BRPI0609109A2

BRPI0609109A2 - método de soldagem de um material reforçado de precipitado gamma-prime

Info

Publication number: BRPI0609109A2
Application number: BRPI0609109-1A
Authority: BR
Inventors: Timothy Paul Fuesting
Original assignee: Rolls Royce Corp
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2010-02-23
Also published as: EP1871567A4; EP2543467A1; WO2006113736A3; WO2006113736A2; EP1871567A2; US20060231535A1

Abstract

MéTODO DE SOLDAGEM DE UM MATERIAL REFORçADO DE PRECIPITADO GAMMA-PRIME. Trata-se de um método de soldagem de componente formado de liga reforçada por precipitação gamma-prime. Em um aspecto, o processo de soldagem inclui pré-aquecimento do componente liga para minimizar a diferença na contração entre o depósito de solda e a parte do substrato do componente durante a solidificação e resfriamento, o componente tendo uma solda que está substancialmente livre de rachadura de solidificação.

Description

"MÉTODO DE SOLDAGEM DE UM MATERIAL REFORÇADO DE PRECIPITADO GAM MA-PRIME"

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, em geral, a um método de soldagem de um componente formado por uma liga reforçada por um precipitado gamma-prime. Mais especificamente , considerando-se uma forma o presente pedido refere-se a um método de soldagem de um componente de liga reforçada com um precipitado gamma-prime, no qual a solda é livre de ra-chaduras. Ao mesmo tempo em que o presente pedido foi desenvolvido para a soldagem de componentes de motor de turbina a gás, ele também possui aplicação na soldagem de componentes de muitas outras áreas de tecnologia.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Os motores modernos de turbina a gás operam em altas velocidades rotacionais e altas temperaturas para aumentarem o desempenho e a eficiência. Com esta finalidade, os materiais dos quais são fabricados os componentes dos motores de turbina a gás devem ser capazes de suportar ambiente de operação severa.

Muitos componentes de motores de turbina a gás são fabricados de superligas de elevada resistência, que são desenvolvidas especificamente para altas temperaturas e altas tensões de emprego. Freqüentemente, estas superligas são proj etadas para serem principalmente reforçadas através de um tratamento de calor controlado que produz precipitados gamma-prime. 0 fenômeno de reforçamento por precipitação e as mudanças associadas que ocorrem sob envelhecimento tornammuito dificil a soldagem de componentes formados dessas su-perligas.

0 presente pedido proporciona métodos novos e não óbvios para a soldagem de componentes de ligas reforçadas por precipitado gamma-prime.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Uma forma da presente invenção considera um método para soldagem de uma peça formada de uma liga reforçada por precipitação gamma-prime, compreendendo: aquecimento de umaparte do artigo a uma temperatura variando em torno de 315,80°C (600° F) incluindo a temperatura de envelhecimento da liga, a parte incluindo uma área de solda; soldagem de pelo menos uma parte da área de solda depois do aquecimento para produzir um depósito de solda; e resfriando a peça de

modo a formar uma solda que é livre de rachadura de solidificação .

Uma outra forma da presente invenção considera um método para soldagem de um componente de liga reforçada por precipitação gamma-prime, compreendendo: aquecer apenas uma

parte do componente a uma temperatura abaixo da temperatura de alivio de tensão para a liga reforçada por precipitação gamma-prime, a parte incluindo uma área de solda e uma parte do substrato localizada abaixo da área de solda, o aquecimento expandindo a parte do substrato; soldagem de pelo me-

nos uma parte da área de solda após o aquecimento para produzir um depósito de solda; e resfriamento da área de solda, na qual a diferença de contração entre o depósito de solda e a parte do substrato não causa rachadura de solidificação.Contudo, uma outra forma da presente invenção considera um método para soldagem de uma peça formada por uma liga reforçada por precipitação gamma-prime, compreendendo: preparação de uma área de solda no artigo; aquecimento dinâmico de apenas uma parte do artigo para uma temperatura de pré-aquecimento dentro de uma variação em torno de 315,80°C (600° F) e incluindo a temperatura de envelhecimento da liga , a parte incluindo a área de solda; soldagem na área de solda depois do aquecimento para produzir um depósito de solda; solidificação do depósito de solda para formar uma solda que não é comprometida por rachadura de solidificação; e tratar com calor a peça pós-solidificação, a solda após o tratamento de calor não comprometida por rachadura de tensão de envelhecimento.

Estes e outros objetivos da presente invenção torna r-se-ão mais visiveis a partir da descrição seguinte da modalidade ilustrativa.`

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma modalidade ilustrativa de uma pá de motor de turbina a gás.

A Figura 2 é uma ilustração esquematica de uma modalidade fora de escala de um aparelho de soldagem.

A Figura 3 é uma vista ampliada de uma parte de um componente com um defeito.

A Figura 4 é uma vista ampliada ilustrativa de uma parte do componente da Figura 3 depois de uma operação de usinagem;

A Figura 5 é uma vista ilustrativa do componenteda Figura 4 após ser pré-aquecido e soldado.

A Figura 6 é uma vista ilustrativa do componente da Figura 5 depois que a solda se solidificou e o substrato foi resfriado.

A Figura 7 é uma planta baixa ilustrativa de umdepósito de solda.

A Figura 8 é um diagrama de bloco ilustrando uma forma de um processo de soldagem do presente pedido.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS

Para os propósitos de promover um entendimento dosprincípios da invenção, serão feitas referências às modalidades ilustradas nos desenhos e será utilizada linguagem especifica para descrevê-los. Todavia, deverá ser entendido que não é pretendida deste modo nenhuma limitação ao escopo da invenção, como alterações e futuras modificações no dispositivo e posteriores pedidos de registro dos princípios da invenção aqui sendo considerados, como normalmente poderia ocorrer aos versados na técnica à qual a invenção é relacionada .

Com referência à Figura 1, está ilustrada uma vis-ta fora de escala de um componente do artigo 10. Em uma forma, o componente do artigo 10 é um componente de motor de turbina de gás, por exemplo, uma pá de turbina. O presente pedido considera uma definição muito abrangente dos termos componente ou artigo e não é limitado a componentes de turbina de gás a menos que especificamente declarado. A modalidade ilustrativa será descrita com referência a uma pá de motor de turbina a gás; entretanto, deveria ser entendidopor quem é versado na técnica que o presente pedido não está limitado a componentes de motor de turbina a gás.

O componente do artigo 10 pode ser, mas não limitado a isso, uma estrutura fabricada, uma estrutura moldada e/ou uma estrutura forjada. De uma forma, o componente do artigo 10 é uma estrutura moldada produzida por operações de moldagem que, acredita-se, sejam geralmente conhecidas por aqueles versados na técnica. O componente moldado do artigo 10 pode ser um único artigo moldado ou pode ser várias par- tes moldadas que são montadas dentro do componente ou artigo, em uma modalidade alternativa; o componente do artigo 10 é fabricado reunindo múltiplos componentes juntos por solda-gem e/ou outras técnicas de montagem- semelhantes tais como, mas não limitadas a isso, caldeamento, bi-moldagem, ligação por difusão e outros métodos de fixação mecânica conhecidos pelos versados na técnica.

O componente do artigo 10 é formado por vários tipos de composições de superligas de niquel, titânio e cobal-to. Entretanto, são considerados aqui outros tipos de ligas e superligas. Em uma forma preferencial, as composições superligas de interesse são de uma classe de materiais que u-tilizam o reforçamento por precipitação gamma-prime. Os materiais reforçados por precipitação gamma-prime são geralmente reconhecidos por serem difíceis de soldar e são nota- dos por formação de rachadura associada à soldagem e/ou processos de tratamento de calor pós-soldagem. O presente pedido considera que os termos solda ou soldagem incluem revestimento, soldagem e/ou deposição direta por laser. Rachadu-ras destes tipos de materiais resultam de duas fontes diferentes que são associadas ao conteúdo total gamma-prime da liga. As duas diferentes fontes são classificadas como ra-chadura de solidificação e rachadura de tensão de envelheci- mento. A rachadura por solidificação é geralmente causada por uma combinação de deficiência de calor e/ou tensão residual da solidificação. 0 presente pedido reconhece que a tensão residual da solidificação é um resultado direto do crescimento termal ou diferenças de contração do material do substrato do componente e do depósito de solda.

A rachadura por tensão de envelhecimento manifesta-se durante o depósito pós-soldagem das ligas reforçadas gamma-prime, no qual a liga tem pelo menos 30% por volume de conteúdo gamma-prime. Quando gamma-prime precipita-se há uma contração do volume liquido ou redução que é devido à ordenação aumentada ou empilhamento atômico associado com a fase de precipitação gamma-prime. Esta contração, além disto, aumenta a tensão residual no componente até o ponto que o último nivel de tensão é alcançado e ocorre a rachadura. A conseqüência é mais pronunciada em ligas de cristal singular porque estes materiais usualmente contêm cerca de 60% a mais de 7 0% de volume gamma-prime.

Um grupo preferido de materiais .reforçados por precipitação gamma-prime são superligas baseadas em niquel,

tais como, mas não limitadas a elas, as conhecidas pelas seguintes marcas comerciais: INCO 713, MARM 247, INCO 738, MARM 002, CMSX-3, CMSX-4 e CMSX-10. Conforme estabelecido acima, as presentes invenções não pretendem limitar-se aosmateriais acima e consideram a utilização com quase qualquer material liga ou superliga.

componente do artigo 10 pode ser formado por uma microestrutura que pode ser equiaxial, dendritica, solidifi-5 cada direcionalmente, ou uma configuração de cristal simples. Acredita-se que são geralmente conhecidos os detalhes com respeito a técnicas gerais para a produção de um componente moldado com cada uma das microestruturas acima. Uma técnica para produzir um componente moldado está descrita na

Patente N£ U.S. 5.295.530 para 0'Conner, a qual é aqui inclusa como referência.O presente pedido não é limitado a estruturas moldadas e quando estruturas moldadas são consideradas, elas não são limitadas às estruturas moldadas produzidas pelas técnicas descritas na Patente Norte-Americana

No. 5,295,530 para 0'Conner.

O componente ou artigo 10 é ilustrado na Figura 1, com um defeito 11. Em uma forma do presente pedido, o defeito 11 é classificado como uma rachadura. Entretanto, o presente pedido considera que o defeito pode tomar qualquer de

uma variedade de configurações, incluindo, mas não limitadas a isso, corrosão, erosão, oxidação, abrasão mecânica ou outros tipos de distúrbios superficiais. Em outra forma do presente pedido, a área de interesse no componente a ser soldado está necessitada de uma cobertura/revestimento e não

há um "defeito" tal como mostrado pelo delineamento número 11. O presente pedido é aplicável à soldagem de uma área incluindo um defeito e/ou soldar uma camada,- ou camadas, sobre uma parte do componente em uma área que é substancialmentelivre de defeitos.

Com referência à Figura2, está ilustrado um exemplo fora de escala de um sistema de soldagem 12 para soldagem do componente 10. A vista ilustrativa do sistema de sol-5 dagem 12 é um exemplo fora de escala do tipo de sistema de soldagem 12 que pode ser utilizado para se obter a solda desejada para reparar o defeito 11 e/ou nele proporcionar uma camada ou revestimento. O sistema de soldagem ilustrado 12 inclui um laser 13, um circuito fechado de condução do feixe de laser, equipamento ótico para focalizar o laser 15, um componente sistema fixador e posicionador 16, um sistema de visualização 17 para a localização do componente e controle do percurso do laser, e uma câmara de pré-aquecimento 18. 0 sistema de soldagem 12 pode também incluir um sistema ali-mentador de pó e/ou um sistema alimentador de fio de metal 26 para distribuição de material adicional de solda para a área de soldagem no componente 10. A operação e a coordenação dos componentes individuais que compreendem o sistema de soldagem 12 são controladas através um sistema controlador computadorizado 20. Em uma forma, o sistema de soldagem 12 inclui um sistema de distribuição de fluxo de gás protetor para distribuir o gás protetor para a câmara de pré-aquecimento e capacitar o pré-aquecimento e/ou soldagem o-correrem sob o gás protetor. Um tipo de gás protetor comu- mente utilizado em operações de soldagem é o argônio. O sistema de soldagem mostrado 12 é puramente ilustrativo e outros sistemas de soldagem são considerados neste documento. Enquanto o sistema de soldagem tem sido descrito em uma for-ma com referência a um laser, é entendido que outros sistemas de soldagem utilizando feixe de elétron, soldagem por plasma, soldagem de arco de gás tungstênio, aqui são consideradas formas múltiplas de fontes de energia e suas combi-nações.

Com referência às Figuras 3-6, nelas estão apresentadas uma vista ilustrativa de uma parte do componente ou artigo 10 com o defeito 11 que é desejado ser reparado por soldagem. Em uma forma do presente pedido, o defeito 11 é

usinado para produzir a área de solda 21; entretanto, o presente pedido também considera a soldagem direta do defeito 11 sem preocupação de qualquer usinagem de pré-soldagem. Em uma forma do presente pedido, a área de solda 21 é moldada no componente ou artigo 10 por um processo de usinagem in-

cluindo, mas não limitado a isso, esmerilhamento, fresagem, usinagem por eletro-descarga, fusão manual e/ou polimento rotatório. O presente pedido utilizará o termo área de solda 21 para referir-se à área a ser soldada no componente ou artigo 10 se ela foi ou não usinada antes da soldagem.

Com referência à Figura 4, nela está representada

uma vista ilustrativa do componente ou artigo 10 onde a área de solda foi usinada. A área de solda 21 tem uma parte do substrato 22 localizada abaixo e/ou em volta da área de solda. A parte do substrato 22 é uma parte do componente 10. Na

reparação do defeito 11 ou formando um revestimento sobre pelo menos uma parte do componente 10 a presente operação aquece a parte do substrato 22 em torno da área de solda 21. O pré-aquecimento da parte do substrato 22 em torno da áreade solda 21 causa à parte do substrato 22 expandir-se a partir da sua condição ambiental normal.

Com referência à Figura 5, está ilustrado que a parte do substrato 22 expandiu-se de sua situação ambiental normal indicada pela linha tracejada 21b para a condição expandida indicada pela linha 21a. Esta figura é puramente i-lustrativa e está aqui descrita para ajudar o leitor no entendimento que o pré-aquecimento localizado causa a expansão da parte do substrato 22 em torno da área de solda 21. O de-pósito de solda não solidificado 24 é formado na área de solda 21 e é conectado à parte do substrato 22. Na vista i-lustrativa apresentada na Figura 5, o depósito de solda não solidificada 24 e a parte do substrato 22 próxima à área de solda 21 não foram resfriados até a extensão onde a contra- ção do material ocorreu.

Com referência à Figura 6, está ilustrada uma vista seccionada representando que o depósito de solda 24 solidificou-se na solda 25, dentro da área de solda 21. Conforme apresentado na Figura 6, o depósito de solda 24 ao solidifi- car-se na solda 25 e a parte de substrato 22 contrairam-se enquanto esfriam. A solda resultante 25 é firme, e de uma forma é livre de rachaduras associadas à rachadura de solidificação. Com referência à Figura 7, está ilustrada uma planta baixa da solda 25 formada no artigo ou componente 10. Com referência à Figura 8, está apresentado um di-

agrama de bloco ilustrando uma forma de um processo de sol-dagem para produzir uma solda 25 firme em relação a rachadura devida à rachadura de solidificação e/ou rachaduras portensão de envelhecimento. De uma forma, a solda 25 está livre de rachaduras relacionadas com rachadura de solidificação e/ou rachaduras de tensão de envelhecimento. A solda 25 é formada pela fusão do substrato 22 em torno da área de 5 solda 21 e pode incluir o acréscimo de material de soldagem adicional. 0 material de soldagem adicional pode ser acrescentado durante o processo de soldagem em formas materiais tais como, mas não limitadas a isso, fio de metal, pó, enchimento integral e/ou cobertura de material de enchimento.

O material adicional de soldagem pode ser do mesmo tipo do material de liga do substrato 22 ou pode ser um tipo diferente de material. Em um aspecto, o presente pedido considera que o material de soldagem adicional é uma liga reforçada de precipitado gamma-prime, e em outro aspecto é uma liga

reforçada de precipitação gamma-prime do mesmo material que o substrato 22. Entretanto, são aqui considerados materiais de soldagem adicionais de outros tipos de liga ou superli-gas.

O componente ou artigo 10 é examinado e a área de 20 solda 21 é determinada e definida para ações subseqüentes no processo de soldagem. A área de solda 21 é então preparada para a operação de soldagem. A preparação pode incluir a limpeza e/ou usinagem da área de solda conforme se determinar necessário com base na análise do defeito 11. 0 diagrama 25 de bloco descrevendo o processo de soldagem define a área de solda no bloco 50. Depois que a área de solda 21 foi determinada e preparada como necessário, pelo menos uma parte do componente é submetida a uma ação de pré-aquecimento (60. Emuma forma do presente pedido, o componente ou artigo 10 é posicionado sobre um suporte de fixação 16 (Figura 2), localizado dentro da câmara de pré-aquecimento 18. No entanto, o presente pedido também considera que o componente ou artigo 5 10 pode não ser colocado em um suporte de fixação e meramente repousar no piso dentro da câmara de pré-aquecimento 18. A câmara de pré-aquecimento 18 pode ser preenchida com um gás de proteção tal como, mas não limitado a ele, argônio.

O pré-aquecimento do componente ou artigo 10 éfeito por recursos tais como, mas não limitados a isso, indutivo, feixe de elétron, laser, e lâmpadas focalizadas. Em uma modalidade, o aquecimento da parte do substrato 22 do componente ou artigo 10 em torno da área de solda 21 é consumado pelo controle de uma varredura de feixe de laser euma varredura de feixe de elétron. Uma forma preferida do processo de pré-aquecimento controla um feixe de laser para causar o aquecimento do substrato 22 em torno da área de solda 21. Em uma forma, a ação de pré-aquecimento 60 é um processo dinâmico que funciona para pré-aquecer substancial- mente apenas uma parte do componente ou artigo 10 antes da ação de soldagem 70. No entanto, em outra forma, o presente pedido considera o aquecimento de todo o componente ou artigo 10. A ação de pré-aquecimento 60 ao aquecer apenas uma parte do componente ou artigo 10 cria uma temperatura depré-aquecimento não uniforme. 0 pré-aquecimento localizado do substrato 22 em torno da área de solda 21 é mantido a uma temperatura que não causa uma modificação substancial na mi-croestrutura do componente ou artigo 10. Exemplos do tipo demicroestruturas características que não se modificam podem incluir mudanças na morfologia do carbureto, mudança na morfologia gamma-prime, e precipitação TCP.

0 presente pedido considera que o pré-aquecimento do componente pode utilizar o movimento do feixe de laser ou feixe de elétron transversalmente à superfície a ser aquecida a uma velocidade constante ou não constante. Em uma forma, a velocidade transversal não constante é aumentada de uma velocidade inicial até à velocidade desejada, quando en-tão pode retornar à velocidade anterior. Preferencialmente, a velocidade transversal do feixe de laser ou de elétron a-través da superfície é constante.

Em uma forma do presente pedido, o grau de aquecimento na ação de pré-aquecimento 60 da área de solda 21 e daparte do substrato 22 será mantido abaixo da temperatura de alívio de tensão para a liga reforçada por precipitação gamma-prime. Em outra forma, o grau de aquecimento na ação de pré-aquecimento 60 estará dentro de uma variação de cerca de 315,80°C (600° F) até abaixo da temperatura de alívio de tensão da liga reforçada por precipitação gamma-prime. Em ainda outra forma, o grau de aquecimento na ação de pré-aquecimento 60 estará dentro de uma variação de cerca de 427°C (800° F) até abaixo da temperatura de alívio de tensão da liga reforçada por precipitação gamma-prime. Pré-

aquecendo abaixo da temperatura de alívio de tensão assegura que quaisquer mudanças dimensionais no componente são mínimas .

A ação de pré-aquecimento 60 além disto considerao controle do aquecimento do componente ou artigo 10 antes da soldagem a temperaturas semelhantes e incluindo a temperatura de envelhecimento da liga reforçada por precipitação gamma-prime. Em uma forma, a ação de pré-aquecimento 60 con- trola o aquecimento a uma temperatura dentro de uma variação de cerca de 315,80°C (600° F) e incluindo a temperatura de envelhecimento da liga reforçada por precipitação gamma-prime. Em ainda outra forma, a ação de pré-aquecimento 60 controla o aquecimento para uma temperatura dentro de uma

variação de cerca de 427°C (800° F) , e incluindo a temperatura de envelhecimento da liga reforçada por precipitação gamma-prime. A temperatura de envelhecimento será geralmente definida com a região de temperatura onde os precipitados continuam a crescer depois de sairem da solução na liga.

A ação de pré-aquecimento 60 aumenta a temperatura

de pelo menos uma parte do componente ou artigo 10 para uma temperatura desejada antes da ação de soldagem 70. Pelo pré-aquecimento de parte do substrato 22 em torno da área de solda esta área expande-se como descrito com referência à

Figura 5. A temperatura obtida na área de solda 21 e no substrato 22 pela ação de pré-aquecimento é considerada aqui como não precisando ser uniforme e/ou igual transversalmente à área de solda 21. No entanto, o presente pedido também considera que em uma modalidade a ação de pré-aquecimento 60

cria uma temperatura substancialmente uniforme dentro da á-rea de solda 21.

A ação de soldagem 70 segue a ação de pré-aquecimento 60 e funciona para fundir pelo menos parte dosubstrato 22 em torno da área de solda 21 para formar a solda 25. A ação de soldagem é preferencialmente desenvolvida sob um gás protetor, tal como argônio. A ação de soldagem 70 pode incluir a introdução de material adicional de solda-5 gem ou pode confiar apenas na reparação do defeito 11 pela fundição do substrato 22 em torno da área de solda 21. A soldagem da área de solda 21 com o material do substrato 22 permitirá à área reparada ter substancialmente propriedades equivalentes de resistência à oxidação, tal como o material

original do componente ou artigo. A ação de soldagem produz um depósito de solda não solidificado 24 como mostrado na Figura 5. No entanto, como uma pessoa versada na técnica verificará prontamente, o depósito de solda se solidificará rapidamente apenas atrás da solda superficial. A ação de

soldagem 70 pode ser uma operação de um único passo ou de vários passos e pode utilizar a deposição de uma única camada de depósito de solda ou. múltiplas camadas de depósito de solda. Mais ainda, o presente pedido considera que poderá haver depósitos múltiplos que são depositados adjacentes um

ao outro para cobrir ou reparar uma parte do componente ou artigo 10.

De uma forma a ação de soldagem é completada pela varredura de um feixe de laser ou varredura de um feixe de elétron quando ele é movimentado sobre a superfície a ser 25 soldada. A velocidade transversal do feixe de laser ou feixe de elétron quando ele é movimentado sobre a área de solda pode ser constante ou variável. Ao se utilizar o termo variável fica considerado que a velocidade se eleva ou abaixa apartir de uma velocidade inicial para uma velocidade desejada. Em uma forma preferida, a velocidade transversal do feixe de laser ou feixe de elétron é levada para mais ou para menos para se acomodar à geometria do componente ou artigo sendo soldado. Além disso, o presente pedido considera que a energia também pode ser constante ou variável na área de solda. Em uma forma preferencial, a energia é aumentada ou diminuída a partir de uma regulação inicial ou corrente dependendo da geometria do componente e/ou da área de solda eda parte sendo soldada. Com referência à Figura 7 a solda é depositada da direita para a esquerda. Em um exemplo, a região 39 da área de solda 21 poderia ser uma região na qual a velocidade transversal do feixe de laser ou de elétron pode ser aumentada e a energia pode ser reduzida. Em contraste, a região 40 poderia ser uma região onde a velocidade transversal do feixe de laser ou de elétron pode ser diminuída e a energia pode ser aumentada. O presente pedido considera uma ampla variedade de modificações potenciais na velocidade transversal e na energia para encontrar as condições de e- nergia para a soldagem do componente ou artigo.

Com referência à ação 80, está ilustrada a solidificação do depósito de solda 24 na solda 25. O depósito de solda 24 e o substrato 22 que o envolve são resfriados para permitir a solidificação na solda 25. Como discutido acima,o depósito de solda solidifica-se imediatamente atrás da solda de cima. Quando o depósito de solda 24 e o substrato 22 que o envolve esfriam, eles se contraem. O grau de contração do depósito de solda 24 e o grau de contração dosubstrato 22 têm uma diferença, mas ela é pequena o suficiente para não causar qualquer rachadura de solda devido à solidificação. Em uma forma, a solda resultante 25 é livre de rachadura de solidificação. O presente pedido considera que depois da ação de

solidificação 80, o artigo ou componente 10 com solda 25 pode ser submetido a um processo térmico controlado para variar a microestrutura da solda. Em uma forma, as microestrutu-ras aqui consideradas incluem policristalinos, denditricos,

cristais solidificados direcionalmente ou monocristais.

Com referência à ação 90, está ilustrada um processo de tratamento térmico pós-ação de soldagem. Tipicamente, a solda 25 é termicamente ciclica na ação 90 antes de uma operação de inspeção não destrutiva. O processo termal

ciclico: abrirá quaisquer rachaduras estreitas de modo a que elas possam ser identificadas pela inspeção de operação não destrutiva; induz rachadura de tensão de envelhecimento se ela irá ocorrer tal que a inspeção de operação não destrutiva pode identificá-la; e proporciona algum grau de alivio de

tensão tal que não ocorrerá rachadura adicional durante as exposições térmicas subseqüentes. A solda 25 no presente pedido é firme e em uma forma é livre de rachadura de tensão de envelhecimento.

Será descrito um exemplo não limitante de parâme-

tros utilizados em um sistema para reparar um componente com referência a uma pá de turbina de gás modelada no material In 713. O defeito na pá foi reparado em um sistema de soldagem incluindo um laser conduzido por uma fibra de 500 watsYAG. A pá foi pré-aquecida pela varredura da área de solda com o feixe de laser. Os parâmetros associados ao laser durante o pré-aquecimento foram: distância focai + 1,98 cm (0,78 polegadas) da superfície; amplitude do laser na pá 5 cerca de 0,0508 cm (0,020 polegadas); o padrão de varredura foi um movimento linear executado cinqüenta e seis vezes a uma velocidade de cerca de 35,56 cm/s (quatorze polegadas por minuto); e a potência foi de 85 watts. Durante a operação de pré-aquecimento a câmara de pré-aquecimento foi inun-

dada com um gás inerte, argônio. Durante o pré-aquecimento a potência e a velocidade transversal foram constantes.

O reparo de soldagem da pá foi executado em seguida ao pré-aquecimento dentro da câmara de pré-aquecimento. Durante a operação de soldagem foi distribuído material adi-

cional de soldagem, In 713, a uma taxa de 0, 025 gramas por segundo. A soldagem foi executada sob um fluxo de proteção de gás argônio distribuído a uma taxa de cerca de 393,29 cm3/s (cinqüenta pés cúbicos por hora). Os parâmetros associados com o laser durante a soldagem foram: distância focai

0,00 da superfície; largura do feixe de laser sobre a pá na área de solda cerca de 0,0254 cm a 0,0508 cm (0,010 a 0,020 polegadas); o padrão de varredura foi um ponto quadrangular à velocidade de sete a doze polegadas por minuto e a potência variou de 100 a 150 watts. A solda resultante estava li-

vre de defeitos. Durante a ação de soldagem a velocidade do feixe de laser atravessando a superfície foi aumentada e reduzida dentro dos limites de velocidade acima mencionados e a potência variou para cima e para baixo dentro dos limitesespecificados acima.

Enquanto a invenção tem sido ilustrada e descrita em detalhes nos desenhos e descrição anterior, os mesmos devem ser considerados com ilustrativos e de caráter não res-5 tritivo, sendo entendido que apenas as descrições preferenciais foram mostradas e descritas e que é desejável que todas as mudanças e modificações que vierem dentro do espirito da invenção sejam protegidas. Deveria ser entendido que enquanto o uso de palavras tais como preferível, preferivel-mente, preferido ou mais preferido, utilizadas na descrição acima indica que a função assim descrita pode ser mais desejável, ela apesar de tudo pode não ser necessária e modalidades faltando o mesmo podem ser contempladas como dentro do objetivo da invenção, o objetivo sendo definido pelas rei-vindicações que se seguem. Ao ler estas reivindicações, está subtendido que quando são usadas palavras tais como "um", "uma", "pelo menos um", ou "pelo menos uma parte" não há intenção de limitar a reivindicação a apenas um item, a menos que especificamente declarado o contrário na reivindicação.Quando a linguagem "pelo menos uma parte" e/ou "uma parte" é usada o item pode incluir uma parte e/ou o item inteiro a menos que especificamente declarado o contrário.

Claims

1. Método para soldagem de artigo formado por uma liga reforçada por precipitação gamma-prime, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:aquecimento de uma parte do artigo a uma temperatura dentro de uma variação de aproximadamente mais ou menos 315,80°C (600° F) e incluindo a temperatura de envelhecimento da liga, a parte incluindo uma área de solda;soldagem de pelo menos uma parte da área de solda depois do dito aquecimento para produzir um depósito de solda; eresfriarmento do artigo para formar uma solda que é livre de rachadura de solidificação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui, adicionalmente, submeter o artigo a uma ação de tratamento de calor após a dita soldagem, e na qual a solda é livre de rachadura de tensão de envelhecimento após o dito tratamento de calor..

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento não muda substancialmente a microestrutura do artigo.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento apenas a-quece uma parte do artigo, e dito aquecimento não é isotér-mico.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é realizado pelo controle de um feixe de laser; eno qual dita soldagem é realizada pelo controle do feixe de laser.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita soldagem é um processo de uma única camada.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita soldagem é um processo de multicamadas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o inclui, ainda, a colocaçãode material adicional durante dita soldagem para produzir o depósito de solda.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita adição de material a- dicional é uma liga reforçada por precipitação gamma-prime.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de incluir, além disso, a sujeição do artigo a uma ação de tratamento de calor.após a dita soldagem; no qual a solda é livre de qualquer rachadura detensão de envelhecimento após dito tratamento de calor;no qual dito aquecimento não muda substancialmente a microestrutura do artigo;no qual dito aquecimento apenas aquece uma parte do artigo, e dito aquecimento não é isotérmico; eno qual a liga é uma superliga baseada em Ni.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é realiza-do por um feixe de laser; eno qual dita soldagem é realizada com o feixe delaser.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, 5 CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é uma açãodinâmica não uniforme;no qual o artigo inclui pelo menos uma área defeituosa; eno qual além disso inclui a usinagem de pelo menos 10 uma área defeituosa para definir a área de solda.

13. Método para a soldagem de um componente de liga reforçada por precipitação gamma-prime, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:o aquecimento de apenas uma parte do componente 15 para uma temperatura abaixo da temperatura de alivio de tensão para a liga reforçada por precipitação gamma-prime, a parte incluindo uma área de solda e uma parte do substrato localizado abaixo da área de solda, dito aquecimento expandindo a parte do substrato; 20 a soldagem de pelo menos de uma parte da área desolda após dito aquecimento para produzir um depósito de solda; eo resfriamento da área de solda, na qual a diferença na contração entre o depósito de solda e a parte do 25 substrato não causa rachadura de solidificação.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento está dentro de uma variação de cerca de 315,80°C (600° F) para abai-xo da temperatura de alívio de tensão para a liga reforçada por precipitação gamma-prime.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento inclui o controle um varredura de feixe de laser e uma varredura de feixe de elétron.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é realizado pelo controle da varredura de feixe de laser, e no qual dito aquecimento é realizado com o feixe de laser.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que, além disso, inclui submeter o artigo a uma ação de tratamento de calor após a dita sol-dagem, e no qual a solda não é comprometida por rachadura de tensão de envelhecimento após dito tratamento de calor.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento não muda substancialmente a microestrutura do artigo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 13, 2 0 CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é uma açãodinâmica e a temperatura do componente é não uniforme;no qual o artigo inclui pelo menos uma área defeituosa; eque além disso inclui a usinagem de pelo menos uma 25 área defeituosa para definir a área de solda.

20. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento está dentro de uma variação de mais ou menos 315,80°C (600° F) paraabaixo da temperatura de alivio de tensão para a liga reforçada de precipitação gamma-prime;no qual dito aquecimento é realizado pelo controle de uma varredura de feixe de laser; 5 no qual dita soldagem é realizada com o feixe delaser;o qual além disso inclui submeter o artigo a uma ação de tratamento de calor após dita soldagem e no qual a solda não é comprometida por rachadura de tensão de envelhe-10 cimento após dito tratamento de calor; eno qual dito aquecimento não muda substancialmente a microestrutura do artigo.

21. Método de soldagem de um artigo formado de uma liga reforçada por precipitação gamma-prime, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:a preparação de uma área de solda no artigo; aquecimento dinâmico de apenas uma parte do artigo para uma temperatura dentro de uma variação de mais ou menos 315,80°C (600° F) e incluindo a temperatura de envelhecimen-20 to da liga, a parte incluindo a área de solda;soldagem na área de solda após dito aquecimento para produzir um depósito de solda;solidificar o depósito de solda para formar uma solda que não é comprometida por rachadura de solidificação; 25 etratar com calor o artigo após dita solidificação, a solda após dito tratamento de calor não é comprometida por rachadura de tensão de envelhecimento.

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aquecimento é realizado pelo controle de uma varredura de feixe de laser, e no qual a dita soldagem é realizada com o feixe de laser.