir así el polvo fluidizado (20) en una región de enlace entre las superficies de contacto (6,22) del primero y el segundo componentes (2,4); y (e) realizar un procedimiento de consolidación en el polvo comprimido (20) para consolidar el polvo (20) en la región de enlace para formar una junta entre los componentes (2,4). 2. Un método según la reivindicación 1, en el que por lo menos las superficies de contacto (6,22) de los componentes (2,4) están dispuestas durante por lo menos las etapas (b) a (e) en un cerramiento que se vacía o contiene un gas inerte. 3. Un método según la reivindicación 1 ó 2, en el que el dispositivo de contención (16) se adapta al perfil de por lo menos uno de los componentes (20). 4. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la orientación de la superficie de contacto (6) del primer componente (2) se cambia después de la etapa (b) y antes de la etapa (d). 5. Un método según la reivindicación 4, en el que la superficie de contacto (6) del primer componente (2) se mueve desde una orientación horizontal hacia una orientación vertical. 6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polvo sinterizable (20) se fluidiza en la etapa (c) por agitación sónica o agitación ultrasónica. 7. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la etapa (e) comprende la aplicación de calor y presión al polvo comprimido (20). 8. Un método según la reivindicación 7, en el que el calor se aplica al segundo componente (4) y se transfiere a través del segundo componente (4) al polvo comprimido (20). 9. Un método según la reivindicación 8, en el que el calor se aplica a una superficie plana (26) del segundo componente (4) paralela a la superficie de contacto (22) del segundo componente (4). 10. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que, después de la etapa (e), el segundo componente (4) se maquina hasta un perfil final deseado. 11. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el primero y el segundo componentes (2,4) están hechos de material metálico. 12. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el polvo sinterizable (20) está hecho de material metálico. 13 Un método según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, utilizado para la reparación de un componente (10) de un motor de turbina a gas. 14. Un método según la reivindicación 13, utilizado para la reparación de un álabe dañado (12A) de un blisk (10), comprendiendo el blisk (10) una pluralidad de álabes (12) integralmente conectados al disco (14). 15. Un método según la reivindicación 2, en el que el cerramiento está dispuesto en una cámara externa que se vacía o contiene un gas inerte. 8 E10170933 24-11-2011   9 E10170933 24-11-2011   E10170933 24-11-2011