JP2003320473A - 超合金鋳物の溶接修復 - Google Patents
超合金鋳物の溶接修復Info
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2230/00—Manufacture
- F05D2230/80—Repairing, retrofitting or upgrading methods
Abstract
(57)【要約】
【課題】溶接不可能またはほとんど溶接不可能な超合金
鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラックのよう
な、鋳物の溶接誘起クラックがないように修復または溶
接できる、ニッケルまたはコバルト超合金鋳物の溶接修
復方法を提供する。 【解決手段】ニッケルまたはコバルト基超合金インベス
トメント鋳物上のボイドを修復する方法において、ボイ
ドを修復する前に、ある期間、鋳物を振動さる。ボイド
を充填する間に、鋳物を振動させる。ボイドが充填され
た後、ある期間、鋳物を振動させる。ボイドには、パル
ス・ガス・タングステン・アーク溶接を用いてボイド中
に超合金充填材を繰り返し溶接して付着物を増加させ
る。溶接により、各付着物を増加させた後で、かつ次の
溶接で付着物を増加させる前に、冷却ガスを付着物の増
加分に当てる。
鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラックのよう
な、鋳物の溶接誘起クラックがないように修復または溶
接できる、ニッケルまたはコバルト超合金鋳物の溶接修
復方法を提供する。 【解決手段】ニッケルまたはコバルト基超合金インベス
トメント鋳物上のボイドを修復する方法において、ボイ
ドを修復する前に、ある期間、鋳物を振動さる。ボイド
を充填する間に、鋳物を振動させる。ボイドが充填され
た後、ある期間、鋳物を振動させる。ボイドには、パル
ス・ガス・タングステン・アーク溶接を用いてボイド中
に超合金充填材を繰り返し溶接して付着物を増加させ
る。溶接により、各付着物を増加させた後で、かつ次の
溶接で付着物を増加させる前に、冷却ガスを付着物の増
加分に当てる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルおよびコ
バルト基の超合金の溶接に関し、より詳細にはニッケル
およびコバルト基の超合金インベストメント鋳物（焼流
し精密鋳造など）の溶接修復と溶接に関する。
バルト基の超合金の溶接に関し、より詳細にはニッケル
およびコバルト基の超合金インベストメント鋳物（焼流
し精密鋳造など）の溶接修復と溶接に関する。
【０００２】
【関連の技術】γ−γ’型の析出硬化ニッケルおよびコ
バルト基超合金は、ガスタービンエンジン部品用にイン
ベストメント鋳物の形で広範囲に使用されている。その
ようなインベストメント鋳物は、鋳込んだままの表面欠
陥が表面ボイド（空所など）の形で発生する。例示的に
示せば、そのような表面ボイドは、シェルモールドから
鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在する鋳込んだま
まのボイド、介在物を鋳物表面から取除いた後に鋳物表
面に残るボイド、およびインベストメントシェルモール
ドから鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在するクラ
ックまたはクラック状のボイドを含む。
バルト基超合金は、ガスタービンエンジン部品用にイン
ベストメント鋳物の形で広範囲に使用されている。その
ようなインベストメント鋳物は、鋳込んだままの表面欠
陥が表面ボイド（空所など）の形で発生する。例示的に
示せば、そのような表面ボイドは、シェルモールドから
鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在する鋳込んだま
まのボイド、介在物を鋳物表面から取除いた後に鋳物表
面に残るボイド、およびインベストメントシェルモール
ドから鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在するクラ
ックまたはクラック状のボイドを含む。
【０００３】従来、そのような表面ボイドが存在する
と、例えばＭＡＲ−Ｍ２４７ニッケル基超合金のような
溶接不可能またはほとんど溶接不可能な超合金で作られ
たインベストメント鋳物は、融接すると、基材金属の熱
影響部にクラックおよび／または充填材のクラックが発
生するので、検査で不合格またはスクラップになってい
た。
と、例えばＭＡＲ−Ｍ２４７ニッケル基超合金のような
溶接不可能またはほとんど溶接不可能な超合金で作られ
たインベストメント鋳物は、融接すると、基材金属の熱
影響部にクラックおよび／または充填材のクラックが発
生するので、検査で不合格またはスクラップになってい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、１つの実施
例において、いわゆる溶接不可能またはほとんど溶接不
可能な超合金鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラ
ックがないような、鋳物の溶接誘起クラックなしに修復
または溶接可能なことにより、ニッケルまたはコバルト
超合金鋳物の溶接修復方法を提供する。
例において、いわゆる溶接不可能またはほとんど溶接不
可能な超合金鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラ
ックがないような、鋳物の溶接誘起クラックなしに修復
または溶接可能なことにより、ニッケルまたはコバルト
超合金鋳物の溶接修復方法を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の例示的な実施例は、ボイ
ド（空所など）を充填材（溶加材など）で充填する前
に、ある期間、インベストメント鋳物を振動させ、例え
ば、溶接により各付着物を増加させた後で、かつ次の溶
接により各付着物を増加させる前に、冷却ガスを付着物
の増加分に当てる工程を含むパルス・ガス・タングステ
ン・アーク溶接を用いて、ボイド中に超合金（スーパー
アロイ）の充填材を繰り返し溶接して付着物を増加させ
ることによりボイドを充填させ、しかも、その間に、イ
ンベストメント鋳物を振動させ、さらに、ボイドが充填
された後、ある期間、インベストメント鋳物を振動させ
る。
ド（空所など）を充填材（溶加材など）で充填する前
に、ある期間、インベストメント鋳物を振動させ、例え
ば、溶接により各付着物を増加させた後で、かつ次の溶
接により各付着物を増加させる前に、冷却ガスを付着物
の増加分に当てる工程を含むパルス・ガス・タングステ
ン・アーク溶接を用いて、ボイド中に超合金（スーパー
アロイ）の充填材を繰り返し溶接して付着物を増加させ
ることによりボイドを充填させ、しかも、その間に、イ
ンベストメント鋳物を振動させ、さらに、ボイドが充填
された後、ある期間、インベストメント鋳物を振動させ
る。
【０００６】本発明は、ニッケルまたはコバルト超合金
鋳物の１つまたはそれ以上の表面ボイドを、鋳物の溶接
誘起クラックなしに溶接修復することができ、有利であ
る。本発明は、いわゆる溶接不可能またはほとんど溶接
不可能な超合金を溶接誘起クラックなしに溶接できるこ
とにより、ニッケルまたはコバルト超合金部材を溶接す
る溶接方法を提供することもでき、有利である。
鋳物の１つまたはそれ以上の表面ボイドを、鋳物の溶接
誘起クラックなしに溶接修復することができ、有利であ
る。本発明は、いわゆる溶接不可能またはほとんど溶接
不可能な超合金を溶接誘起クラックなしに溶接できるこ
とにより、ニッケルまたはコバルト超合金部材を溶接す
る溶接方法を提供することもでき、有利である。
【０００７】
【実施例】本発明の上記有利性は、図面を用いた以下の
詳細な説明から、容易に、より明らかになるであろう。
詳細な説明から、容易に、より明らかになるであろう。
【０００８】本発明は、１つの実施例において、いわゆ
る溶接不可能またはほとんど溶接不可能な超合金インベ
ストメント鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラッ
クがないような、鋳物の溶接誘起クラックなしに修復で
きることにより、ニッケルまたはコバルト超合金インベ
ストメント鋳物の溶接修復方法を提供する。本発明は、
あらゆる構造のインベストメント鋳物の外部表面上の１
つまたはそれ以上のボイドを修復するように実施可能で
ある。修復すべきボイドは様々な原因により発生し、様
々な構造を有する。
る溶接不可能またはほとんど溶接不可能な超合金インベ
ストメント鋳物を、例えば基材金属の熱影響部のクラッ
クがないような、鋳物の溶接誘起クラックなしに修復で
きることにより、ニッケルまたはコバルト超合金インベ
ストメント鋳物の溶接修復方法を提供する。本発明は、
あらゆる構造のインベストメント鋳物の外部表面上の１
つまたはそれ以上のボイドを修復するように実施可能で
ある。修復すべきボイドは様々な原因により発生し、様
々な構造を有する。
【０００９】本発明は、商業的に入手可能なＭＡＲ−Ｍ
−２４７、ＭＡＲ−Ｍ−２４６、ＩＮ−１００、ＩＮ−
７１３Ｃ、ＩＮ−７１３ＬＣ、ＩＮ−７１８、ＩＮ−７
３８、ＩＮ−７９２ＨＦ、ＩＮ−７９２Ｍ５Ａ、ＩＮ−
９０９、ＩＮ−９３９、ＵＤＩＭＥＴ５００、およびＡ
ＩＲＥＳＩＳＴ３１９を含むニッケル基超合金の溶接に
使用することができるが、これに限定されない。これら
のニッケル基超合金のうち、以下のもの、すなわち、Ｍ
ＡＲ−Ｍ−２４７、ＭＡＲ−Ｍ−２４６、ＩＮ−１０
０、ＩＮ−７１３Ｃ、ＩＮ−７１３ＬＣ、ＩＮ−７３
８、ＩＮ−７９２ＨＦ、およびＩＮ−７９２Ｍ５Ａは、
基材金属の熱影響部に避けることのできないクラックが
発生するため、溶接不可能であると従来考えられてい
た。また、以下のもの、すなわち、ＩＮ−９０９、ＩＮ
−９３９、ＵＤＩＭＥＴ５００、およびＡＩＲＥＳＩＳ
Ｔ３１９は、基材金属の熱影響部にクラックが頻繁に発
生するため、ほとんど溶接が不可能であると従来考えら
れていた。本発明は、商業的に入手可能なＸ−４０、Ｘ
−４５、ＦＳＸ−４１４、ＳＴＥＬＬＩＴＥ２５、およ
びＳＴＥＬＬＩＴＥ３１を含むコバルト基超合金の溶接
にも使用することができるが、これに限定されない。コ
バルト基超合金Ｘ−４０およびＳＴＥＬＬＩＴＥ３１
は、基材金属の熱影響部にクラックが頻繁に発生するた
め、ほとんど溶接が不可能であると従来考えられてい
た。
−２４７、ＭＡＲ−Ｍ−２４６、ＩＮ−１００、ＩＮ−
７１３Ｃ、ＩＮ−７１３ＬＣ、ＩＮ−７１８、ＩＮ−７
３８、ＩＮ−７９２ＨＦ、ＩＮ−７９２Ｍ５Ａ、ＩＮ−
９０９、ＩＮ−９３９、ＵＤＩＭＥＴ５００、およびＡ
ＩＲＥＳＩＳＴ３１９を含むニッケル基超合金の溶接に
使用することができるが、これに限定されない。これら
のニッケル基超合金のうち、以下のもの、すなわち、Ｍ
ＡＲ−Ｍ−２４７、ＭＡＲ−Ｍ−２４６、ＩＮ−１０
０、ＩＮ−７１３Ｃ、ＩＮ−７１３ＬＣ、ＩＮ−７３
８、ＩＮ−７９２ＨＦ、およびＩＮ−７９２Ｍ５Ａは、
基材金属の熱影響部に避けることのできないクラックが
発生するため、溶接不可能であると従来考えられてい
た。また、以下のもの、すなわち、ＩＮ−９０９、ＩＮ
−９３９、ＵＤＩＭＥＴ５００、およびＡＩＲＥＳＩＳ
Ｔ３１９は、基材金属の熱影響部にクラックが頻繁に発
生するため、ほとんど溶接が不可能であると従来考えら
れていた。本発明は、商業的に入手可能なＸ−４０、Ｘ
−４５、ＦＳＸ−４１４、ＳＴＥＬＬＩＴＥ２５、およ
びＳＴＥＬＬＩＴＥ３１を含むコバルト基超合金の溶接
にも使用することができるが、これに限定されない。コ
バルト基超合金Ｘ−４０およびＳＴＥＬＬＩＴＥ３１
は、基材金属の熱影響部にクラックが頻繁に発生するた
め、ほとんど溶接が不可能であると従来考えられてい
た。
【００１０】図１〜図３を参照すると、本発明の例示的
な実施例を実施する場合、外部表面に１つまたはそれ以
上の表面ボイド１０ａ（図２および図３においては１
つ）を有するニッケルまたはコバルト基超合金インベス
トメント鋳物１０が、溶接テーブル１２上に取り付けら
れる。表面ボイド１０ａは、シェルモールドから鋳物を
取り外すときに鋳物表面に存在する鋳込んだままのボイ
ド、介在物を鋳物表面から取除いた後に鋳物表面に残る
ボイド、および／またはインベストメントシェルモール
ドから鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在するクラ
ックまたはクラック状のボイドを含む。従来、インベス
トメント鋳物１０を溶接する前に、インベストメント鋳
物１０は、通常、溶体化処理（溶体化熱処理）されてγ
基材中に存在する少なくともγ’相の部分が溶体化した
後、溶接修復される前に室温にまで冷却された。説明の
目的であり限定ではないが、ＭＡＲ−Ｍ−２４７に対す
る通常の溶体化処理は、１１８５℃で２時間の加熱後、
１０〜３６℃／分の冷却速度で室温にまで冷却する。ニ
ッケルまたはコバルト基超合金に対する溶体化処理（溶
体化熱処理）は、当該技術分野において公知の技術であ
る。
な実施例を実施する場合、外部表面に１つまたはそれ以
上の表面ボイド１０ａ（図２および図３においては１
つ）を有するニッケルまたはコバルト基超合金インベス
トメント鋳物１０が、溶接テーブル１２上に取り付けら
れる。表面ボイド１０ａは、シェルモールドから鋳物を
取り外すときに鋳物表面に存在する鋳込んだままのボイ
ド、介在物を鋳物表面から取除いた後に鋳物表面に残る
ボイド、および／またはインベストメントシェルモール
ドから鋳物を取り外すときに鋳物の表面に存在するクラ
ックまたはクラック状のボイドを含む。従来、インベス
トメント鋳物１０を溶接する前に、インベストメント鋳
物１０は、通常、溶体化処理（溶体化熱処理）されてγ
基材中に存在する少なくともγ’相の部分が溶体化した
後、溶接修復される前に室温にまで冷却された。説明の
目的であり限定ではないが、ＭＡＲ−Ｍ−２４７に対す
る通常の溶体化処理は、１１８５℃で２時間の加熱後、
１０〜３６℃／分の冷却速度で室温にまで冷却する。ニ
ッケルまたはコバルト基超合金に対する溶体化処理（溶
体化熱処理）は、当該技術分野において公知の技術であ
る。
【００１１】単に説明の便宜上、図２において、外側シ
ュラウド１５の縁に円周上に延びたボイド１０ａがあ
り、内側シュラウド１３と外側シュラウド１５との間に
複数の静翼１１を有するタービンノズルから構成される
インベストメント鋳物１０が示される。このボイド１０
ａは鋳造工程欠陥により生じる。上述のように、修復す
べきボイドは様々な原因により発生し、様々な構造を有
する。
ュラウド１５の縁に円周上に延びたボイド１０ａがあ
り、内側シュラウド１３と外側シュラウド１５との間に
複数の静翼１１を有するタービンノズルから構成される
インベストメント鋳物１０が示される。このボイド１０
ａは鋳造工程欠陥により生じる。上述のように、修復す
べきボイドは様々な原因により発生し、様々な構造を有
する。
【００１２】ボイド１０ａは、以下により詳細に説明す
るように本発明の溶接修復により、共溶性の超合金充填
材２０で充填される。充填材２０は、ボイド１０ａが充
填されて隣接する外側シュラウド表面と一致するまで、
パルス・ガス・タングステン・アーク溶接を用いてボイ
ド１０ａ中に溶解付着される充填材ワイヤー２２から供
給される。充填材２０は、インベストメント鋳物１０と
同じか、あるいは異なる合金組成を有する。説明の目的
であり限定ではないが、ＩＮ−７１８ニッケル基超合金
の修復溶接において、充填材は同じ合金組成により構成
することができる。ＭＡＲ−Ｍ−２４７ニッケル基超合
金の修復溶接において、充填材は、同じ合金組成あるい
は、例えば、Ｃ２６３（ＮＩＭＯＮＩＣ２６３とも呼ば
れる）ニッケル基超合金充填材またはＩＮ−６２５ニッ
ケル基超合金充填材のような異なる合金組成により構成
することができる。説明の目的であり限定ではないが、
ＩＮ−９３９ニッケル基超合金インベストメント鋳物を
溶接する場合、充填材２０はＮＩＭＯＮＩＣ２６３充填
材（公称組成は重量％で、２０％Ｃｒ，２０％Ｃｏ、
２．１５％Ｔｉ、５．９％Ｍｏ、０．４５％Ａｌ、およ
び０．０６％Ｃである）により構成される。
るように本発明の溶接修復により、共溶性の超合金充填
材２０で充填される。充填材２０は、ボイド１０ａが充
填されて隣接する外側シュラウド表面と一致するまで、
パルス・ガス・タングステン・アーク溶接を用いてボイ
ド１０ａ中に溶解付着される充填材ワイヤー２２から供
給される。充填材２０は、インベストメント鋳物１０と
同じか、あるいは異なる合金組成を有する。説明の目的
であり限定ではないが、ＩＮ−７１８ニッケル基超合金
の修復溶接において、充填材は同じ合金組成により構成
することができる。ＭＡＲ−Ｍ−２４７ニッケル基超合
金の修復溶接において、充填材は、同じ合金組成あるい
は、例えば、Ｃ２６３（ＮＩＭＯＮＩＣ２６３とも呼ば
れる）ニッケル基超合金充填材またはＩＮ−６２５ニッ
ケル基超合金充填材のような異なる合金組成により構成
することができる。説明の目的であり限定ではないが、
ＩＮ−９３９ニッケル基超合金インベストメント鋳物を
溶接する場合、充填材２０はＮＩＭＯＮＩＣ２６３充填
材（公称組成は重量％で、２０％Ｃｒ，２０％Ｃｏ、
２．１５％Ｔｉ、５．９％Ｍｏ、０．４５％Ａｌ、およ
び０．０６％Ｃである）により構成される。
【００１３】図２において、インベストメント鋳物１０
は、一対のねじクランプ３０により鋼製の溶接テーブル
１２上に固定されて示される。インベストメント鋳物１
０は、溶接テーブル上の固定位置にインベストメント鋳
物を保持するその他の適当な手段により、テーブル１２
上に固定することが可能である。テーブル１２は、テー
ブルおよびインベストメント鋳物の質量により決まる選
択された低調波周波数でテーブルを振動させそれにより
テーブル上に取り付けられたインベストメント鋳物１０
を振動させる、テーブル上端の上部表面（あるいは別法
として、破線で示されるようなテーブル上端の底面、ま
たはテーブルの他の面）に配置されるトランスジューサ
ー３２を含んで図１中に概略的に示される。トランスジ
ューサー３２は、固定されるなどしてテーブル上部表
面、底面、あるいは他の面に取付けることができる。テ
ーブル１２の４本の脚１２ａ（２本が示されている）
は、ゴム製のパッド１２ｂの上に載っている。保管棚１
２ｃがテーブル脚１２ａの間のテーブル上端より下の位
置に溶接されている。選択された低調波周波数は４０〜
５０ヘルツの範囲を取ることができるが、上記の溶接テ
ーブルと図示されたインベストメント鋳物１０について
は、説明の目的のため選択された低調波周波数は４５ヘ
ルツである。
は、一対のねじクランプ３０により鋼製の溶接テーブル
１２上に固定されて示される。インベストメント鋳物１
０は、溶接テーブル上の固定位置にインベストメント鋳
物を保持するその他の適当な手段により、テーブル１２
上に固定することが可能である。テーブル１２は、テー
ブルおよびインベストメント鋳物の質量により決まる選
択された低調波周波数でテーブルを振動させそれにより
テーブル上に取り付けられたインベストメント鋳物１０
を振動させる、テーブル上端の上部表面（あるいは別法
として、破線で示されるようなテーブル上端の底面、ま
たはテーブルの他の面）に配置されるトランスジューサ
ー３２を含んで図１中に概略的に示される。トランスジ
ューサー３２は、固定されるなどしてテーブル上部表
面、底面、あるいは他の面に取付けることができる。テ
ーブル１２の４本の脚１２ａ（２本が示されている）
は、ゴム製のパッド１２ｂの上に載っている。保管棚１
２ｃがテーブル脚１２ａの間のテーブル上端より下の位
置に溶接されている。選択された低調波周波数は４０〜
５０ヘルツの範囲を取ることができるが、上記の溶接テ
ーブルと図示されたインベストメント鋳物１０について
は、説明の目的のため選択された低調波周波数は４５ヘ
ルツである。
【００１４】本発明の実施例の方法を実施する場合、イ
ンベストメント鋳物１０上のボイド１０ａを溶接修復す
る前の選択された期間、テーブル１２は振動され、溶体
化処理されたインベストメント鋳物中に存在する内部応
力を軽減する。本発明の実施において溶接に先立つ振動
時間は他にも選択可能であるが、振動時間は経験的に決
定され、上記の溶接テーブル１２と図示されたインベス
トメント鋳物１０に対しては６０分が選択された。
ンベストメント鋳物１０上のボイド１０ａを溶接修復す
る前の選択された期間、テーブル１２は振動され、溶体
化処理されたインベストメント鋳物中に存在する内部応
力を軽減する。本発明の実施において溶接に先立つ振動
時間は他にも選択可能であるが、振動時間は経験的に決
定され、上記の溶接テーブル１２と図示されたインベス
トメント鋳物１０に対しては６０分が選択された。
【００１５】テーブル１２およびその上のインベストメ
ント鋳物１０の振動は、ボイド１０ａの溶接修復の間続
けられる。ここで、パルス・ガス・タングステン・アー
ク溶接または他のアーク溶接方法を用いて、ボイド中に
超合金充填材２０の付着物Ｄを繰り返し溶接して増加さ
せることによりボイド１０ａは充填され、また溶接によ
り付着物を増加させる毎におよび次の溶接により付着物
を増加させる前に、冷却ガスが付着物の増加分に当てら
れる。従来のパルス・ガス・タングステン・アーク溶接
機を、溶接修復に使用することができる。有用な溶接機
は、米国ウィスコンシン州アップルトンのＭｉｌｌｅｒ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｆｇ．社製のＡＥＲＯＷＡＶＥ
３００型溶接機が入手可能である。そのような溶接機
は、タングステン電極２５ａ、電力ケーブル２５ｂおよ
び、よく知られているように電極チップの周りにアルゴ
ンガスのようなシールドガスを供給する導管２５ｃを有
する溶接トーチ２５が含まれる。
ント鋳物１０の振動は、ボイド１０ａの溶接修復の間続
けられる。ここで、パルス・ガス・タングステン・アー
ク溶接または他のアーク溶接方法を用いて、ボイド中に
超合金充填材２０の付着物Ｄを繰り返し溶接して増加さ
せることによりボイド１０ａは充填され、また溶接によ
り付着物を増加させる毎におよび次の溶接により付着物
を増加させる前に、冷却ガスが付着物の増加分に当てら
れる。従来のパルス・ガス・タングステン・アーク溶接
機を、溶接修復に使用することができる。有用な溶接機
は、米国ウィスコンシン州アップルトンのＭｉｌｌｅｒ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｆｇ．社製のＡＥＲＯＷＡＶＥ
３００型溶接機が入手可能である。そのような溶接機
は、タングステン電極２５ａ、電力ケーブル２５ｂおよ
び、よく知られているように電極チップの周りにアルゴ
ンガスのようなシールドガスを供給する導管２５ｃを有
する溶接トーチ２５が含まれる。
【００１６】パルス・ガス・タングステン・アーク溶接
は、パルス溶接電流を用いて行われる。説明の目的であ
り限定ではないが、溶接電流は６５％のオン時間におい
て４５０パルス／秒で８０アンペアに設定され、６アン
ペアのバックグラウンド電流から送り込まれる。溶接パ
ラメーターは他の値を取ることができまたボイド１０ａ
を充填するために経験的に決めることできるが、溶接電
流は図示されるインベストメント鋳物１０に関して、５
〜８アンペアのバックグラウンド電流において７５〜８
０アンペアの範囲のパルス電流に対して毎秒４４０〜４
６０パルスの範囲で動作可能である。
は、パルス溶接電流を用いて行われる。説明の目的であ
り限定ではないが、溶接電流は６５％のオン時間におい
て４５０パルス／秒で８０アンペアに設定され、６アン
ペアのバックグラウンド電流から送り込まれる。溶接パ
ラメーターは他の値を取ることができまたボイド１０ａ
を充填するために経験的に決めることできるが、溶接電
流は図示されるインベストメント鋳物１０に関して、５
〜８アンペアのバックグラウンド電流において７５〜８
０アンペアの範囲のパルス電流に対して毎秒４４０〜４
６０パルスの範囲で動作可能である。
【００１７】前述のように、図４に示すようにボイドが
充填材２０で充填されるまで、図２および図３に示すよ
うにボイド中に超合金充填材２０の付着物Ｄを溶接して
増加させることにより、ボイド１０ａは充填される。充
填材２０は、充填材と基材金属との間の境界線がないよ
うに、周囲の基材金属（超合金）に融合する。溶接付着
物はボイド１０ａ中に並列に設ける、および／またはボ
イド中に溶接付着物を積み重ねる、またはボイド１０ａ
を充填する他のあらゆる方法により作成することができ
る。説明の目的のみにおいて、ボイド１０ａを充填させ
る際にあらゆる寸法や形状の溶接付着物を用いることが
できるが、通常の溶接付着物Ｄは約３．２ミリ（１／８
インチ）の半球形状を有する。通常溶接修復は、図２に
示すように、片手に充填材ワイヤー２２を持ちもう一方
の手に溶接トーチ２５を持つ溶接作業員により手作業で
行われる。
充填材２０で充填されるまで、図２および図３に示すよ
うにボイド中に超合金充填材２０の付着物Ｄを溶接して
増加させることにより、ボイド１０ａは充填される。充
填材２０は、充填材と基材金属との間の境界線がないよ
うに、周囲の基材金属（超合金）に融合する。溶接付着
物はボイド１０ａ中に並列に設ける、および／またはボ
イド中に溶接付着物を積み重ねる、またはボイド１０ａ
を充填する他のあらゆる方法により作成することができ
る。説明の目的のみにおいて、ボイド１０ａを充填させ
る際にあらゆる寸法や形状の溶接付着物を用いることが
できるが、通常の溶接付着物Ｄは約３．２ミリ（１／８
インチ）の半球形状を有する。通常溶接修復は、図２に
示すように、片手に充填材ワイヤー２２を持ちもう一方
の手に溶接トーチ２５を持つ溶接作業員により手作業で
行われる。
【００１８】充填材２０の溶接付着物Ｄを少し増加させ
る毎に、次の溶接付着物が形成される前に冷却ガスを付
着物に当てて、溶接付着物を直ちに冷却する。冷却ガス
は、図３に示すように、６０秒間または他の適当な期間
空気ノズルＮから各溶接付着物Ｄに向けられ、付着物を
室温まで急速に冷却する２０〜９０ｐｓｉの工場圧縮空
気により構成される。限定するものではないが、窒素、
ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス、およびその他の
ガスを含む冷却ガスを使用してもよい。
る毎に、次の溶接付着物が形成される前に冷却ガスを付
着物に当てて、溶接付着物を直ちに冷却する。冷却ガス
は、図３に示すように、６０秒間または他の適当な期間
空気ノズルＮから各溶接付着物Ｄに向けられ、付着物を
室温まで急速に冷却する２０〜９０ｐｓｉの工場圧縮空
気により構成される。限定するものではないが、窒素、
ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス、およびその他の
ガスを含む冷却ガスを使用してもよい。
【００１９】前述の振動させたインベストメント鋳物１
０のボイド１０ａ中に溶接付着物Ｄを繰り返し付着さ
せ、その後次の溶接付着物を形成する前に各溶接付着物
を直ちに強制ガス冷却する動作が、ボイド１０ａが充填
材２０により充填されるまで続く。溶接テーブル１２と
インベストメント鋳物１０の振動は、ボイド１０ａの溶
接修復を行う全期間を通して行われ、鋳物と溶接の応力
を軽減する。
０のボイド１０ａ中に溶接付着物Ｄを繰り返し付着さ
せ、その後次の溶接付着物を形成する前に各溶接付着物
を直ちに強制ガス冷却する動作が、ボイド１０ａが充填
材２０により充填されるまで続く。溶接テーブル１２と
インベストメント鋳物１０の振動は、ボイド１０ａの溶
接修復を行う全期間を通して行われ、鋳物と溶接の応力
を軽減する。
【００２０】テーブル１２は、インベストメント鋳物１
０上のボイド１０ａを溶接修復した後のある選択された
期間中振動され続け、充填されたボイド１０ａ中に存在
する内部応力を軽減する。本発明の実施において溶接後
の振動時間は他の値を取ることができるが、振動時間は
経験的に決まり、上記の溶接テーブル１２と図示された
インベストメント鋳物１０に対しては６０分が選択され
る。
０上のボイド１０ａを溶接修復した後のある選択された
期間中振動され続け、充填されたボイド１０ａ中に存在
する内部応力を軽減する。本発明の実施において溶接後
の振動時間は他の値を取ることができるが、振動時間は
経験的に決まり、上記の溶接テーブル１２と図示された
インベストメント鋳物１０に対しては６０分が選択され
る。
【００２１】その後、修復されたインベストメント鋳物
１０は、適切な機械特性を発揮するために構成材である
ニッケルまたはコバルト基超合金に対して従来の溶体化
処理および時効硬化処理を行った後に、ボイド１０ａ中
の充填材２０を設計図の寸法にするために機械加工する
ことができる。
１０は、適切な機械特性を発揮するために構成材である
ニッケルまたはコバルト基超合金に対して従来の溶体化
処理および時効硬化処理を行った後に、ボイド１０ａ中
の充填材２０を設計図の寸法にするために機械加工する
ことができる。
【００２２】本発明の方法は、基材金属の熱影響部のク
ラックなしに、修復目的に関してボイド１０ａを充填材
２０で充填することができる。前述の溶接不可能または
ほとんど溶接不可能と考えられている様々なニッケルお
よびコバルト超合金により構成されるインベストメント
鋳物が溶接修復して、前述の同じまたは類似の溶接に先
立つ振動パラメーター、溶接振動パラメーター、および
溶接後振動パラメーター、パルス・ガス・タングステン
・アーク溶接パラメーター、また溶接付着物冷却パラメ
ーターを用いて、鋳物に溶接誘起クラックを発生させる
ことなく、鋳物上の１つまたはそれ以上のボイドを充填
することができる。
ラックなしに、修復目的に関してボイド１０ａを充填材
２０で充填することができる。前述の溶接不可能または
ほとんど溶接不可能と考えられている様々なニッケルお
よびコバルト超合金により構成されるインベストメント
鋳物が溶接修復して、前述の同じまたは類似の溶接に先
立つ振動パラメーター、溶接振動パラメーター、および
溶接後振動パラメーター、パルス・ガス・タングステン
・アーク溶接パラメーター、また溶接付着物冷却パラメ
ーターを用いて、鋳物に溶接誘起クラックを発生させる
ことなく、鋳物上の１つまたはそれ以上のボイドを充填
することができる。
【００２３】本発明は、溶接誘起クラックを発生させる
ことなく１つまたはそれ以上の表面ボイドを溶接修復す
る目的に関して、溶接誘起クラックを発生させることな
くニッケルまたはコバルト超合金部材を溶接するために
使用できる溶接方法を提供する。例えば、そのような溶
接方法は、溶接された継ぎ手により接合されたニッケル
またはコバルト基超合金部材により構成される構造物を
製造するために用いることができる。本発明は特定の実
施例に関して詳細に説明したが、本発明分野の技術者
は、請求項に記載される本発明の精神と範囲を逸脱する
ことなく、改良あるいは変更等を行うことができること
を認識するであろう。
ことなく１つまたはそれ以上の表面ボイドを溶接修復す
る目的に関して、溶接誘起クラックを発生させることな
くニッケルまたはコバルト超合金部材を溶接するために
使用できる溶接方法を提供する。例えば、そのような溶
接方法は、溶接された継ぎ手により接合されたニッケル
またはコバルト基超合金部材により構成される構造物を
製造するために用いることができる。本発明は特定の実
施例に関して詳細に説明したが、本発明分野の技術者
は、請求項に記載される本発明の精神と範囲を逸脱する
ことなく、改良あるいは変更等を行うことができること
を認識するであろう。
【図１】超合金インベストメント鋳物を溶接修復するた
めに取り付ける溶接テーブルの概略図である。
めに取り付ける溶接テーブルの概略図である。
【図２】ＴＩＧ溶接修復により修復するボイドを有する
超合金インベストメント鋳物の斜視図である。
超合金インベストメント鋳物の斜視図である。
【図３】溶接付着物の増分に向けられる工場圧縮空気を
示す超合金インベストメント鋳物の斜視図である。
示す超合金インベストメント鋳物の斜視図である。
【図４】超合金充填材により充填されたインベストメン
ト鋳物上のボイドの拡大図である。
ト鋳物上のボイドの拡大図である。
１０ インベストメント鋳物
１０ａ 表面ボイド
１１ 静翼
１２ 溶接テーブル
１２ａ 溶接テーブルの脚
１２ｂ ゴム製のパッド
１２ｃ 保管棚
１３ 内部シュラウド
１５ 外部シュラウド
２０ 共溶性の超合金充填材
２２ 充填材ワイヤー
２５ 溶接ト−チ
２５ａ タングステン電極
２５ｂ 電力ケ−ブル
２５ｃ シ−ルドガスを供給する導管
３０ ねじクランプ
３２ トランスジューサー
Ｄ 付着物
Claims (22)
- 【請求項１】 超合金の鋳物のボイドを修復する方法に
おいて、 前記ボイドを充填材で充填する前に、ある期間、前記鋳
物を振動させ、 前記鋳物を振動させる一方で、前記ボイド中に前記充填
材を繰り返し溶接して付着物を増加させることにより前
記ボイドを充填させ、かつ、溶接により各付着物を増加
させた後で、かつ、次の溶接により付着物を増加させる
前に、冷却ガスを増加分の付着物に当て、 前記ボイドが充填された後、ある期間、前記鋳物を振動
させる方法。 - 【請求項２】 前記鋳物は、テーブル上に取り付けられ
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記鋳物は、前記鋳物を取り付けた前記
テーブルの低調波周波数で振動する請求項２に記載の方
法。 - 【請求項４】 前記低調波周波数は、４０〜５０ヘルツ
の範囲である請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 各溶接付着物は、パルス溶接電流を用い
て行われるアーク溶接により形成される請求項１に記載
の方法。 - 【請求項６】 前記溶接は、溶接電流が毎秒４４０〜４
６０パルスの範囲であるパルス・ガス・タングステン・
アーク溶接からなる請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記溶接は、５〜８アンペアの範囲のバ
ックグラウンド電流と７５〜８５アンペアの範囲のパル
ス電流を有するように制御される請求項６に記載の方
法。 - 【請求項８】 前記冷却ガスは、所定期間、各溶接付着
物の増加分に向けられる工場圧縮空気からなる請求項１
に記載の方法。 - 【請求項９】 ニッケルまたはコバルト超合金インベス
トメント鋳物のボイドを修復する方法において、 前記鋳物を溶体化処理し、 前記鋳物を溶接テーブルの上に固定し、 前記ボイドを超合金の充填材で充填する前に、ある期
間、前記テーブルを低調波周波数で振動させ、 前記テ−ブルを低調波周波数で振動させる一方で、パル
ス・ガス・タングステン・アーク溶接を用いて前記ボイ
ド中に前記超合金の充填材を繰り返し溶接して、付着物
を増加させることにより前記ボイドを充填させ、かつ、
溶接により各付着物を増加させた後で、かつ次の溶接に
より付着物を増加させる前に、冷却ガスを各付着物の増
加分に当て、 前記ボイドが充填された後、ある期間、前記テーブルを
低調波周波数で振動させる方法。 - 【請求項１０】 前記アーク溶接は、パルス溶接電流を
用いて行われる請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記溶接電流は、毎秒４４０〜４６０
パルスの範囲で動作する請求項１９に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記溶接電流は、５〜８アンペアの範
囲のバックグラウンド電流と７５〜８５アンペアの範囲
のパルス電流を有するように制御される請求項１０に記
載の方法。 - 【請求項１３】 前記冷却ガスは、所定期間、各溶接付
着物の増加分に向けられる工場圧縮空気からなる請求項
９に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記低調波周波数は、４０〜５０ヘル
ツの範囲である請求項９に記載の方法。 - 【請求項１５】 ニッケルまたはコバルト基超合金から
なる部材を溶接する方法において、 溶接の前に、ある期間、部材を振動させ、 アーク溶接を用いて前記部材を溶接し前記部材上に超合
金充填材の付着物を増加させる間に、前記部材を振動さ
せ、かつ溶接により各付着物を増加させた後で、かつ次
の溶接により付着物を増加させる前に、冷却ガスを各付
着物の増加分に当て、 溶接後、ある期間、前記部材を振動させる方法。 - 【請求項１６】 前記部材は、テーブル上に取り付けら
れる請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 前記部材は、前記部材を取り付けた前
記テーブルの低調波周波数で振動する請求項１６に記載
の方法。 - 【請求項１８】 前記低調波周波数は、４０〜５０ヘル
ツの範囲である請求項１７に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記アーク溶接は、パルス溶接電流を
用いて行われる請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記溶接は、溶接電流が毎秒４４０〜
４６０パルスの範囲であるパルス・ガス・タングステン
・アーク溶接からなる請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記溶接電流は、５〜８アンペアの範
囲のバックグラウンド電流と７５〜８５アンペアの範囲
のパルス電流を有するように制御される請求項１９に記
載の方法。 - 【請求項２２】 前記冷却ガスは、所定期間、各溶接付
着物の増加分に向けられる工場圧縮空気からなる請求項
１５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/140004 | 2002-05-06 | ||
| US10/140,004 US6916387B2 (en) | 2002-05-06 | 2002-05-06 | Weld repair of superalloy castings |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003320473A true JP2003320473A (ja) | 2003-11-11 |
| JP4694103B2 JP4694103B2 (ja) | 2011-06-08 |
Family
ID=29249778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003109259A Expired - Lifetime JP4694103B2 (ja) | 2002-05-06 | 2003-04-14 | 超合金鋳物の溶接修復 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6916387B2 (ja) |
| EP (1) | EP1361013B1 (ja) |
| JP (1) | JP4694103B2 (ja) |
| DE (1) | DE60321421D1 (ja) |
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- 2003-04-30 EP EP03009668A patent/EP1361013B1/en not_active Expired - Lifetime
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