Portaobjetos mejorado para piezas de trabajo.

Portaobjetos mejorado para piezas de trabajo en forma de rejilla (10) de alta temperatura,

montado a partir deelementos, siendo dichos elementos placas-tiras compuestas de carbono reforzadas con fibra de carbono, ycomprendiendo dichos elementos unos elementos en forma de peine que tiene secciones cortadas solamente en unlado,

teniendo dicho portaobjetos de piezas de trabajo

- un marco, estando provisto dicho marco de elementos de marco mutuamente acoplables y rodeando dichoselementos de marco:

- una rejilla horizontal (30), estando provista dicha rejilla (30) de elementos de rejilla mutuamente acoplables, que secruzan entre sí dentro del marco,

- así como al menos un soporte (40) de piezas de trabajo que es inerte con respecto a la pieza de trabajo soportaday proporciona una zona (50) de soporte de la pieza de trabajo a cierta distancia por encima de la rejilla (30), estandodispuesto dicho soporte (40) de piezas de trabajo dentro al menos de una sección cortada de cierre de al menos unelemento,

caracterizado porque

los elementos comprenden además: al menos un elemento que tiene secciones cortadas de enclavamiento mutuo,en una disposición alternada y al menos un elemento auxiliar;

dicho soporte (40) de piezas de trabajo:

- es una parte de una sola pieza de cerámica de alta temperatura de elongación con forma de barra,

- estando dispuesta dicha elongación paralela al plano de la dicha rejilla (30),

- siendo dicho soporte (40) de piezas de trabajo una parte integrante de la rejilla (30) por estar cerrada por debajo dela zona (50) de soporte de la pieza de trabajo por medio de secciones cortadas de una multitud de elementos derejilla dispuestos transversalmente, al tiempo que están enmarcados en sus extremos por elementosrespectivamente continuos dispuestos transversalmente, estando el soporte (40) de piezas de trabajo encerrado, noextraíble y como parte integrada dentro de la rejilla (30);

estando el portaobjetos de piezas de trabajo:

- sujeto en posición de montaje por al menos un elemento auxiliar donde

- cada elemento en forma de peine tiene al menos un orificio auxiliar con un elemento auxiliar dispuesto conun estrecho ajuste por su forma en dicho orificio auxiliar, y

- estando cada elemento auxiliar dispuesto además ajustado estrechamente y por su forma en al menos unorificio auxiliar de al menos un elemento que tiene las secciones cortadas de enclavamiento mutuo, con unadisposición alternada.

Portaobjetos mejorado para piezas de trabajo Campo de la invención La presente invención concierne a un portaobjetos mejorado para piezas de trabajo, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1.

Además, esta solicitud divulga un ventajoso método de producción y un uso ventajoso del portaobjetos reivindicado.

Los portaobjetos para piezas de trabajo se utilizan para el tratamiento térmico de las piezas de trabajo. Los portaobjetos metálicos, como se conocen por ejemplo por el documento DE 20 2006 008 712 U1 o por el DE 38 79 454 T2, son propensos a la deformación plástica a altas temperaturas. Esa es la razón por la que tales portaobjetos metálicos utilizados en aplicaciones a temperaturas altas han de ser sustituidos tras un ciclo de vida muy corto de las aplicaciones, porque su forma plásticamente deformada ya no puede proporcionar el soporte exacto requerido de la pieza de trabajo, que permitirá el tratamiento térmico de una pieza de trabajo sin inducir esfuerzos o deformación térmica.

Como contraste con los modos de realización metálicos, esta invención se sitúa en el área de los cuerpos compuestos de carbono, reforzados con fibra de carbono.

Se conoce un cuerpo compuesto de carbono monolítico, reforzado con fibra de carbono por el documento DE 199 57 906 A1. Dicho cuerpo compuesto se obtiene proporcionando un cuerpo de fibra previamente formado con forma de rejilla, donde dichas fibras están dispuestas en forma de rejilla de barras interconectadas y han sido empapadas en una solución pirolizable. A través de un proceso de carbonización y/o grafitización a altas temperaturas, el cuerpo proporcionado se convierte en un cuerpo compuesto de carbono continuo. El cuerpo así obtenido se considera ventajoso en comparación con cuerpos montados a partir de las denominadas rejillas de placas-tiras “CFC”, porque se obtiene con un coste reducido por un solo paso de proceso concluyente. “CFC” designa materiales que están basados en compuestos de carbono reforzado con fibra de carbono; han de proporcionarse simples placas-tiras mediante mecanización de dichas placas-tiras en una serie de pasos de proceso con las dimensiones requeridas.

La desventaja de tales rejillas monolíticas se hace evidente al fracturarse una de las barras de rejillas. No puede ser sustituida ni reparada. Una simple fractura dará como resultado que se pierda la totalidad de la rejilla. Por tanto, los cuerpos monolíticos son más económicos de producir, pero se vuelven mucho más costosos cuando se aplican en un área donde son comunes el impacto, impulsos, sacudidas o vibraciones que inducen a fracturas.

Los portaobjetos de piezas de trabajo se utilizan por ejemplo para el tratamiento por calor, templado o resinterización de piezas de trabajo en el vacío, atmósfera inerte o atmósfera reactiva. Durante el posicionamiento de las piezas de trabajo dentro de un respectivo portaobjetos de piezas de trabajo, el impacto y/o la vibración es comúnmente inevitable. Aparte de los portaobjetos de piezas de trabajo de cuerpos monolíticos conocidos se proporcionan por tanto, a menudo, mediante el acoplamiento mutuo de placas-tiras de material compuesto de carbono reforzado con fibras de carbono (CFC) . La presente invención concierne a estos portaobjetos de piezas de trabajo consistente en acoplar mutuamente las placas-tiras de “CFC”.

Las placas tiras de “CFC” requeridas se fabrican por ejemplo disponiendo la composición o tela de fibra de carbono en la posición requerida de la superficie de la placa obtenida después. Mediante procesos textiles comúnmente conocidos, los paños tejidos o productos textiles no tejidos pueden adoptar la forma de tubos, esferas, embudos o similares. La composición o la tela de fibra de carbono obtenidos son sometidos después a una inmersión, buzamiento o alquitranado de las fibras en un compuesto precursor de carbono similar a la resina y, después, a una conversión térmica de dicho compuesto precursor en carbono y/o grafito. Tales placas compuestas de carbono reforzado con fibra de carbono tienen fibras de carbono y/o tejidos dispuestos continuamente en posición paralela a la superficie de la placa, son estables hasta los 2000 grados Celsius (incluso bajo carga) , son de peso ligero y dimensionalmente estables. Por tanto, dichas placas son especialmente aplicables mecánicamente como materiales para portaobjetos para piezas de trabajo, debido a que las piezas de trabajo transportadas no sufrirán deformación debida a la expansión térmica de tal portaobjetos de piezas de trabajo “CFC”, y en el caso de fractura o ruptura de elementos simples mutuamente acoplados de un portaobjetos de piezas de trabajo montado a partir de dichos elementos simples, dicho elemento roto o fracturado puede ser sustituido separadamente, proporcionando un uso económico y continuo con un coste considerablemente reducido.

El marco de los portaobjetos de piezas de trabajo previamente descritos consiste en placas-tiras de CFC con secciones cortadas en un lado, que se acoplan mutuamente y ajustándose por su forma al insertar las secciones cortadas de un elemento en forma de peine respectivamente dispuesto. Tal combinación conocida de elementos similares a un peine o en forma de peine proporciona una estructura continua, que absorberá y trasladará una carga o fuerza ejercidas, por ejemplo, el peso, en todas las piezas de los elemento mutuamente acoplados.

Se proporciona una rejilla plana dentro del mismo marco por dichos elementos, siendo igualmente dichos elementos placas-tiras de CFC y siendo montadas a través de secciones cortadas mutuamente acoplables, que coinciden con las secciones cortadas del elemento opuesto en forma de peine. Una carga de fuerza debida al peso de la pieza de trabajo es separada por tanto uniformemente mediante transducción en la rejilla; como se ha descrito previamente, dicha carga se distribuye también dentro de la rejilla, a través de elementos dispuestos de forma entretejida. Esto da como resultado una transducción superficial y uniforme de la fuerza a lo largo de toda la construcción.

Surge un problema en tales portaobjetos de piezas de trabajo a altas temperaturas de 1100 grados Celsius y más, ya que los portaobjetos metálicos reaccionarán considerablemente con el carbono de las placas de CFC a lo largo del área de soporte/contacto. La gama de temperatura de 1100 grados Celsius a 2000 grados Celsius será designada como alta temperatura o área de alta temperatura, haciendo referencia a la respectiva temperatura dentro de dicha área. Dichas reacciones producirán carburos localmente; en el peor de los casos el carbono se difundirá en la pieza de trabajo a alta temperatura y las propiedades mecánicas de la pieza de trabajo se deteriorarán drásticamente. Esto degradará considerablemente la calidad de la pieza de trabajo, convirtiéndola en fragmentos en el caso peor. Especialmente, en el área de aleaciones extremadamente fuertes, como se aplica por ejemplo en la construcción de turbinas o motores, se destruirá finalmente una pieza de trabajo extremadamente valiosa así como suministradora de energía.

Los soportes de los portaobjetos tales como los separadores de cerámica inerte, que se colocan como discos de soporte, como bases o pilares verticalmente ajustables o cabinas montadas completamente entre un portaobjetos de piezas de trabajo y la pieza de trabajo, son soluciones conocidas para este problema. El término “cerámica” está relacionado con compuestos estable a alta temperatura, consistentes principalmente en al menos un compuesto seleccionado entre el grupo consistente en óxidos, carburos, nitruros y/o boruros de al menos un metal, estando relacionado la palabra “inerte” a la compatibilidad química con el respectivo material de la pieza de trabajo a una respectiva alta temperatura.

Las soluciones conocidas son desventajosas, porque los soportes han de ser reposicionados para cada pieza de trabajo antes de la inserción, lo cual no puede ser hecho con máquinas simples, especialmente en el caso de piezas de trabajo complejas, por ejemplo, turbinas. Los soportes de piezas de trabajo complejas con un contorno particular negativo de la forma exterior de la pieza de trabajo, conducen a un aumento drástico de la carga del peso y a un severo peligro de deformación en el caso de superficies no coincidentes durante la inserción. Por tanto, tales portaobjetos de piezas de trabajo conocidos dan como resultado costes crecientes de personal, debido a las correcciones manuales requeridas, a una producción ralentizada y son además propensos a que las piezas de trabajo se deslicen fuera de su soporte, en el caso de vibraciones intensas.

Antecedentes... [Seguir leyendo]

1. Portaobjetos mejorado para piezas de trabajo en forma de rejilla (10) de alta temperatura, montado a partir de elementos, siendo dichos elementos placas-tiras compuestas de carbono reforzadas con fibra de carbono, y comprendiendo dichos elementos unos elementos en forma de peine que tiene secciones cortadas solamente en un lado,

teniendo dicho portaobjetos de piezas de trabajo

- un marco, estando provisto dicho marco de elementos de marco mutuamente acoplables y rodeando dichos elementos de marco:

- una rejilla horizontal (30) , estando provista dicha rejilla (30) de elementos de rejilla mutuamente acoplables, que se cruzan entre sí dentro del marco,

- así como al menos un soporte (40) de piezas de trabajo que es inerte con respecto a la pieza de trabajo soportada y proporciona una zona (50) de soporte de la pieza de trabajo a cierta distancia por encima de la rejilla (30) , estando dispuesto dicho soporte (40) de piezas de trabajo dentro al menos de una sección cortada de cierre de al menos un elemento,

caracterizado porque los elementos comprenden además: al menos un elemento que tiene secciones cortadas de enclavamiento mutuo, en una disposición alternada y al menos un elemento auxiliar;

dicho soporte (40) de piezas de trabajo:

- es una parte de una sola pieza de cerámica de alta temperatura de elongación con forma de barra,

- estando dispuesta dicha elongación paralela al plano de la dicha rejilla (30) ,

- siendo dicho soporte (40) de piezas de trabajo una parte integrante de la rejilla (30) por estar cerrada por debajo de la zona (50) de soporte de la pieza de trabajo por medio de secciones cortadas de una multitud de elementos de rejilla dispuestos transversalmente, al tiempo que están enmarcados en sus extremos por elementos respectivamente continuos dispuestos transversalmente, estando el soporte (40) de piezas de trabajo encerrado, no extraíble y como parte integrada dentro de la rejilla (30) ;

estando el portaobjetos de piezas de trabajo:

- sujeto en posición de montaje por al menos un elemento auxiliar donde

- cada elemento en forma de peine tiene al menos un orificio auxiliar con un elemento auxiliar dispuesto con un estrecho ajuste por su forma en dicho orificio auxiliar, y

- estando cada elemento auxiliar dispuesto además ajustado estrechamente y por su forma en al menos un orificio auxiliar de al menos un elemento que tiene las secciones cortadas de enclavamiento mutuo, con una disposición alternada.

2. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho portaobjetos de piezas de trabajo tiene un marco rectangular (20) y soportes (40) de piezas de trabajo dispuestos simétricamente respecto al centro, dentro de dicho marco.

3. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que todos los elementos dentro de la rejilla horizontal (30) del portaobjetos de la pieza de trabajo están dispuestos en orientación vertical, proporcionando a la rejilla (30) unos bordes transversales dentro del marco.

4. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un elemento auxiliar es al menos tan largo como el diámetro horizontal del portaobjetos de piezas de trabajo y está dispuesto a través de dicho diámetro con un estrecho ajuste y por su forma, en los orificios auxiliares.

5. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos dos elementos auxiliares son al menos tan largos como la anchura horizontal del portaobjetos de piezas de trabajo y están dispuestos a través de dicha anchura estrechamente y ajustados por su forma en los orificios auxiliares, fijando cada elemento en forma de peine por medio de dos orificios auxiliares simétricamente dispuestos en extremos opuestos de dichos elementos en forma de peine.

6. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un elemento, preferiblemente un elemento del marco, tiene una zona inferior con respecto a la rejilla (30) , una sección

cortada de acoplamiento en orientación esencialmente paralela al plano de dicha rejilla (30) .

7. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que hay integrados al menos en la rejilla (30) , unos elementos (70) mutuamente acoplables, donde dichos elementos proporcionan al menos un marco verticalmente posicionado, preferiblemente al menos un marco verticalmente posicionado, con una rejilla posicionada verticalmente dispuesta dentro, especialmente preferible con unos soportes (40) de piezas de trabajo de cerámica de alta temperatura de una sola pieza, que están adicionalmente integrados, fijados y montados flotantemente en orientación vertical, proporcionando elementos de apuntalamiento.

8. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un elemento de la rejilla de enclavamiento mutuo, que tiene dispuesta verticalmente una sección cortada en el lado inferior de acoplamiento mutuo, tiene al menos dos secciones cortadas vecinas en el lado superior, donde cada sección cortada del lado superior está dispuesta en acoplamiento mutuo con un elemento (62) orientado transversalmente con ajuste por la forma y con una fuerza, que tiene una respectiva sección cortada en el lado inferior.

9. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que las dimensiones de al menos una sección cortada que encierra un soporte para piezas de trabajo de elementos orientados transversalmente, son iguales a las dimensiones térmicamente expandidas del soporte (40) de piezas de trabajo, en condiciones de alta temperatura.

10. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un soporte (40) de piezas de trabajo tiene una sección transversal trapezoidal (41) , donde la base de dicho trapezoide está posicionada paralela al plano de la rejilla (30) en un contacto continuo con la pluralidad de elementos.

11. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un soporte (40) de piezas de trabajo está dispuesto de manera que proporciona en una vista en sección transversal, una superficie superior paralela al plano horizontal de la rejilla (30) , proporcionando una zona (50) de soporte de la pieza de trabajo en orientación de planos paralelos con el plano de la rejilla (30) .

12. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un soporte (40) de piezas de trabajo consiste en un compuesto basado en cerámica, donde además la zona (50) de soporte de la pieza de trabajo consiste en un solo compuesto.

13. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un soporte (40) de piezas de trabajo tiene un orificio central longitudinal continuo (42) en posición paralela a la zona

(50) de soporte de la pieza de trabajo, donde hay dispuesto un elemento adicional del portaobjetos de piezas de trabajo en una posición de sujeción.

14. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que dicho portaobjetos de piezas de trabajo tiene una pluralidad de soportes (40) de piezas de trabajo que proporcionan una serie continua de zonas (50) de soporte de la pieza de trabajo a una cierta distancia del lado superior de la rejilla (30) , donde además los soportes (40) de piezas de trabajo, longitudinalmente elongados, son una pieza de la rejilla (30) , montada integradamente de manera flotante, y

- proporcionan una zona (50) de soporte de la pieza de trabajo en plano paralelo

- consisten en alúmina sinterizada de una sola pieza

- tienen forma de barra de igual longitud

- tienen una sección transversal trapezoidal (41) con secciones laterales simétricas y bordes redondeados

- tienen un orificio central longitudinal continuo (42) , donde

- hay dispuesto un elemento en una posición de sujeción

- están dispuestos simétricamente respecto al centro en posiciones cercanas al marco

- están dispuestos

- transversalmente a una multitud de elementos paralelos (60) , teniendo dichos elementos unos bordes verticales que encierran mutuamente los soportes (40) de piezas de trabajo por debajo de la zona (50) de soporte de la pieza de trabajo

- en contacto continuo con el grupo de elementos paralelos (60) a lo largo de su superficie inferior

- a cierta distancia de los elementos del marco contiguos, transversalmente orientados, y donde los elementos tienen un borde vertical (60) de cierre

-teniendo cada uno al menos dos secciones cortadas (61) del lado superior, vecinas de los soportes (40) de piezas de trabajo encerrados y longitudinalmente elongados, con posiciones cercanas al marco

- teniendo cada una de las secciones cortadas vecinas (61) del lado superior un elemento (62) transversalmente posicionado, mutuamente acoplado y ajustado por la forma y por una fuerza

- teniendo cada elemento (62) unas respectivas secciones cortadas del lado inferior donde, preferiblemente además, hay integrados unos elementos (70) verticalmente posicionados que proporcionan un marco vertical, al menos a través de una base trapezoidal (71) y en cada caso, con al menos dos secciones cortadas del lado inferior y un

orificio auxiliar, al menos en la rejilla (30) .

15. Portaobjetos para piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos consisten en tiras de placas compuestas de carbono reforzado con fibra de carbono, que tienen

-al menos una tela consistente en hilos de fibra de carbono

- estando dicha tela tejida con lin.

15. teniendo un espesor de fibra de 3 a 10 micrometros y

- proporcionando una zona de tela que tiene una delimitación cuadrada de tela hacia arriba y hacia abajo de los hilos, dispuestos esencialmente en ángulos rectos entre sí

- bordes mecanizados en seco paralelos a la dirección de alabeo de los hilos con una precisión de 20 micrometros,

- secciones cortadas mecanizadas en seco con una precisión de 20 micrometros,

donde dichas secciones cortadas tienen una profundidad relativa al tamaño del cuadrado proporcionado por la tela de al menos (profundidad : longitud del lado cuadrado) = 1, 4 : 1.