JP2003285158A - ろう付け構造体の分解法 - Google Patents

ろう付け構造体の分解法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学的な酸による除去等を必要とせずに、ろ
う付け構造体を分解して、中空構造体から金属ろう合金
を除去する。 【解決手段】 中空部材(12)と、金属ろう合金(16)によ
り中空部材(12)に接着しかつ中空部材(12)の端部を閉鎖
する閉鎖部材(14)とを備えるろう付け構造体は、中空部
材(12)内に移送線材(20)を配置し、線繊維材(22)により
中空部材(12)の開放面を覆う。その後、加熱により液化
されるろう合金(16)は、移送線材(20)により発生する毛
細管作用により金属線繊維材(22)に付着して、ろう付け
構造体の中空部材(12)と閉鎖部材(14)は分解される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ろう付け構造体、
特に、金属ろう合金によって、封止部材を接着・接合し
て端部を閉鎖した中空部材を備えるろう付け構造体の分
解法に関する。
【従来の技術】
【０００２】ろう付け法は、２つの金属表面間に金属接
合部を形成する従来技術として公知である。航空機のガ
スタービンエンジンは、多数のろう付け工程に依存す
る。例えば、軽量の航空機エンジンを高温耐熱用途で使
用するため、開放面ハニカム構造体又は気密部材はろう
付けされる。気密構造体の固有特性は、コア構造体が高
温気体流に対して効果的な封止部を形成することにあ
る。
【従来の技術】
【０００３】ろう付けされた部材を化学的に分離するい
くつかの方法は、従来より公知である。従来法は溶脱液
及び除去溶液を使用する。前記方法は一般に制御が困難
であり、母材に損傷を与えることもある。例えば、従来
法は、下記の特許文献１、特許文献２及び特許文献３に
開示される。特許文献４及び特許文献５は、接合部に金
属粉末等を充填することにより、ろう付け接合部から金
属ろう合金を除去する方法を開示する。
【０００４】
【特許文献１】 米国特許第４,２７４,９０８号明細書
【特許文献２】 米国特許第４,３０２,２４６号明細書
【特許文献３】 米国特許第４,３２４,６２６号明細書
【特許文献４】 米国特許第５,４３９,６３７号明細書
【特許文献５】 米国特許第５,８７１,１３９号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のように、化学的
な酸による除去等を必要とせずに、ハニカム構造体から
金属ろう合金を除去する方法を提供することが特に望ま
しいことは当然である。本発明は、化学的な酸による除
去等を必要とせずに、中空構造体から金属ろう合金を除
去するろう付け構造体の分解法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも１
つの中空部材と、金属ろう合金により中空部材の端部を
閉鎖する閉鎖部材とを有する中空構造体を備え、少なく
とも１つの中空部材及び閉鎖部材が開放面セルを形成す
るろう付け構造体（例えば、ジェットエンジンの表面を
密封する作用のある静止部品の開放面ハニカム構造体）
の分解法を提供することにより前記目的を達成すること
ができる。本発明によるろう付け構造体の分解法は、セ
ル内に移送線材を配置する過程と、セル内に侵入して移
送線材に接触する金属線繊維材によりセル開口面を覆う
過程と、移送線材を通じて金属線繊維材上に金属ろう合
金が流動するのに十分な温度に中空部材を加熱する過程
とを含む。本発明では、移送線材は、複数の線材間の間
隙に毛管路を形成する種々の形状及び大きさの金属線充
填物である。
【０００７】更に、本発明の目的及び有利な点は下記の
説明から明らかとなろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び図２に示すように、ろう
付け構造体10は、片面開放ハニカム構造体又はハニカム
部材12と、金属ろう合金16によりハニカム構造体に接着
又は接合されて複数のセル18を形成する閉鎖部材14とを
備える。
【０００９】図３に示すように、セル18内に移送線材20
が充填される。セル18を充填する移送線材20は、セル18
から僅かに溢れ出る。本明細書では、移送線材20は、複
数の移送線材20間に形成される隙間に毛管路（毛細管通
路）を形成する種々の大きさ及び形状の金属線充填物を
意味する。移送線材20は、ハニカム構造体12を閉鎖部材
14に接合又は結合する金属ろう合金16の溶融温度より高
い溶融温度の金属材料を有する。また、移送線材20は、
金属ろう合金16によるぬれ性が必要である。本発明で
は、移送線材20は、アルミニウム、コバルト、銅、鉄、
ニッケル、これらの合金、炭素鋼、ステンレス鋼及びこ
れらの混合物からなる群から選択される金属により形成
される。特に、ステンレス鋼及び炭素鋼を含む金属が好
ましい。前記のように、移送線材20は、種々の形状及び
大きさの金属線から形成される。金属線は、直径０.１
２７mm〜１.２７mm（０.００５インチ〜０.０５０イン
チ）、長さ１２.７mm（０.５００インチ）以下及び間隙
０.００２５４mm〜０.３８１mm（０.０００１インチ〜
O.０１５インチ）である。好適な実施の形態では、金属
線は、直径０.２５４mm〜０.７６２mm（０.０１０イン
チ〜O.０３０インチ）、長さ１２.７mm（O.５OOイン
チ）以下及び間隙０.０２５４mm〜０.１７７８mm（O.０
０１インチ〜O.００７インチ）である。複数の金属線間
の間隙又は空隙は、後述するように、液体ろう合金16の
毛管路として作用する。セル構造体又はハニカム構造体
12の上端には、移送線材20に接触する金属線繊維材22が
配置される。金属線繊維材22は、ナンバー００００〜ナ
ンバー４の市販鋼綿材を含むことが好ましい。鋼綿材
は、０.０１５２４mm〜０.２０３２mm（０.０００６イ
ンチ〜０.００８インチ）の直径を有する。移送線材20
は、セル18の底部（金属ろう合金16）と、金属線繊維材
22との間に１７２２８Pa〜８６８２９Pa（２.５psia〜
１２.６psia）の圧力差を発生する。圧力差の目的は、
下記方法について説明する。
【００１０】本発明の方法は、セル18内に移送線材20を
配置する過程と、移送線材20に接触する金属線繊維材22
によりセル18を覆う過程と、移送線材20内の間隙を通じ
て金属線繊維材22まで、金属ろう合金16が流動するのに
十分な温度にセル18を加熱する過程とを含み、液状ろう
合金16は金属線繊維材２２で凝固する。その後、ハニカ
ム部材12と閉鎖部材14とを分離し、凝固したろう合金と
共に金属線繊維材22が除去される（分離の前後の何れか
に）。
【００１１】酸化を抑制する不活性ガス炉、水素ガス炉
又は真空炉の雰囲気中で本発明の方法を実施して、液体
ろう合金によって、移送線材20のぬれを促進することが
好ましい。一般に、脱ろう温度は、本来のろう付け温度
よりかなり高温ではなく、通常、本来のろう付け温度よ
り１３.９〜２７.８℃（２５〜５０゜F）高いに過ぎな
い。著しい高温では、ハニカム部材12及び閉鎖部材14の
冶金学的構造特性が変化して、機械的特性に逆効果を及
ぼす。全周期時間は、ろう融解温度でほぼ１０〜３０分
の間であることが判明した。
【００１２】移送線材20の好適な材料は、炭素鋼及びス
テンレス鋼の線材である。前記のように、０.０２５４m
m〜０.３８１mm（０.００１インチ〜O.０１５イン
チ）、好ましくは０.０２５４mm〜０.１７７８mm（O.０
０１〜O.００７）の間隙を形成するセル18内に移送線材
20を充填する。移送線材20間の間隙は毛管路として作用
し、金属ろう合金16が溶解すると、数秒内に間隙は金属
ろう合金16で充填される。金属ろう合金16は、毛管現象
により上方に流動する。金属移送材20は、金属ろう合金
16でのセル18と、セル18上の金属線繊維材22との間に圧
力差を発生して、液状ろう合金16の金属線繊維材22への
吸引を補助（灯心効果を生じて）し、金属線繊維材22で
ろう材が凝固する。その後、単に金属線繊維材22を除去
するだけでろう材を中空部材12から除去できる。十分な
量のろう材を除去すると、ろう付け構造体のハニカム部
材12と閉鎖部材14とを分解できる。
【００１３】
【実施例】本発明による加熱ろう付け体の分解法を実施
する候補部材として、PW4000ジェットエンジンの第５段
低圧力外部気密性ハニカム部材を選択した。一連の２０
個のエンジン駆動部品をUAL GN/MM 4-0-06法2N毎に準備
した。気密セグメントの母材はAMS（米国航空材料規
格）5536材であり、ハステロイエックス（Hastelloy X)
の等級でハニカムを形成し、ろう金属はAMS4777材料を
選択した。
【００１４】セグメントハニカムセルを５１０gの移送
線材（切断線材）で充填した。AMS2431/3に適合する呼
び径０.３５５６mm（０.０１４インチ）の炭素鋼で切断
線材を作成した。複数のハニカムセルを移送線材により
上端まで充填し、更に許容量だけ溢れ出させた。特にセ
グメントの端部の準備に注意を集中して、移送線材によ
り周辺セルを確実に充填した。非ハニカム領域から散在
する切断線材を除去して、ろう合金の不要な流動を防止
した。
【００１５】標準のろう付け粉状結合剤を切断線材充填
領域に噴霧して４５分間乾燥させた。気密部材を逆さに
して、切断線材が脱落しないことを確認した。切断線材
を含むセルの上端にナンバー００００鋼綿の３つの市販
パッドを配置（縦方向に）した。全セルを鋼綿で覆い、
突出した鋼綿を切断した。
【００１６】ハニカム開口面を下に向けて、取り付けた
鋼綿と共に気密セグメントを真空炉内に配置した。（長
さ２５４mm（１０インチ）及び幅８８.９mm（３-１/２
インチ）の寸法に切断した繊維フラックス（frax）布片
を気密セグメント上に配置した。繊維フラックス布を使
用して、不要な領域への液体ろう金属の流動を防止し
た。切断線材及び鋼綿を含む他の気密部材を上端に配置
し、続いて繊維フラックス布の他のシートを配置した。
（布で分離した）５つの気密部材の４つの積層体を炉内
に配置した。サンドイッチ状の積層体の上端に重りを配
置して、鋼綿上に等しい圧力を負荷した。
【００１７】０.５６−ミクロン真空度に炉室を排気し
て炉内熱サイクルを開始した。９８２.２℃±１３.９℃
（１８００゜F±２５゜F）に積層体を加熱し１０分間保
持した。加熱速度は毎分１６.７℃（３０゜F/min）であ
った。その後、毎分１６.７℃（３０゜F/min）で１０６
５.６℃±１３.９℃（１９５０゜F±２５゜F）まで積層
体を加熱し３０分間保持した。毎分８.３４℃（１５゜F
/min）で９８２.２℃±１３.９℃（１８００゜F±２５
゜F）に積層体を冷却し、その後、１４８.９℃（３００
゜F）に急冷した。
【００１８】空圧手動式たがねにより気密セグメントか
らろう合金と共にハニカム、切断線材及び鋼綿を容易に
除去した。その後、各部品を分離した。
【００１９】下記の例について本発明を更に説明する。
【００２０】本明細書に詳記し図面に明示した説明は、
本発明を実行する最良の形態を単に示すに過ぎず、本実
施の形態では、形状、大きさ、部材の配置及び動作の詳
細を変更することができ、本発明を前記説明に限定され
ないと理解すべきである。むしろ、本発明は特許請求の
範囲に記載された趣旨及び範囲から逸脱しない実施の形
態の全変更を包含することを意味する。
【発明の効果】前記の通り、本発明では、化学的な酸に
よる除去等を必要とせずにかつ構成部品に損傷を与えず
に、ろう付け構造体を容易に分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法により分解される片面開放ハニ
カムろう付け構造体の側面を示す部分断面図
【図２】 図１の片面開放ハニカム構造体の部分平面図
【図３】 本発明の方法により移送線材及び金属線繊維
材を装填した片面開放ハニカム構造体の図１に類似の図
【符号の説明】
(12)・・中空部材、 (14)・・閉鎖部材、 (16)・・金
属ろう合金、 (18)・・セル、 (20)・・移送線材、
(22)・・金属線繊維材、
フロントページの続き (71)出願人 503111148 ユナイテッド・エアラインズ・コーポレイ ション アメリカ合衆国60007イリノイ州エルク・ グローブ・タウンシップ、イー・アルゴン クィン・ロード1200 (72)発明者 ダニエル・ビー・ゴールド アメリカ合衆国94591カリフォルニア州バ レーオ、カミノ・デル・ソル162 (72)発明者 ゲーリー・エル・ダデック アメリカ合衆国06351コネチカット州リス ボン、リスボン・ハイツ・ロード62 (72)発明者 ロレッタ・エム・リートザン アメリカ合衆国06088コネチカット州イー スト・ウィンザー、アパートメント・シ ー、サウス・メイン・ストリート35 (72)発明者 ジェームズ・ジェイ・ムーア アメリカ合衆国06790コネチカット州トリ ントン、コリン・ドライブ118 (72)発明者 ウィル・エフ・グレセナー アメリカ合衆国94526カリフォルニア州ダ ンビル、ロック・リッジ・コート76 (72)発明者 マイク・ティー・ハリス アメリカ合衆国94065カリフォルニア州レ ッドウッド・ショアーズ、ショアーバー ド・シーエル・ナンバー26203 546

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１つの中空部を有する中空部
    材と、金属ろう合金により中空部材に接着されて少なく
    とも１つの中空部の端部を閉鎖する閉鎖部材とを備え、
    開放面セルを中空部材に形成するろう付け構造体におい
    て、 (a)セル内に移送線材を配置する過程と、 (b)セル内に侵入して移送線材に接触する金属線繊維材
    により開放面セルを覆う過程と、 (c)十分な温度に中空部材を加熱して、移送線材を通じ
    て金属ろう合金を金属線繊維材上に流動させる過程と、 (d）閉鎖部材から中空部材を分離する過程とを含むこと
    を特徴とするろう付け構造体の分解法。
  2. 【請求項２】 中空部材は、複数の中空部を有するハニ
    カム構造体である請求項１に記載のろう付け構造体の分
    解法。
  3. 【請求項３】 閉鎖部材は、ハニカム構造体に設けられ
    る複数の中空部の端部を閉鎖する請求項２に記載のろう
    付け構造体の分解法。
  4. 【請求項４】 金属ろう合金は、金属線繊維材上で凝固
    する請求項１に記載のろう付け構造体の分解法。
  5. 【請求項５】 凝固した金属ろう合金を有する金属線繊
    維材を中空部材から除去する請求項４に記載のろう付け
    構造体の分解法。
  6. 【請求項６】 金属ろう合金の溶融温度より高い溶融温
    度を有する金属材料を含む移送線材は、金属ろう合金に
    よるぬれ性を有する請求項１に記載のろう付け構造体の
    分解法。
  7. 【請求項７】 移送線材は、アルミニウム、コバルト、
    銅、鉄、ニッケル、これらの合金、炭素鋼、ステンレス
    鋼及びこれらの混合物からなる群から選択される金属材
    料である請求項６に記載のろう付け構造体の分解法。
  8. 【請求項８】 移送線材は、炭素鋼、ステンレス鋼及び
    それらの混合物からなる群から選択される請求項６に記
    載のろう付け構造体の分解法。
  9. 【請求項９】 移送線材は、直径０.１２７mm〜１.２７
    mm（０.００５インチ〜０.０５０インチ）、長さ１２.
    ７mm（０.５００インチ）以下であり、移送線材間に０.
    ００２５４mm〜０.３８１mm（０.０００１インチ〜０.
    ０１５インチ）の間隙を形成する請求項１に記載のろう
    付け構造体の分解法。
  10. 【請求項１０】 移送線材は、直径０.２５４mm〜０.７
    ６２mm（０.０１０インチ〜０.０３０インチ）、長さ１
    ２.７mm（０.５００インチ）以下であり、移送線材間に
    ０.０２５４mm〜０.１７７８mm（０.００１インチ〜０.
    ００７インチ）の間隙を形成する請求項１に記載のろう
    付け構造体の分解法。
  11. 【請求項１１】 金属線繊維材は、市販等級の鋼綿材を
    有する請求項１に記載のろう付け構造体の分解法。
  12. 【請求項１２】 市販等級は、ナンバー００００〜ナン
    バー４である請求項１１に記載のろう付け構造体の分解
    法。
  13. 【請求項１３】 鋼綿材は、０.０１５２４mm〜０.２０
    ３２mm（０.０００６インチ〜０.００８インチ）の直径
    を有する請求項１１に記載のろう付け構造体の分解法。
  14. 【請求項１４】 移送線材は、ろう合金と金属線繊維材
    との間に１７２２８Pa〜８６８２９Pa（２.５psia〜１
    ２.６psia）の圧力差を発生する請求項１に記載のろう
    付け構造体の分解法。
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