JP2005152918A - 溶接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】係る積層方法は、単結晶又は一方向凝固結晶の母材11に加熱源によって加熱されてなる溶融積層部12を積層形成する溶接方法において、所定間隙13を有して2本の第1積層部12−1,第2積層部12−2を形成し、前記間隙13に第3積層部12−3を形成するようにしたものであり、第1積層部12−1と第2積層部12−2との間隙13に第3積層部12−3を積層させているので、単結晶を健全に形成する。
【選択図】 図1
Description
前記間隙に積層部を形成することを特徴とする溶接方法にある。
本発明による実施例1に係る積層方法は、単結晶又は一方向凝固結晶の母材11に加熱源によって加熱されてなる溶融積層部12を積層形成する溶接方法において、所定間隙13を有して複数(本実施例では2本)の第1積層部12−1,第2積層部12−2を形成し、前記間隙13に第3積層部12−3を形成するようにしたものである。
第1積層部12−1と第2積層部12−2との間隙13に第3積層部12−3を積層させているので、単結晶を健全に形成することができる。
また、溶化材については、金属、高分子材料、セラミックス等であり、その供給方法としては、特に限定されるものではなく、例えばワイヤ供給、パウダ供給、パウダ敷設等いずれのものでもよい。
これにより、第1乃至第3積層部で形成する積層体16の表面が略平坦面となるので、好ましい。なお、この積層体16には後述するように、さらに積層体を何層も積層させて柱状積層部を形成することもできる。
本発明による実施例2に係る積層方法は、単結晶又は一方向凝固結晶の母材11に加熱源によって加熱されてなる溶融積層部12を積層形成する溶接方法において、所定間隙13を有して複数(本実施例では5本)の第1積層部12−1、第2積層部12−2、第3積層部12−3、第4積層部12−4、第5積層部12−5を形成し、これらの間隙13−1,13−2,13−3,13−4に第6積層部12−6乃至第9積層部12−9を形成するようにしたものである。これにより、第1積層体16−1を形成している。次いで、第1積層体16−1の上に、第10積層部12−10、第11積層部12−11、第12積層部12−12、第13積層部12−13、第14積層部12−14形成し、前記間隙これらの間隙13−5乃至13−8に第15積層部12−15乃至第18積層部12−18を形成するようにしたものである。これにより、第2積層体16−2を形成している。これにより、この間隙を形成する間隙両側の積層部が左右対称な温度条件を確保するので、間隙に形成される積層部の結晶成長に異結晶が積層することなく、良好な第1積層体16−1を形成することができ、該第1積層体16−1の上に同様にして積層部を形成することで、良好な第2積層体16−2を形成することができる。
図20にこの積層体の一部分の顕微鏡写真を示す。図20では、第6積層体12−6、第2積層体及び第7積層体12−7の上に第11積層体12−11が形成されている様子を示す。この図面に示すように、本実施例によれば、異結晶のない良好な積層体を形成できることが実証された。
図5に示すように、第2積層体16−1を形成する際に、第11積層部12−11と第12積層部12−12との間に、第16積層部12−16を形成するのではなく、第16積層部12−16を第12積層部12−12と第13積層部12−13の間に積層させるようにしている。この結果、第15積層部12−15を形成する際に熱影響を受けた第11積層部の隣り側に位置する第12積層部12−12と第13積層部12−13の間隙13−6に第16積層部12−16を形成することとなり、熱影響がなく組織制御することができ、異結晶の発生がない良好な肉盛りが可能となる。
本発明による実施例3に係る積層方法は、母材11に欠陥部21が発生している場合に、該欠陥部21を除去し、さらに該除去部に積層部を形成して欠陥を補修するようにしたものである。
次いで、実施例1と同様な方法により、所定間隙13を有して複数(本実施例では3本)の第1積層部12−1、第2積層部12−2、第3積層部12−3を形成し、これらの間隙13−1,13−2及び第1積層部12−1と第1テーパ部23−1との第3間隙113−3、第3積層部12−3と第2テーパ部23−2との第3間隙13−4に第4積層部12−4乃至第7積層部12−7を形成するようにしたものである。これにより、欠陥部21を含む部分を削除して形成した凹部22内に積層体16を形成し、補修を完了している。
このテーパ部の角度は特に限定されるものではないが、例えば60°±20°とすればよい。このテーパ部により形成される間隙13−3、13−4が第1積層部の斜面と同様な角度となるので、熱影響が緩和され、異結晶の発生がない補修をすることが可能となる。
本発明による実施例4に係る積層方法は、母材11に他の接合材31を接合するようにしたものである。
次に、凹部底面部分を加熱して溶融接合35を行う。この溶融接合については、後述する。
次に、あて金36を裏面側にあてて、凹部32を形成する。
本発明による実施例5に係る積層方法は、母材11を複数の結晶方位の異なるものから構成されてなる母材に溶接を施す場合に割れが発生しないように接合材31を接合するようにしたものである。例えば母材に強度特性に応じて高温での高強度化を図るために、母材の結晶方向が異ならせるようにさせる場合がある。
次いで、間隙に第3積層部12−3を積層させ、積層体16を形成させている。
この際、母材表面に形成された積層部の結晶方位が、下側の母材の結晶成長方向の方位同じように結晶成長がなされる。この結果、母材同士の結晶粒界に沿って積層体を形成したような場合に生ずる割れが発生することがなくなる。なお、図9においては、母材とその上に積層される積層部12−2の結晶方位が同じことを同じ模様を付すことでその概念を示している。
本実施例では、溶接施工前において、母材の融点以下の条件で母材を熱処理することにより、単結晶又は一方向性凝固結晶の組織を保持したまま析出物或いはミクロ偏析を解消又は緩和させるようにしたものである。
その後、溶接工程65において例えばレーザビーム14により肉盛り溶接を行い、母材11の表面に溶接部12を形成する。なお、図10中、18は粉末状の溶化材15Aを供給する供給管を図示する。
また、穴埋め作業も同様に行うことができる。
図10乃至図12の実施例においては、加熱炉により母材の全体を第2熱処理により行っているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば加熱炉61による第1熱処理工程61を行った後、第2熱処理工程64をレーザビーム14により行い、局所的に熱処理するようにして、析出物或いは偏析除去(緩和)領域66を形成するようにしてもよい。
本実施例では、母材に欠陥部がある場合、この欠陥部71を除去してその除去部に補修を施す場合において、補修を行う前に熱処理を施すものである。
図16に示すように、母材11の欠陥部71を除去し、凹部72を形成する。その後、加熱炉73により熱処理工程74を施して、ミクロ偏析を解消させている。
その後、通常の溶接処理により、積層部12を形成し、補修工程75を行っている。
図17は、欠陥部の補修に際し、熱処理工程を実施例7と同様にレーザビーム14を用いた場合である。
本発明による実施例9に係る前処理方法は、母材11に他の接合材31を接合する場合に適用するものである。
その後、再度裏返し、凹部81に積層部82を施した。
次に、あて金36を裏面側にあてる。
次に、該凹部81及びあて金36に、第2熱処理を施し、析出物或いは偏析除去領域66を形成する。その後、凹部81に積層部82を施し、その後、あて金36を除去した。
12−1〜12−16 積層部
13−1〜13−8 間隙
14 レーザビーム
15A、15B 溶化材
16 積層体
Claims (14)
- 単結晶又は一方向凝固結晶の母材に溶融積層部を形成する溶接方法において、
所定間隙を有して積層部を複数形成し、
前記間隙に積層部を形成することを特徴とする溶接方法。 - 単結晶又は一方向凝固結晶の母材に溶融積層部を形成する溶接方法において、
所定間隙を有して積層部を複数形成し、
前記間隙に積層部を形成して第1層積層体を形成し、
該第1層積層体に所定間隙を有して積層部を複数形成し、
前記間隙に積層部を形成して第2層積層体を形成することを特徴とする溶接方法。 - 請求項2において、
第3層積層体以降を第2層積層体と同様に繰り返し、複数層の積層体を形成することを特徴とする溶接方法。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
前記間隙に積層部を形成するに際し、
積層部を形成した間隙の両隣の間隙以外の間隙に積層部を形成することを特徴とする溶接方法。 - 請求項1乃至4のいずれか一つにおいて、
前記積層部が線状積層部であることを特徴とする溶接方法。 - 請求項1乃至5のいずれか一つにおいて、
前記母材が一方向凝固結晶構造である場合に、
前記母材の結晶成長方向と直交する方向に線状積層部を形成することを特徴とする溶接方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一つの溶接方法を用い、
前記母材が鋳造物であり、
該鋳造物の欠陥部分を削除して凹部を形成し、
該凹部に積層体を形成することを特徴とする鋳造品の補修方法。 - 請求項7において、
前記凹部の対向面がテーパ状であることを特徴とする鋳造品の補修方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一つの溶接方法を用い、
前記母材に接合材を接合するに際し、
前記母材と接合材とに開先加工を施し、
該開先部に積層体を形成することを特徴とする接合材の接合方法。 - 請求項9において、
該開先加工部の対向面がテーパ状であることを特徴とする接合材の接合方法。 - 請求項1乃至6のいずれか一つにおいて、
前記溶接の前処理工程が、
前記母材の固相線温度よりも30〜50℃低い温度で溶体化処理を行う第1の熱処理工程と、
前記第1の熱処理温度よりも高い温度で熱処理を行い、析出物或いはミクロ偏析を解消させる第2の熱処理工程とを有することを特徴とする溶接方法。 - 請求項11において、
前記第2の熱処理工程が固相線温度と同等の温度、固相線温度よりも高い温度又は液晶線温度のいずれかであることを特徴とする溶接方法。 - 母材に溶接部を形成する溶接方法において、
溶接の前処理工程が、
前記母材の固相線温度よりも30〜50℃低い温度で溶体化処理を行う第1の熱処理工程と、
前記溶体化処理温度よりも高い温度で熱処理を行い、析出物或いはミクロ偏析を解消させる第2の熱処理工程とを有することを特徴とする溶接方法。 - 請求項13において、
前記第2の熱処理工程が固相線温度と同等の温度、固相線温度よりも高い温度又は液晶線温度のいずれかであることを特徴とする溶接方法。
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