JP2010538839A

JP2010538839A - Diffusion bonding

Info

Publication number: JP2010538839A
Application number: JP2010525974A
Authority: JP
Inventors: ダイク，ケビンヴァン; ストリーター，ジギ; ドレーヤー，ジョン; レイレアー，ラリー
Original assignee: バーンズグループインコーポレーテッド; ダイク，ケビンヴァン; ストリーター，ジギ; ドレーヤー，ジョン; レイレアー，ラリー
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: AU2008302241A1; RU2010115350A; CN101827682B; CN101827682A; RU2455138C2; CA2699952A1; WO2009039282A1; EP2274131A1; CA2699952C; AU2008302241B2; JP5502737B2; EP2274131A4

Abstract

ともに拡散接合された第１の部材および第２の部材を含む部品を形成する方法の提供。第１の部材は、第１の接合ランド表面を含む圧力部材であり、第２の部材は、第２の接合ランド表面を含む吸引部材である。マンドレルは、第１の部材の少なくとも一部と合致する輪郭を有する第１の表面および第２の部材の少なくとも一部と合致する輪郭を有する第２の表面を含む。第１および第２の部材は、第１の接合ランド表面および第２の接合ランド表面が、合致した接合部を形成するように、マンドレル上に配置される。マンドレルとともに第１および第２の部材は、ダイアセンブリに配置される。ダイアセンブリは、第１のダイ、第２のダイおよび第１のダイを第２のダイへ離脱可能に確保するための複数の固締部材を含む。
【選択図】図１３
Providing a method of forming a part that includes a first member and a second member that are diffusion bonded together. The first member is a pressure member including a first bonding land surface, and the second member is a suction member including a second bonding land surface. The mandrel includes a first surface having a contour that matches at least a portion of the first member and a second surface having a contour that matches at least a portion of the second member. The first and second members are disposed on the mandrel such that the first bond land surface and the second bond land surface form a matched bond. The first and second members along with the mandrel are disposed on the die assembly. The die assembly includes a first die, a second die, and a plurality of clamping members for releasably securing the first die to the second die.
[Selection] Figure 13

Description

本発明は、拡散接合およびその改良に関する。 The present invention relates to diffusion bonding and improvements thereof.

等方圧技術を用いて金属部材をともに拡散接合するのは周知である。拡散接合は、２つの接した表面が、界面を通して原子の相互交換を可能にする温度、時間および圧力の条件下、ともにプレスされるとき生ずる。接合されるべき表面に汚れがなく、そして温度、圧力および時間の変数が厳密にコントロールされて、原子の必要な相互交換が達成できることを要する。等方圧技術は、接合されるべき部材に加圧容器内で高温度で高圧ガス（例えばアルゴン）を適用する技術である。ガス圧は、接合されるべき部材の形態に最少の変化が生ずるかまたは全く生じないように、等方性を保ちつつ適用される。この拡散接合プロセスは、部材の有効なシーリングを必要とし、従来、準備段階で加圧容器の外側で行われてきた。しかし、この準備段階後の部材間のシールは弱いものであり、そのため接合した部材を拡散接合プロセスが行われる装置へ移動するのに、多大の注意を払わねばならなかった。 It is well known to diffusion bond together metal members using isotropic pressure techniques. Diffusion bonding occurs when two tangent surfaces are pressed together under temperature, time and pressure conditions that allow the exchange of atoms through the interface. The surfaces to be joined must be clean and the temperature, pressure and time variables must be tightly controlled to achieve the necessary exchange of atoms. The isotropic pressure technique is a technique in which high-pressure gas (for example, argon) is applied to members to be joined at a high temperature in a pressurized container. The gas pressure is applied while remaining isotropic so that minimal or no change in the configuration of the members to be joined occurs. This diffusion bonding process requires effective sealing of the members and has traditionally been performed outside the pressure vessel in the preparation stage. However, the seal between the members after this preparatory step is weak, so great care must be taken in moving the joined members to the apparatus where the diffusion bonding process takes place.

その上、それがジェットエンジンファンのブレードの衝撃の保護のための部品に関するとき、このような部品は、特に最も厳しい応力の下にあり、同時に最も衝撃を受けやすい離陸時に、鳥およびそれ以外の他からの物体による衝撃に曝される危険が潜在する。従来、部品は一体作りとして構成された。しかしながら、一体作りの部品は、製造するのに高いコストがかかる。溶接された結合および／または従来の拡散接合プロセスによって接合された結合を有する二体作りの部品は、部品の使用にともなう衝撃に抵抗できなかった。一体作りの部品を作るのに必要な原材料は、コストが高くつき、二体作りの部品よりも２倍かかる。そして、これは、内面および外面を作るのに必要な機械加工の手間とあいまって、驚くべきものになる。必要な機械加工の時間のほとんどは、切削の深さおよび内部の突出部の範囲の小さいサイズ（そのため小さい切削工具を用いる必要がある）により、内部の表面そして特に内部の突出部の範囲を生成するのに費やされる。 Moreover, when it relates to jet engine fan blade impact protection components, such components are particularly under the most severe stress and at the same time during take-off most susceptible to birds and other There is a potential danger of exposure to impact from objects from other sources. Traditionally, parts have been constructed as a single piece. However, monolithic parts are expensive to manufacture. Two-piece parts having welded joints and / or joints joined by conventional diffusion bonding processes could not resist the impact associated with the use of the parts. The raw materials needed to make a one-piece part are costly and cost twice as much as a two-part part. This, in turn, is surprising, coupled with the machining effort required to make the inner and outer surfaces. Most of the machining time required generates internal surfaces and especially internal protrusion ranges due to the cutting depth and small size of the internal protrusion range (thus requiring the use of a small cutting tool) To spend.

本発明は、より良くかつより有利な結果をもたらし、従来法がもつ或る困難を克服する拡散接合のプロセスを提供する。 The present invention provides a diffusion bonding process that provides better and more advantageous results and overcomes certain difficulties associated with conventional methods.

本発明を制限しない本発明の１つの側面に従って、ジェットエンジンファンのブレードの保護に使用される部品を接合する方法が提供される。本発明は、本明細書では、１つ以上の航空機のエンジン部品の拡散接合に特に関し、そしてそれに関する特定の例について記載されるが、本発明の拡散接合プロセスは、材料をともに接合して他のタイプの装置（例えば、自動車の部品、軍事用部材、宇宙船・人工衛星などの部材など）のための部品を形成するのに使用されることが理解されるだろう。ジェットエンジンファンのブレードで使用される部品は、第１の部材、および第１の部材へ接合された第２の部材を含む。第１の部材は、圧力側部材として形成され、そして第１の主要な接合ランド表面を含む。第２の部材は、吸引側部材として形成され、そして第２の組み合わされる接合ランド表面を含む。マンドレルが設けられ、第１の部材の少なくとも一部と合致する輪郭を有する第１の表面、および第２の部材の少なくとも一部と合致する輪郭を有する第２の表面を含む。第１の部材および第２の部材は、第１の接合ランド表面および第２の接合ランド表面が合致した接合部を形成してマンドレルに配置される。第１の部材は、第２の部材へ離脱可能に接続される。マンドレルとともに接続された第１の部材および第２の部材は、ダイアセンブリ中に配置される。第１のダイ、第２のダイ、および第１のダイを第２のダイへ離脱可能に確保される複数の固締部材を含む。第１のダイおよび第２のダイは、熱膨張の第１の係数を有する第１の材料から形成される。固締部材は、熱膨張の第２のより小さい係数を有する第２の材料から形成される。ダイアセンブリは、拡散接合サイクルのために真空炉または他のタイプの加熱装置に置かれる。加熱装置は排気される。例えば、加熱装置は、まずアルゴンガスによりパージされてすべての大気の汚染を置換し、次に加熱装置は予定の真空レベルへ排気される。加熱装置の温度は、予定の温度に上げられる。均等の圧力が、第１の部材および第２の部材の第１の接合ランド表面および第２の接合ランド表面の間の界面に適用される。真空のレベル、温度および圧力は、予定された時間炉内で維持される。拡散接合された第１の部材および第２の部材を含むダイアセンブリは、炉から取り出される。 In accordance with one aspect of the invention that does not limit the invention, a method is provided for joining components used to protect a blade of a jet engine fan. While the present invention is particularly directed to diffusion bonding of one or more aircraft engine components and will be described with reference to specific examples thereof, the diffusion bonding process of the present invention involves bonding materials together. It will be understood that it can be used to form parts for other types of devices (eg, automobile parts, military parts, spacecraft / satellite parts, etc.). A component used in a jet engine fan blade includes a first member and a second member joined to the first member. The first member is formed as a pressure side member and includes a first major bonded land surface. The second member is formed as a suction side member and includes a second mating land surface to be combined. A mandrel is provided and includes a first surface having a contour that matches at least a portion of the first member and a second surface having a contour that matches at least a portion of the second member. The first member and the second member are disposed on the mandrel, forming a joint where the first and second land surfaces coincide with each other. The first member is detachably connected to the second member. A first member and a second member connected with the mandrel are disposed in the die assembly. A first die, a second die, and a plurality of fastening members secured to be detachable from the first die to the second die. The first die and the second die are formed from a first material having a first coefficient of thermal expansion. The fastening member is formed from a second material having a second smaller coefficient of thermal expansion. The die assembly is placed in a vacuum furnace or other type of heating device for diffusion bonding cycles. The heating device is evacuated. For example, the heating device is first purged with argon gas to replace all atmospheric contamination, and then the heating device is evacuated to a predetermined vacuum level. The temperature of the heating device is raised to a predetermined temperature. An equal pressure is applied to the interface between the first and second bonded land surfaces of the first and second members. The vacuum level, temperature and pressure are maintained in the furnace for a predetermined time. The die assembly including the diffusion bonded first and second members is removed from the furnace.

本発明の他の局面によれば、それは本発明を制限しないが、非平面の第２の接合ランド表面を有する第２の部材に対して、非平面の第１の接合ランド表面を有する第１の部材を拡散接合するための拡散接合ダイアセンブリが提供される。拡散接合ダイアセンブリは、マンドレル、上方のダイおよび下方のダイからなる。マンドレルは、第１の部材および第２の部材を離脱可能に保持するように形成される。第１の接合ランド表面および第２の接合ランド表面は、マンドレルに置かれたとき、合致した接合部を形成する。上方のダイは、上方の表面と下方の表面とを含む。下方の表面は、マンドレルと係合するように形成された第１の部分、並びに第１の部材および第２の部材の１つと合致するように形成される第２の部分を含む。下方のダイは、上方の表面と下方の表面とを含む。上方の表面は、マンドレルと係合するように形成される第１の部分、並びに第１の部材および第２の部材の１つと合致する第２の部分を含む。可撓性の圧力容器は、上方のダイおよび下方のダイの１つ、並びに第１の部材および第２の部材の第１の接合ランド表面および第２の接合ランド表面の１つの間に少なくとも一部配置される。複数の固締部材は、上方のダイを下方のダイへ確保し、そして拡散接合サイクル中拡散接合ダイアセンブリを保持する。複数の固締具は、拡散接合サイクルの間上方のダイと下方のダイとの膨張を制限するように形成される。 According to another aspect of the invention, which does not limit the invention, the first member having a non-planar first junction land surface relative to the second member having a non-planar second junction land surface. A diffusion bonding die assembly is provided for diffusion bonding the members. The diffusion bonded die assembly consists of a mandrel, an upper die and a lower die. The mandrel is formed to releasably hold the first member and the second member. The first bond land surface and the second bond land surface form a matched bond when placed on the mandrel. The upper die includes an upper surface and a lower surface. The lower surface includes a first portion formed to engage the mandrel and a second portion formed to mate with one of the first member and the second member. The lower die includes an upper surface and a lower surface. The upper surface includes a first portion configured to engage the mandrel and a second portion that mates with one of the first member and the second member. The flexible pressure vessel has at least one between one of the upper die and the lower die, and one of the first and second bonded land surfaces of the first and second members. Placed. A plurality of clamping members secure the upper die to the lower die and hold the diffusion bonded die assembly during the diffusion bonding cycle. The plurality of fasteners are formed to limit expansion of the upper and lower dies during the diffusion bonding cycle.

本発明の他の局面によれば、それは本発明を制限するものではないが、拡散接合の方法は、第１の部材および第２の部材をまず用意する。第１の部材は、波形の形態を有する第１の接合ランド表面を含む。第２の部材は、波形の形態を有する第２の接合ランド表面を含む。拡散接合される合致した第１の接合ランド表面および第２のそれは、表面間の界面の拡散接合が可能な予定された条件におかれる。第２の部材に対して第１の部材は、第１および第２の接合ランド表面が合致した接合部を形成するように接続される。その中に接続された部材を離脱可能に確保するように形成された拡散接合ダイアセンブリが提供される。ダイアセンブリは、第１のダイ、第２のダイおよび第１のダイを第２のダイへ離脱可能に確保する複数の固締部材を含む。ダイアセンブリは、第１の部材および第２の部材の特に同定された重要域とともに、リリース剤により被覆される。合致した接合部を形成する第１および第２の接合ランド表面を有する第１および第２の部材は、ダイアセンブリ中に置かれる。ダイアセンブリは、拡散接合サイクルのために真空炉またはそれ以外のタイプの加熱配置に置かれる。加熱装置は排気され、そして加熱装置の温度は、第１の温度へ上げられる。第１の温度は、予定された時間維持される。加熱装置の温度は、第２の温度に上げられ、それは予定された時間維持される。第１の圧力が、予定された時間第１および第２の部材の界面に第２の温度で適用される。適用された圧力は、第２の圧力へ上げられる。第２の圧力は、予定された時間第１および第２の部材の界面で第２の温度で適用される。適用された圧力が第３の圧力へ下げられる。第３の圧力が、予定された時間第１および第２の部材の界面で第２の温度で適用される。加熱装置の温度は、第３の温度へ下げられる。次に、拡散接合された第１および第２の成分を含むダイアセンブリは、加熱装置から取り出される。 According to another aspect of the present invention, which does not limit the present invention, the diffusion bonding method first prepares a first member and a second member. The first member includes a first bonded land surface having a corrugated form. The second member includes a second bonded land surface having a corrugated form. The matched first bonded land surface to be diffusion bonded and the second one are subjected to predetermined conditions that allow diffusion bonding of the interface between the surfaces. The first member is connected to the second member so as to form a joint where the surfaces of the first and second joint lands coincide. A diffusion bonded die assembly is provided that is releasably secured within a member connected therein. The die assembly includes a first die, a second die, and a plurality of clamping members that releasably secure the first die to the second die. The die assembly is coated with a release agent along with the specifically identified critical areas of the first member and the second member. First and second members having first and second bond land surfaces that form matched bonds are placed in the die assembly. The die assembly is placed in a vacuum furnace or other type of heating arrangement for the diffusion bonding cycle. The heating device is evacuated and the temperature of the heating device is raised to a first temperature. The first temperature is maintained for a scheduled time. The temperature of the heating device is raised to a second temperature, which is maintained for a scheduled time. A first pressure is applied at a second temperature to the interface of the first and second members for a predetermined time. The applied pressure is raised to a second pressure. The second pressure is applied at the second temperature at the interface of the first and second members for a predetermined time. The applied pressure is reduced to a third pressure. A third pressure is applied at the second temperature at the interface of the first and second members for a predetermined time. The temperature of the heating device is lowered to the third temperature. Next, the die assembly comprising the diffusion bonded first and second components is removed from the heating device.

本発明の他の局面によれば、それは本発明を制限しないが、拡散接合により形成される部品は、第１の部材および第２の部材からなる。第１の部材は、第１の接合ランド表面、接続により第１の表面から壁段を形成する第２の表面、弓形の壁並びに第１および第２の表面と相対する第３の表面を含む。第２の部材は、第１の表面と第２の表面とを含む。第２の表面の一部分は、第２の接合ランド表面を形成し、それは第１の部材の第１の接合ランド表面へ接合される。 According to another aspect of the invention, it does not limit the invention, but the part formed by diffusion bonding consists of a first member and a second member. The first member includes a first bonded land surface, a second surface forming a wall step from the first surface by connection, an arcuate wall, and a third surface opposite the first and second surfaces. . The second member includes a first surface and a second surface. A portion of the second surface forms a second bonded land surface that is bonded to the first bonded land surface of the first member.

本発明の拡散接合プロセスによる第１の部材および第１の部材へ接合した第２の部材を含む本発明を制限しない部品の側面図である。FIG. 3 is a side view of a non-limiting part including a first member and a second member joined to the first member by a diffusion bonding process of the present invention. 図１の部品の第１の部材の側面図である。It is a side view of the 1st member of the components of FIG. 図２の第１の部材の斜視上面図である。FIG. 3 is a perspective top view of the first member of FIG. 2. 図２の線４−４にほぼ沿ってとられた図２の第１の部材の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the first member of FIG. 2 taken generally along line 4-4 of FIG. 図４の一部拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4. 図１の部品の第２の部材の側面図である。It is a side view of the 2nd member of the components of FIG. 図６の線７−７にほぼ沿ってとられた図６の第２の部材の断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the second member of FIG. 6 taken generally along line 7-7 of FIG. 本発明を制限しない接合ランド表面を描いた、図１の部品の第１の部材の側面図である。2 is a side view of a first member of the component of FIG. 1 depicting a bond land surface that does not limit the present invention. FIG. 本発明を制限しない接合ランド表面を描いた、図１の部品の第２の部材の側面図である。FIG. 3 is a side view of a second member of the component of FIG. 1 depicting a bond land surface that does not limit the present invention. その上に配置された第１および第２の部材を有するマンドレルの斜視正面図である。It is a perspective front view of the mandrel which has the 1st and 2nd member arrange | positioned on it. 図１０の一部拡大図である。FIG. 11 is a partially enlarged view of FIG. 10. 図１０の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of FIG. 第１のダイ、第２のダイ、加圧バッグおよびマンドレルおよび図１０の第１および第２の部材を含む、図１の部品を形成するための本発明を制限しない拡散接合ダイアセンブリの分解斜視正面図である。An exploded perspective view of a diffusion bonded die assembly that does not limit the present invention to form the part of FIG. 1, including a first die, a second die, a pressure bag and a mandrel and the first and second members of FIG. It is a front view. 組み立てられた条件下の図１３の拡散接合ダイアセンブリの斜視正面図である。FIG. 14 is a perspective front view of the diffusion bonded die assembly of FIG. 13 under assembled conditions. 図１３の線１５−１５にほぼ沿ってとられた図１３の拡散接合ダイアセンブリの断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the diffusion bonded die assembly of FIG. 13 taken generally along line 15-15 of FIG. 図１５の一部拡大図である。FIG. 16 is a partially enlarged view of FIG. 15. 図１３の線１７−１７にほぼ沿ってとられた図１３の拡散接合ダイアセンブリの断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view of the diffusion bonded die assembly of FIG. 13 taken generally along line 17-17 of FIG. 図１７の一部拡大図である。FIG. 18 is a partially enlarged view of FIG. 17. 拡散接合後の検査条件の第１および第２のダイおよびマンドレルの斜視正面図である。It is a perspective front view of the 1st and 2nd die and mandrel of the inspection conditions after diffusion bonding. 図１の部品の斜視側面図である。It is a perspective side view of the component of FIG. 図２０の部品の断面図である。It is sectional drawing of the components of FIG. 図２１の一部拡大図である。FIG. 22 is a partially enlarged view of FIG. 21. 本発明による、本発明を制限しない拡散接合プロセスの要約チャートである。4 is a summary chart of a diffusion bonding process according to the present invention without limiting the present invention.

本明細書の記述および図面は単なる例示に過ぎず、さらに種々の改変および変化が本明細書の記述から離れることなく、開示された構造へ実施できることを、もちろん理解すべきである。本明細書の拡散接合プロセスに関する部材と同様な種々の部材の使用は、単なる技術上の問題でありそして本発明を制限するものと見なしてはならないことを理解するだろう。 It should be understood that the description and drawings herein are merely exemplary, and that various modifications and changes may be made to the disclosed structure without departing from the description. It will be understood that the use of various members similar to those related to the diffusion bonding process herein is merely a technical issue and should not be viewed as limiting the present invention.

さらに、本明細書の部材材料が、単に例示に過ぎないことも理解すべきである。部材材料は、元素状金属ばかりでなく、金属合金それ自体およびセラミック材料との金属の合金も含むことができる。材料は、焼結粉末、鋳込物、シート、プレートまたは鍛造品の形でもよい。 In addition, it should be understood that the component materials herein are merely exemplary. The member material can include not only elemental metals, but also metal alloys themselves and alloys of metals with ceramic materials. The material may be in the form of sintered powder, castings, sheets, plates or forgings.

図面について説明するが、複数の図面中の同じ数字は、同じ部分を意味する。図１は、本発明による拡散接合プロセスにより製造される部品１００の本発明を制限しない例を示す。例は、本発明の拡散接合プロセスを理解しかつ実施するのに有用であることを目的としており、本発明を制限するものではない。 Referring to the drawings, the same numerals in a plurality of drawings mean the same parts. FIG. 1 shows a non-limiting example of a component 100 manufactured by a diffusion bonding process according to the present invention. The examples are intended to be useful in understanding and implementing the diffusion bonding process of the present invention and are not intended to limit the present invention.

拡散接合プロセスの一般的な全体像がまず示される。部品１００は、２つの別々の部材で製造され、すなわち、接合点１１０で第２の吸引側部材１０４に接合した第１の圧力側部材１０２からなる。理解できるように、部品１００は、２つより多い部材から形成できるが、これは必要とするものではない。第１の部材１０２は、ＡＭＳ４９１１プレート原料（厚さ約０．３７５インチ）から製造され、それは仕上げられることなく機械加工され、加熱形成されそして次に拡散接合のために仕上げ加工される。第２の部材１０４は、ＡＭＳ４９１１シート原料（厚さ約０．４０インチ）から製造され、それは平らな形状に仕上げ加工されそして次に加熱形成される。理解できるように、部材の１つまたは両者は、異なる材料から形成される、および／または異なる厚さを有する。 A general overview of the diffusion bonding process is first presented. The component 100 is made of two separate members, i.e., a first pressure side member 102 joined to a second suction side member 104 at a junction 110. As can be appreciated, the component 100 can be formed from more than two members, but this is not required. The first member 102 is manufactured from AMS 4911 plate stock (approximately 0.375 inches thick), which is machined without being finished, heat formed, and then finished for diffusion bonding. The second member 104 is manufactured from AMS 4911 sheet stock (about 0.40 inches thick), which is finished to a flat shape and then heat formed. As can be appreciated, one or both of the members are formed from different materials and / or have different thicknesses.

周知のように、ＡＭＳ４９１１は、チタン合金であり、それは熱処理できそして優れた強度および腐蝕抵抗性の両者を併せ有する。ＡＭＳ４９１１は、種々のタービン（すなわち、タービンディスク）および「加熱」構造物において航空機産業で広く使用されている。それは、華氏７５０度（４００℃）までの用途に一般に使用される。 As is well known, AMS 4911 is a titanium alloy, which can be heat treated and has both excellent strength and corrosion resistance. AMS 4911 is widely used in the aircraft industry in various turbines (ie, turbine disks) and “heating” structures. It is commonly used for applications up to 750 degrees Fahrenheit (400 ° C).

拡散接合プロセスのための製造において、２つの部材１０２、１０４は、典型的な例では、本発明に従って、汚れをとり、ともに接続され、そして拡散接合ダイアセンブリ１０６中に置かれる（図１３および１４）。拡散接合ダイアセンブリ１０６は、次に加熱装置例えば真空炉に入れられ、そして拡散接合サイクルが予定されたパラメーターで作動する。接合後、金属組織用サンプルを採取しそして接合の完全性を評価するが、これは必要とされない。部品１００は、また或いは別に、超音波検査されるが、これは必要とされない。超音波検査後、部品は、典型的な例では、仕上げ加工され、そして予定された肉眼による必要条件を満たすために人手で処理される。また、部品１００は、例示に過ぎない。それとは異なる材料、形状および／またはサイズを有する部品が、本明細書の拡散接合プロセスを経て製造できることを理解すべきである。 In manufacturing for the diffusion bonding process, the two members 102, 104 are typically soiled, connected together and placed in the diffusion bonding die assembly 106 in accordance with the present invention (FIGS. 13 and 14). ). The diffusion bonding die assembly 106 is then placed in a heating device, such as a vacuum furnace, and the diffusion bonding cycle operates at the scheduled parameters. After bonding, a metallographic sample is taken and the integrity of the bond is evaluated, but this is not required. The part 100 may alternatively be ultrasonically examined, but this is not required. After ultrasonic inspection, the part is typically finished and processed manually to meet the planned naked eye requirements. The component 100 is merely an example. It should be understood that parts having different materials, shapes and / or sizes can be manufactured via the diffusion bonding process herein.

部品１００の第１および第２の部材１０２および１０４は、より詳細に以下に記述される。図２−５に関し、第１の部材１０２は、波状またはリボン状の形態を有する第１の細長い部材１１２からなる。特に、図３に示されているように、細長い部材が第１の末端部分１１４から第２の末端部分１１６へ捻られると、細長い部材は２つの相対する直径に沿って曲がる。細長い部材は、第１すなわち主要な接合ランド表面１２０、壁１２６を経て接合ランド表面から壁段の第２の表面１２２、および第１および第２の表面に相対する第３の表面１２８を含む。複数の間隔のあいたタブ１３０は、第１の表面から延在する。図４に示されているように、第１および第３の表面１２０、１２８は、ともに細長い部材の第１の部分１３４を画成し、そして第２および第３の表面１２２、１２８は、ともに細長い部材の第２の部分１３６を画成する。第１の部分１３４は、それが第２の部分１３６中に移動するときその厚さが増すが、これは必要とされない。第２の部分は、それが第１の部分から鋭角で延在するとき、その厚さを減らす。図１に示されているように、第１の部材１０２の厚さは変わる。 The first and second members 102 and 104 of the part 100 are described in more detail below. 2-5, the first member 102 comprises a first elongate member 112 having a wavy or ribbon-like configuration. In particular, as shown in FIG. 3, when the elongate member is twisted from the first end portion 114 to the second end portion 116, the elongate member bends along two opposing diameters. The elongate member includes a first or main bond land surface 120, a wall 126, a wall step second surface 122 via a wall 126, and a third surface 128 opposite the first and second surfaces. A plurality of spaced tabs 130 extend from the first surface. As shown in FIG. 4, the first and third surfaces 120, 128 together define a first portion 134 of the elongated member, and the second and third surfaces 122, 128 together A second portion 136 of the elongated member is defined. The first portion 134 increases in thickness as it moves into the second portion 136, but this is not required. The second part reduces its thickness when it extends at an acute angle from the first part. As shown in FIG. 1, the thickness of the first member 102 varies.

図４および５について、壁１２６は、第１の表面１２０および第２の表面１２２と接続している。壁は、第２の表面へ接続している第１の末端１４２およびランプ１５０へ接続する第２の末端１４４を有する弓形の表面１４０を含む。ランプは、ほぼ三角形の形状を有し、ランプの末端部分は、第１の表面に低い壁段を形成する。 4 and 5, the wall 126 is connected to the first surface 120 and the second surface 122. The wall includes an arcuate surface 140 having a first end 142 connected to the second surface and a second end 144 connected to the lamp 150. The lamp has a generally triangular shape and the end portion of the lamp forms a low wall step on the first surface.

図６および７について、第２の部材１０４は、波形またはリボン状の形態を有する第２の細長い部材１６０からなり、それは第１の末端部分１６６から第２の末端部分１６８へ捻られる。第２の細長い部材は、第１の表面１６２および第２の表面１６４を含む。第２の表面の部分１７０は、第１の接合ランド表面１２０へ接合している第２の合致した接合ランド表面を少なくとも部分的に画成する。第１の細長い部材と同じく、複数の間隔のあいたタブ１７２は、接合表面部分１７０から延在している。図１に示されているように、第２の部材１０４は、一定の厚さを有する第１の部分１７４、および厚さが減る第２の転移部分を含むが、これは必要とされない。 6 and 7, the second member 104 comprises a second elongate member 160 having a corrugated or ribbon-like configuration that is twisted from the first end portion 166 to the second end portion 168. The second elongate member includes a first surface 162 and a second surface 164. Second surface portion 170 at least partially defines a second matched bond land surface that is bonded to first bond land surface 120. As with the first elongate member, a plurality of spaced tabs 172 extend from the joining surface portion 170. As shown in FIG. 1, the second member 104 includes a first portion 174 having a constant thickness and a second transition portion that decreases in thickness, but this is not required.

拡散接合プロセスに関する製造においてそして上記のように、第１および第２の部材１０２、１０４は、汚れを落とされそして第１および第２の部材の合致する表面は、予定された平滑さ（例えば約１ミクロンまたはそれより良好な平滑さ）に処理される。部材１０２、１０４は、次に接続されそして拡散接合ダイアセンブリ１０６中に置かれる。汚れ落としおよびすべての次の検査を助けるために、さらに図８および９に示されるように、第１および第２の部材は、少なくとも１つの孔１８０、１８２を含み、それらは、第１および第２の部材がそれら以外の表面と接触するのを避けるために、それら部材を吊すことができる。理解できるように、部材中に１つ以上の孔を含むことは、必要とされない。 In manufacturing with respect to the diffusion bonding process and as described above, the first and second members 102, 104 are soiled and the mating surfaces of the first and second members have a predetermined smoothness (eg, approximately Processed to a smoothness of 1 micron or better). Members 102, 104 are then connected and placed in diffusion bonded die assembly 106. To aid in dirt removal and all subsequent inspections, as further shown in FIGS. 8 and 9, the first and second members include at least one hole 180, 182 that includes the first and first holes. In order to avoid the two members coming into contact with other surfaces, they can be suspended. As can be appreciated, including one or more holes in the member is not required.

図１０−１２に関して、マンドレル２００は、第２の部材１０４への第１の部材１０２の適切な接続を確実にするように設けられる。マンドレルは、ベース２０２およびベースから延在する腕状部２０４を含む。腕状部は、ほぼ三角形であり、そして第１の表面２０５、第２の表面２０６および弓形の末端部分２０８を含む。理解できるように、腕状部２０４は、他の形状も有することができる。第１および第２の表面は、それぞれの第１および第２の部材１０２、１０４のリボン状の輪郭と互いに合う輪郭を有する。末端部分２０８は、壁１２６の弓形の表面１４０と合致する輪郭を有する。これは、第１の部材１０２をマンドレル上に離脱可能に配置するのを可能にする。少なくとも１つのピン２１０は、腕状部２０４の第２の表面２０６の下方部分から外側に延在する。少なくとも１つのピンにより、第２の部材は、マンドレル上に離脱可能に配置できる。２つのピンが設けられることを示しているが、しかし、より多いまたはより少ない数のピンが使用できる。第２の部材１０４がピン２１０の上に配置されると、タブ１７２がタブ１３０と一直線に並ぶように、ピンは、末端部分２０８から予定された距離で配置される（図１１参照）。一直線に並ぶと、タブ１３０，１７２は、好適な固締手段、例えば小さいＣ字状クランプ（図示せず）（これに限定されない）によりともに保持される。マンドレル２００およびクランプされた第１および第２の部材１０２、１０４は、次にアルゴンチェンバー（図示せず）に入れられ、タブ１３０、１７２はともに仮付け溶接される。しかし、第１および第２の部材が追加または別の手段により接続できることも理解すべきである。その場合、タブ１３０、１７２は必要とされない。マンドレルおよび接続された第１および第２の部材は、次に直ぐに拡散接合ダイアセンブリ１０６に置かれて、接合表面が汚れるのを防ぐ。 With reference to FIGS. 10-12, a mandrel 200 is provided to ensure proper connection of the first member 102 to the second member 104. The mandrel includes a base 202 and an arm 204 extending from the base. The arm is generally triangular and includes a first surface 205, a second surface 206 and an arcuate end portion 208. As can be appreciated, the arm 204 can have other shapes. The first and second surfaces have contours that match the ribbon-like contours of the respective first and second members 102,104. The distal portion 208 has a contour that matches the arcuate surface 140 of the wall 126. This allows the first member 102 to be removably disposed on the mandrel. At least one pin 210 extends outwardly from a lower portion of the second surface 206 of the arm 204. With at least one pin, the second member can be releasably disposed on the mandrel. Although two pins are shown, more or fewer pins can be used. When the second member 104 is positioned over the pin 210, the pin is positioned at a predetermined distance from the end portion 208 so that the tab 172 is aligned with the tab 130 (see FIG. 11). When aligned, the tabs 130, 172 are held together by suitable fastening means, such as, but not limited to, a small C-shaped clamp (not shown). The mandrel 200 and the clamped first and second members 102, 104 are then placed in an argon chamber (not shown) and the tabs 130, 172 are tack welded together. However, it should also be understood that the first and second members can be connected by additional or alternative means. In that case, tabs 130, 172 are not required. The mandrel and connected first and second members are then immediately placed on the diffusion bonding die assembly 106 to prevent the bonding surface from becoming dirty.

図１３および１４に示されているように、拡散接合ダイアセンブリ１０６は、第１のダイ２２０および第２のダイ２２２からなる。第２のダイは、第１および第２の部材１０２、１０４の１つと合致する構成を有する表面２３０を含む。第１のダイは、第１および第２の部材１０２、１０４の他の１つと合致する表面２３２を含む。例えば、表面２３０、２３２は、本明細書では、波状またはリボン状の形態を有するが、他の形状または追加の形状を有することができる。描かれた態様では、表面２３０は、第２のダイから少なくとも一部突き出しており、そして第２の部材１０４と係合する。表面２３２は、第１のダイから少なくとも一部突き出しており、第１の部材１０２と係合する。第１のダイ２２０は、ダイの相対する側面２５２、２５４に配置された複数の間隔のあいたカットアウト２５０を含む。第１のダイの壁２５６は、壁２５６から外側に延在する複数の間隔のあいた棚状部２５８を含む。カットアウト２５０は、棚状部２５８をへて延在する。同様に、第２のダイは、ダイの相対する側面２６２、２６４上に配置される複数の間隔のあいたカットアウト２６０を含む。第２のダイ２２２の壁２７０は、壁２７０から外側に延在する複数の間隔のあいた棚状部２７２を含む。カットアウト２６０は、棚状部２７２をへて延在する。組み立てられた位置（図１４）では、壁２５６は、壁２７０と平行しているが、これは必要とされない。第１および第２のダイ２２０、２２２は、高い炭素含量を有する３０９ステンレス鋼であるＨＨ２鋳込物により形成されるが、他の材料も使用できる。 As shown in FIGS. 13 and 14, the diffusion bonded die assembly 106 consists of a first die 220 and a second die 222. The second die includes a surface 230 having a configuration that matches one of the first and second members 102, 104. The first die includes a surface 232 that mates with the other one of the first and second members 102, 104. For example, the surfaces 230, 232 herein have a wavy or ribbon-like form, but can have other shapes or additional shapes. In the depicted embodiment, the surface 230 protrudes at least partially from the second die and engages the second member 104. Surface 232 protrudes at least partially from the first die and engages first member 102. The first die 220 includes a plurality of spaced cutouts 250 disposed on opposite sides 252 and 254 of the die. First die wall 256 includes a plurality of spaced apart ledges 258 extending outwardly from wall 256. Cutout 250 extends through shelf 258. Similarly, the second die includes a plurality of spaced cutouts 260 disposed on opposite sides 262, 264 of the die. The wall 270 of the second die 222 includes a plurality of spaced ledges 272 that extend outwardly from the wall 270. Cutout 260 extends through shelf 272. In the assembled position (FIG. 14), the wall 256 is parallel to the wall 270, but this is not required. The first and second dies 220, 222 are formed by HH2 castings that are 309 stainless steel having a high carbon content, although other materials can be used.

図１５および１６に示されるように、組み立てられた位置では、マンドレル２００は、第１および第２のダイ２２０、２２２の間に取り付けられる。特に、マンドレル２００は、それぞれ第１および第２の相対する溝２７４および２７８を含む。それぞれの溝は、マンドレルのベース２０２の長さ方向に延在するが、しかしこれは必要とされない。第１および第２の溝２７４，２７６は、それぞれの第１および第２のダイ２２０，２２２上に配置された第１および第２の突起２８０、２８２を受容する構成を有する。ベース２０２の部分と第１および第２のダイとの間に隙間が存在する。図１７および１８に示されるように、マンドレル２００は、それぞれ第１および第２の凹所２８８、２９０をさらに含む。凹所は、マンドレルベースの壁段の域２９２に配置され、第１および第２の溝２７４、２７６に対してほぼ直角である。第１および第２の凹所２８８、２９０は、それぞれ第１および第２のダイ２２０、２２２の上に配置されている第１および第２のタブ２９４、２９６を受容するように構成される。それぞれのタブは、各ダイ２２０、２２２のそれぞれの壁段の域３００、３０２から内側に延在する。さらに、第１のダイ２２０の表面２３２は、壁段の部分３０４を含む。圧力バッグ３４０の少なくとも一部は、接合転移のために壁段の部分に配置される。 As shown in FIGS. 15 and 16, in the assembled position, the mandrel 200 is mounted between the first and second dies 220, 222. In particular, mandrel 200 includes first and second opposing grooves 274 and 278, respectively. Each groove extends along the length of the mandrel base 202, but this is not required. The first and second grooves 274, 276 are configured to receive first and second protrusions 280, 282 disposed on the respective first and second dies 220, 222. There is a gap between the portion of the base 202 and the first and second dies. As shown in FIGS. 17 and 18, the mandrel 200 further includes first and second recesses 288, 290, respectively. The recess is located in the area 292 of the mandrel base wall step and is generally perpendicular to the first and second grooves 274, 276. The first and second recesses 288, 290 are configured to receive first and second tabs 294, 296 disposed on the first and second dies 220, 222, respectively. Each tab extends inwardly from the respective wall step area 300, 302 of each die 220, 222. Further, the surface 232 of the first die 220 includes a wall step portion 304. At least a portion of the pressure bag 340 is disposed in the wall step portion for joint transition.

図１４に関し、組み立てられた位置で、カットアウト２５０は、マンドレル２００のベース２０２に配置されるカットアウト２６０および対応するカットアウト３１０と一直線にされる。カットアウトの寸法は、固締部材またはピン３２０を受容する大きさである。示されているように、それぞれのピンは、ほぼダンベル状であるが、これは必要ではない。ピンは、シャフト３２２、およびシャフトの末端に配置されているキャップ３２４、３２６を含む。シャフトは円筒状であり、キャップは方形状であるが、これは必要ではない。１６本のピンが示されているが、それぞれの第１および第２のダイ２２０、２２２の各側面について８本である。しかし、１６本より多いまたは少ないピンも使用でき、拡散接合ダイアセンブリ１０６を確保する。各ピンは、それ自体の独自の数を打ち抜かれ、そしてダイアセンブリ１０６の打ち抜かれたカットアウトの位置と相関する。さらに、ピンは、特定のダイとそれらを組み合わせるアルファベットの字でマークされる。それぞれのピンは、予定された長さを有し、ピンの長さはダイのその位置に依存する。 With reference to FIG. 14, in the assembled position, the cutout 250 is aligned with a cutout 260 and a corresponding cutout 310 disposed on the base 202 of the mandrel 200. The cut-out dimension is sized to receive the fastening member or pin 320. As shown, each pin is generally dumbbell-shaped, but this is not necessary. The pin includes a shaft 322 and caps 324, 326 disposed at the ends of the shaft. The shaft is cylindrical and the cap is square, but this is not necessary. Sixteen pins are shown, eight on each side of each first and second die 220, 222. However, more or less than 16 pins can be used, ensuring a diffusion bonded die assembly 106. Each pin is stamped with its own unique number and correlates with the location of the die cut out in die assembly 106. In addition, the pins are marked with specific dies and the letters of the alphabet that combine them. Each pin has a predetermined length and the length of the pin depends on its location on the die.

ピンは、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金から形成できるが、他の材料も使用できる。周知のように、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金は、ニッケル・クロム・タングステン・モリブデン合金であり、優れた高温強度、華氏２１００度（１１４９℃）までの酸化環境下の長期間の暴露に対する優れた抵抗性、窒化環境に対する優れた抵抗性、および優れた長期間の熱安定性を有する。それは容易に加工でき、形成されそして鋳込可能である。他の魅力のある特徴は、ほとんどの高温合金よりも低い熱膨張特性、および高温度への長期間の暴露によるあらい目に対する優れた抵抗性を含む。 The pins can be formed from Haynes 230 alloy, although other materials can be used. As is well known, Haynes 230 alloy is a nickel-chromium-tungsten-molybdenum alloy with excellent high-temperature strength, excellent resistance to long-term exposure in an oxidizing environment up to 2100 degrees Fahrenheit (1149 ° C.), nitriding environment It has excellent resistance to, and excellent long-term thermal stability. It can be easily processed, molded and castable. Other attractive features include lower thermal expansion properties than most high temperature alloys, and excellent resistance to harshness due to prolonged exposure to high temperatures.

図１３に描かれたように、圧力容器またはバッグ３４０は、拡散接合プロセス中、第１および第２のダイの１つと第１および第２の部材との間に均等な圧力を適用するために、第１および第２のダイ２２０，２２２の１つとマンドレル２００の上に配置された第１および第２の部材１０２、１０４の１つとの間に配置される。圧力バッグは、可撓性の原料のシート、例えば３０９ステンレス鋼のシート（これに限定されない）から作られ、圧力バッグは、マンドレル２００の上に配置された第１および第２の部材の１つの形状と適合する。第１および第２の部材が従来のダイで単にプレスされるのをリボン状の形状の各部材１０２、１０４の捻りのため難しくなっていることから、これは望ましいことである。 As depicted in FIG. 13, the pressure vessel or bag 340 is used to apply a uniform pressure between one of the first and second dies and the first and second members during the diffusion bonding process. , Between one of the first and second dies 220, 222 and one of the first and second members 102, 104 disposed on the mandrel 200. The pressure bag is made from a sheet of flexible raw material, such as but not limited to a 309 stainless steel sheet, and the pressure bag is one of the first and second members disposed on the mandrel 200. Fit with shape. This is desirable because the first and second members are difficult to simply press with a conventional die because of the twisting of each ribbon-like member 102,104.

図１３の描かれた態様では、圧力バッグは、第１のダイ２２０の表面２３２とマンドレル２００の上に配置された第２の部材１０４との間に配置される。第１のダイおよびマンドレルの１つは、その上に圧力バッグを適切に配置するための手段を含む。例えば、第１のダイは、配置ピン（図示せず）を含み、それらは圧力バッグに配置された対応する孔（図示せず）と係合する。圧力バッグ３４０は、圧力バッグへ接続されたガスライン３４２を経る外の源からのガスを受容する室（図示せず）を画成する。この態様では、圧縮されたアルゴンガスは、約２００−約２５０ｐｓｉで貯蔵タンクから放出されるが、別のガスおよび圧力も含まれる。アルゴンガスは、ホースを経て流れ、そして圧力バッグライン３４２に入る。ラインは、オペレーターによりモニターされるデジタル圧力ゲージ（図示せず）により制御できる。アルゴンガスの露点は、周期的にモニターされて（例えば、月ごとなど）、水分量が一般に華氏約−７６度を超えないようにする。 In the depicted aspect of FIG. 13, the pressure bag is disposed between the surface 232 of the first die 220 and the second member 104 disposed on the mandrel 200. One of the first die and mandrel includes means for properly placing a pressure bag thereon. For example, the first die includes placement pins (not shown) that engage corresponding holes (not shown) located in the pressure bag. The pressure bag 340 defines a chamber (not shown) for receiving gas from an external source via a gas line 342 connected to the pressure bag. In this embodiment, the compressed argon gas is released from the storage tank at about 200 to about 250 psi, although other gases and pressures are also included. Argon gas flows through the hose and enters the pressure bag line 342. The line can be controlled by a digital pressure gauge (not shown) monitored by the operator. The dew point of the argon gas is monitored periodically (eg, monthly) so that the moisture content generally does not exceed about -76 degrees Fahrenheit.

ＨＨ２材料は、第１および第２のダイ２２０，２２２およびピン３２０の補足的な材料に関することから、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金に比べて、２つの金属の間の熱膨張の係数において小さいが顕著な相違をもたらす。代替の補足的金属または金属合金は、異なる熱膨張係数が代替の材料間に存在する限り、含まれることを当業者は理解するべきである。周知のように、物質の熱膨張係数は複雑であり、そして温度が変化するとき劇的に変化するものであり、物質の温度が変化するにつれて物質のサイズの変化の関係を規定する。熱膨張係数は、温度の単位の上昇あたりの長さの微小な増加である。それは、精密な温度でまたは温度の範囲にわたって定義される。熱膨張は、デザインするとき多大の考慮を払うべきものであるが、しばしば軽視されている。当業者が理解するように、ＨＨ２材料に関する熱膨張係数は、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金よりも僅かに高い。従って、第１および第２のダイ２２０、２２２は、両方の材料のアニール温度を超えた温度に曝されるとき、ピン３２０より僅かに膨張する。使用にあたって、炉の温度が上がるにつれ、第１および第２のダイ２２０、２２２は膨張し始める。この膨張は、ピン３２０により制限され、ピンはより遅い速度で膨張し続ける。さらに、ピン３２０が異なる長さをもつため、ピンの長さは、第１および第２のダイの膨張をさらに制限する。第１および第２のダイとピンとの間の膨張の差は、圧力を圧力バッグ３４０へ伝え、それは次に第１および第２の部材１０２、１０４の接合ランド表面１２０、１７０へ均等な負荷をもたらす。その上、炉中の温度の上昇は、圧力バッグ３４０内の圧力を高め、次に第１および第２のダイ２２０，２２２と第１および第２の部材１０２、１０４との間の圧力を高める。 The HH2 material is related to the complementary material of the first and second dies 220, 222 and the pin 320, and therefore produces a small but significant difference in the coefficient of thermal expansion between the two metals compared to Haynes 230 alloy. . Those skilled in the art should understand that alternative supplemental metals or metal alloys are included as long as different coefficients of thermal expansion exist between alternative materials. As is well known, the coefficient of thermal expansion of a substance is complex and changes dramatically when the temperature changes, defining the relationship of changes in the size of the substance as the temperature of the substance changes. The coefficient of thermal expansion is a small increase in length per increase in temperature units. It is defined at a precise temperature or over a range of temperatures. Although thermal expansion should be a great deal of consideration when designing, it is often neglected. As those skilled in the art will appreciate, the coefficient of thermal expansion for HH2 materials is slightly higher than for Haynes 230 alloy. Thus, the first and second dies 220, 222 expand slightly from the pin 320 when exposed to temperatures above the annealing temperature of both materials. In use, the first and second dies 220, 222 begin to expand as the furnace temperature increases. This expansion is limited by the pin 320, and the pin continues to expand at a slower rate. Further, because the pins 320 have different lengths, the length of the pins further limits the expansion of the first and second dies. The difference in expansion between the first and second dies and pins transfers pressure to the pressure bag 340, which in turn places an even load on the bonded land surfaces 120, 170 of the first and second members 102, 104. Bring. Moreover, the increase in temperature in the furnace increases the pressure in the pressure bag 340 and then increases the pressure between the first and second dies 220, 222 and the first and second members 102, 104. .

膨張しない熱電対３４４は、温度をモニターするために第１および第２のダイ２２０、２２２の少なくとも１つに配置できる。熱電対は、一般に３０接合サイクルに使用され、そして特殊な限界に較正される。熱電対の使用は、±華氏４度（±０．４％）の最大偏差から最大±華氏５度で華氏約１５００度で行われるか、または３０回接合サイクル以内の何れか始めに起こるシステム正確度テストによりコントロールされる。 A non-expanding thermocouple 344 can be placed on at least one of the first and second dies 220, 222 to monitor temperature. Thermocouples are typically used for 30 junction cycles and calibrated to special limits. The use of thermocouples is performed at approximately 1500 degrees Fahrenheit with a maximum deviation of ± 4 degrees Fahrenheit (± 0.4%) up to ± 5 degrees Fahrenheit, or within the 30th joining cycle, whichever system accuracy occurs Controlled by degree test.

図２０−２１について、部品１００は、拡散接合プロセス後そして接続されたタブ１３０および１７２が注意して部品から除かれた後、接合域３７０を含む。接合域は、超音波で検査されて、第１の部材１０２の接合ランド表面１２０と、第２の部材１０４の第２の表面１６４の部分１７０との間の適切な接続を確実なものにする。部品の外部の表面を次にきれいにしそして仕上げる。 With respect to FIGS. 20-21, the part 100 includes a bonding area 370 after the diffusion bonding process and after the connected tabs 130 and 172 have been carefully removed from the part. The bonded area is inspected with ultrasound to ensure proper connection between the bonded land surface 120 of the first member 102 and the portion 170 of the second surface 164 of the second member 104. . Then clean and finish the exterior surface of the part.

図２３について、本発明による拡散接合プロセスの要約が示される。既に指示したように、第１の部材１０２は、ＡＭＳ４９１１プレート原料（厚さ約０．３７５インチ）から製造され、そして粗く機械加工され、熱形成されそして次に拡散接合のために仕上げ加工される。第２の部材１０４は、ＡＭＳ４９１１シート原料（例えば厚さ０．０４０インチ）から製造され、平らなパターンに機械仕上げされ次に熱形成される。 With reference to FIG. 23, a summary of the diffusion bonding process according to the present invention is shown. As previously indicated, the first member 102 is manufactured from AMS 4911 plate stock (about 0.375 inches thick) and is rough machined, thermoformed and then finished for diffusion bonding. . The second member 104 is manufactured from AMS 4911 sheet stock (eg, 0.040 inch thick), machined to a flat pattern, and then thermoformed.

拡散接合プロセスのための製造において、２つの部材１０２、１０４は、汚れを落とされ、ともに接続され、そして拡散接合ダイアセンブリ１０６中に置かれる。第１および第２の部材を化学的にきれいにするために、半分を３１６ステンレス鋼から作られたクリーニングラックに置く。４つまでの別々な処理タンク、すなわちアルカリクリナータンク、化学的クリーンエッチタンク、水道水濯ぎタンクおよび／または脱イオン水濯ぎタンクがクリーニングに利用される。タンクのそれぞれのパラメーターは以下に示される。クリーニングと拡散接合との間の最大の時間は、約８時間以内である。 In manufacturing for the diffusion bonding process, the two members 102, 104 are soiled, connected together, and placed in the diffusion bonding die assembly 106. To chemically clean the first and second members, half are placed in a cleaning rack made of 316 stainless steel. Up to four separate processing tanks are utilized for cleaning, namely an alkaline cleaner tank, a chemical clean etch tank, a tap water rinse tank and / or a deionized water rinse tank. Each parameter of the tank is shown below. The maximum time between cleaning and diffusion bonding is within about 8 hours.

第１および第２のダイ２２０，２２２は検査されて、ダイのランドさおよび平行さを確実にする。各ピン３２０の長さは、典型的な例では、正確に測定される。各ダイ２２０，２２２およびマンドレル２００の輪郭は、１０回目の接合サイクル後に検査されるが、検査は接合サイクルのそれより多いまたはそれより少ない回数後に行うことができる。第２のダイは、複数の部分（例えば、３，４，５，６の部分など）に分割されそして或るダイのパラメーターと比較される。ダイに関するデータは採集され、そして電子的に貯蔵されてモニターされる。このデータの採集は、部品の品質に関して問題解決の道具として働く。圧力バッグ３４０は、接合サイクル毎にその前に圧力をテストされて圧力バッグが圧力（例えばアルゴンガスによる５０ｐｓｉ）を保ち、そしてどんな漏れもないことを確かめる。図１９に関して、拡散接合ダイアセンブリ１０６およびマンドレルは、１回以上のサイクル後に検査される。特に、第１および第２のダイ２２０、２２２およびマンドレル２００は、圧力バッグ３４０なしに一般に組み立てられて、第１および第２のダイおよびマンドレルを囲む隙間３０６が最大約０．０１０インチの隙間を越えないことを確認する。 The first and second dies 220, 222 are inspected to ensure die land and parallelism. The length of each pin 320 is measured accurately in a typical example. The contour of each die 220, 222 and mandrel 200 is inspected after the tenth joining cycle, but the inspection can be done more or less than that of the joining cycle. The second die is divided into a plurality of parts (eg, parts 3, 4, 5, 6 etc.) and compared to certain die parameters. Data about the die is collected and stored electronically and monitored. This data collection serves as a problem-solving tool for part quality. Pressure bag 340 is pressure tested prior to each joining cycle to ensure that the pressure bag maintains pressure (eg, 50 psi with argon gas) and is free of any leaks. With reference to FIG. 19, the diffusion bonded die assembly 106 and mandrel are inspected after one or more cycles. In particular, the first and second dies 220, 222 and the mandrel 200 are generally assembled without the pressure bag 340 so that the gap 306 surrounding the first and second dies and mandrels has a maximum gap of about 0.010 inches. Make sure that it does not exceed.

炉も周期的にチェックされる。例えば、炉のバーンアウトは、１時間華氏約２０００度で毎週行われる。毎時約３ミクロン以下に等しいかまたはそれより小さい炉の漏れ率の検査は、毎週行われる。±華氏約１５度の炉温度の均等性の検討は、３月毎に行われる。システムの正確さのテストは、毎月行われて、約０．５％から最大±華氏約５度である（これはコントロール熱電対および負荷熱電対を含む）。装置の較正は、３月毎に行われて、華氏約１度内で読み取られる±華氏約２度である。 The furnace is also checked periodically. For example, furnace burnout is performed weekly at about 2000 degrees Fahrenheit for one hour. Furnace leak rates are checked weekly for less than or equal to about 3 microns or less per hour. The examination of the uniformity of the furnace temperature of about 15 degrees Fahrenheit is conducted every three months. System accuracy tests are conducted monthly and range from about 0.5% up to ± 5 degrees Fahrenheit (this includes control and load thermocouples). The calibration of the device is done every three months and is read within about 1 degree Fahrenheit ± about 2 degrees Fahrenheit.

拡散接合の前に、以下の項目が、一般に確認される。（１）計画されたバーンアウトが行われている、（２）漏れ率が計画された通りでありそして毎時の予定された量以下である、（３）接合サイクル中圧力バッグへ十分なガスを送る、（４）第１および第２のダイ２２０，２２２は汚れがなくそしてすべての油／グリース／切削流体の残渣などがなく、もし拡散接合ダイアセンブリ１０６が汚れている場合には、拡散接合ダイを約１時間華氏約１８００度でバーンアウトすべきであり、炉を最大華氏約１０００度へ冷却しそしてガスファンで冷やす、（５）第１および第２のダイ２２０、２２２およびマンドレル２００および圧力バッグ３４０が、すべての前の接合サイクルからの汚れがなく（すなわち、Ｓｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅにより滑らかにされる）、残った固体、残渣または表面上の盛り上がりがない。また表面は乾いていなければならない。 Prior to diffusion bonding, the following items are generally confirmed. (1) The planned burnout is taking place, (2) The leak rate is as planned and less than the scheduled amount per hour, (3) Enough gas into the pressure bag during the joining cycle (4) The first and second dies 220, 222 are clean and free of all oil / grease / cutting fluid residues, etc., and if the diffusion bonding die assembly 106 is dirty, diffusion bonding The die should be burned out at about 1800 degrees Fahrenheit for about 1 hour, the furnace is cooled to about 1000 degrees Fahrenheit and cooled with a gas fan, (5) first and second dies 220, 222 and mandrel 200 and Pressure bag 340 is clean from all previous joining cycles (ie, smoothed by Scotch-Brite) and remains on solid, residue or surface Ri there is no rise. The surface must be dry.

拡散接合サイクルのために拡散接合ダイアセンブリ１０６を組み立てるには、オペレーターは、毛羽のないしかも清潔な手袋をつけなければならない。マンドレル２００、第１および第２のダイ２２０、２２２および圧力バッグ３４０は、リリース剤例えば窒化硼素スプレイにより被覆される。第１および第２の部材の特に同定された重要な域もリリース剤により被覆される。リリース剤は、典型的な例では、拡散接合チタン部材のときに使用される。部品１００は、マンドレル２００上に置かれ、マンドレルは上記のように第２のダイ２２２上に置かれて、部品１００の接続されたタブ１３０、１７２が第２のダイへ適切に置かれることを確実なものにする。圧力バッグ３４０は、部品の上に少なくとも部分的に置かれ、そして第１のダイへ確保される。ピン３２０は、次に拡散接合ダイアセンブリ１０６へ確保され、ピンに数字が付されそしてその数字を第１のダイ２２０上の数字の位置と一致するようにする。圧力バッグ３４０は、ガスにより膨らまされそして保持されて、圧力バッグが適切な圧力を維持することを確認する。マンドレル２００および部品１００を含む拡散接合ダイアセンブリ１０６は、次に予定された方向（すなわち、４５度前部を右、後部を左）で真空炉中に入れる。ガス圧弁を開け放しにして、浸透点まで圧力バッグ中の圧力の形成を防ぐ。炉の熱測定システムが、設定された要求事項毎にコントロールされる。炉をまずアルゴンガスでパージして、すべての大気中の汚染を置換し、次に炉を予定された真空レベルへ排気する。複数の接合ダイは、使用される真空炉のサイズに応じて、１つの炉の装入として処理される。 To assemble the diffusion bonded die assembly 106 for the diffusion bonding cycle, the operator must wear fuzzy and clean gloves. The mandrel 200, the first and second dies 220, 222 and the pressure bag 340 are coated with a release agent such as a boron nitride spray. Particularly identified critical areas of the first and second members are also coated with the release agent. Release agents are typically used with diffusion bonded titanium members. The part 100 is placed on the mandrel 200 and the mandrel is placed on the second die 222 as described above to ensure that the connected tabs 130, 172 of the part 100 are properly placed on the second die. Make sure. A pressure bag 340 is placed at least partially over the part and secured to the first die. The pins 320 are then secured to the diffusion bonded die assembly 106 so that the pins are numbered and that number matches the number position on the first die 220. The pressure bag 340 is inflated and held with gas to ensure that the pressure bag maintains the proper pressure. The diffusion bonded die assembly 106, including the mandrel 200 and the part 100, is then placed in a vacuum furnace in a predetermined direction (ie, 45 degrees front to right and back to left). The gas pressure valve is left open to prevent pressure build-up in the pressure bag to the point of penetration. The furnace heat measurement system is controlled for each set requirement. The furnace is first purged with argon gas to replace all atmospheric contamination, and then the furnace is evacuated to a predetermined vacuum level. Multiple joining dies are treated as a single furnace charge depending on the size of the vacuum furnace used.

本発明の拡散接合サイクルは、典型的な例では、以下の予定されたパラメーターで操業されるが、例示のパラメーターが変化できることを理解すべきである。 Although the diffusion bonding cycle of the present invention is typically operated with the following scheduled parameters, it should be understood that the illustrated parameters can vary.

接合後、金属組織検査用のサンプルをとり、そして接合の一体性について評価する。部品１００は、また超音波により検査される。例えば、接合域３７０は、パルスエコーＬ波モードを用いて検査される。接合域は、部品の表面へほぼ直角（例えば±約１度）の角度で接合部に焦点をあてた超音波ビームにより検査される。実験室のテストは、各拡散接合部品から切り取ったものから得られたサンプルについて直接行われる。超音波による検査後、部品を次に仕上げ加工し、汚れを落とし、手で処理して予定された肉眼による必要条件に適合するようにする。また、説明に用いた部品１００は、例示に過ぎない。別の形状およびサイズを有する部品が、本明細書で記述された拡散接合プロセスにより製造できることを理解すべきである。 After joining, samples for metallographic examination are taken and evaluated for joining integrity. The part 100 is also inspected by ultrasound. For example, the junction zone 370 is inspected using a pulse echo L wave mode. The joint area is inspected by an ultrasonic beam focused on the joint at an angle of approximately right (eg, about ± 1 degree) to the surface of the component. Laboratory testing is performed directly on samples taken from each diffusion bonded part. After ultrasonic inspection, the part is then finished, cleaned, and processed by hand to meet the planned visual requirements. Moreover, the component 100 used for description is only an example. It should be understood that parts having different shapes and sizes can be manufactured by the diffusion bonding process described herein.

前述から明らかなように、拡散接合ダイアセンブリ１０６は、いくつかの理由により独特なものである。ダイは華氏約１７２０度まで操作できる。ダイ材料は、鋳込ＨＨ２であり、それは標準の鋳込３０９ステンレス鋼より僅かに炭素含量が多い。使用温度で接合ランド部へ適用される機械的に均等な負荷が、３０９ステンレス鋼圧力バッグ３４０を用いて生成される。これは、このタイプの工具を、圧力バッグへの配管を僅かばかり改変することにより、ほとんどすべての標準の真空炉での使用を可能にする。第１および第２のダイ２２０、２２２は、Ｈａｙｎｅｓ２３０合金からつくられたピン３２０を用いて、使用温度でともに保持される。この材料は、ＨＨ２ダイ材料に比べて僅かに低い熱膨張係数を有することから、使用できる。図１６に示されるように、これにより、ダイは一緒にされ、そして次に負荷が接合ランド部へかけられるとき、使用温度で緊密になる。 As will be apparent from the foregoing, the diffusion bonded die assembly 106 is unique for several reasons. The die can be operated up to about 1720 degrees Fahrenheit. The die material is cast HH2, which has a slightly higher carbon content than standard cast 309 stainless steel. A mechanically uniform load applied to the bond lands at the operating temperature is generated using a 309 stainless steel pressure bag 340. This allows this type of tool to be used in almost any standard vacuum furnace with a slight modification to the piping to the pressure bag. The first and second dies 220, 222 are held together at service temperature using pins 320 made from Haynes 230 alloy. This material can be used because it has a slightly lower coefficient of thermal expansion than the HH2 die material. As shown in FIG. 16, this brings the dies together and then becomes tight at the service temperature when the load is applied to the junction lands.

上記および他の特徴および方法またはその代替のいくつかが、多くの他の異なるシステムまたは用途に所望により組み合わされることを理解するだろう。また、現在分かっていないまたは予想されない代替、改変、変化または改良は、当業者により行われるだろう。これらは、また請求の範囲またはその均等の範囲により含まれることを望む。 It will be appreciated that some of the above and other features and methods or alternatives may be combined as desired in many other different systems or applications. Also, alternatives, modifications, changes or improvements not currently known or anticipated will be made by those skilled in the art. These are also intended to be included by the claims or their equivalents.

１００部品
１０２第１の部材
１０４第２の部材
１０６ダイアセンブリ
１１０接合部
１１２第１の細長い部材
１１４第１の末端部分
１１６第２の末端部分
１２０第１の表面
１２２第２の表面
１２６壁
１２８第３の表面
１３０タブ
１３４１１２の第１の部分
１３６１１２の第２の部分
１４０弓形の表面
１４２第１の末端
１４４第２の末端
１５０ランプ
１６０第２の細長い部材
１６２１６０の第１の表面
１６４１６０の第２の表面
１６６１６０の第１の末端部分
１６８１６０の第２の末端部分
１７０１６４の部分
１７２タブ
１７４１０４の第１の部分
１８０孔
１８２孔
２００マンドレル
２０２ベース
２０４腕状部
２０５２０４の第１の表面
２０６２０４の第２の表面
２０８２０４の弓形の末端部分
２１０ピン
２２０第１のダイ
２２２第２のダイ
２３０２２２の表面
２３２２２０の表面
２５０カットアウト
２５２ダイの側面
２５４ダイの側面
２５６壁
２５８棚状部
２６０カットアウト
２６２ダイの側面
２６４ダイの側面
２７０壁
２７２棚状部
２７４溝
２７６溝
２８０突起
２８２突起
２８８凹所
２９０凹所
２９２壁段の域
２９４タブ
２９６タブ
３００壁段
３０２壁段
３０４壁段
３０６隙間
３１０カットアウト
３２０ピン
３２２シャフト
３２４キャップ
３２６キャップ
３４０バッグ
３４２ガスライン
３４４熱電対
３７０接合域 100 parts 102 first member 104 second member 106 die assembly 110 joint 112 first elongate member 114 first end portion 116 second end portion 120 first surface 122 second surface 126 wall 128 second Three surfaces 130 First portion of tab 134 112 Second portion of 136 112 140 Arcuate surface 142 First end 144 Second end 150 Ramp 160 First elongate member 162 First surface 164 160 First end portion 166 160 second end portion 168 160 second end portion 170 164 portion 172 tab 174 104 first portion 180 hole 182 hole 200 mandrel 202 base 204 arm-like portion 205 204 first portion Arcuate end portion of one surface 206 204 second surface 208 204 210 pin 220 first die 222 second die 230 surface 222 surface 232 220 surface 250 cutout 252 die side 254 die side 256 wall 258 shelf 260 cutout 262 die side 264 die side 270 wall 272 Shelf-shaped portion 274 Groove 276 Groove 280 Protrusion 282 Protrusion 288 Depression 290 Depression 292 Wall step area 294 Tab 296 Tab 300 Wall step 302 Wall step 304 Wall step 306 Clearance 310 Cutout 320 Pin 322 Shaft 324 Cap 326 Cap 340 Bag 342 Gas line 344 Thermocouple 370 Junction area

Claims

Preparing a first member configured as a pressure member and including a first bonding land surface;
Prepare another second member configured as a suction member and including the second bonded land surface;
Providing a mandrel including a first surface having a contour matching at least a portion of the first member and a second surface having a contour matching at least a portion of the second member;
Placing the first and second members on the mandrel, wherein the first and second bond land surfaces form a matched bond;
Connecting the first member to the second member at a position along the longitudinal length of the first and second members and at a position away from the first and second bonding land surfaces;
The connected first and second members are disposed in a die assembly with a mandrel so that the die assembly is capable of detaching the first die, the second die, and the first die into the second die. A plurality of clamping members for securing, wherein the first and second dies are formed from a first material having a first coefficient of thermal expansion, and the clamping members have a second lower coefficient of thermal expansion. And at least one of the first and second members is formed of a material having a composition different from that of the first and second dies and the clamping member;
Place the die assembly in a diffusion bonding cycle in a vacuum furnace,
Exhausting gases from the furnace that contaminate and adversely interfere with the diffusion bond between the first and second members;
Raise the furnace temperature to the expected temperature,
Applying equal pressure to the interface between the first and second bonded land surfaces of the first and second members;
Maintaining the vacuum level, temperature and pressure in the furnace for a predetermined time to form a diffusion bond between the first and second bond land surfaces;
A method of forming a part that includes a first member and a second member, the two members being diffusion bonded together, wherein the die assembly including the diffusion bonded first and second members is removed from the furnace.

The step of applying a uniform pressure includes the use of a gas filled container formed from a flexible sheet material, wherein the container comprises one of the first and second members and the first and second members. The pressure in the container is controlled to a predetermined pressure and maintained for a predetermined time so that the container is free of the diffusion between the first and second bonded land surfaces. The method of claim 1, wherein during the formation of the joint, a uniform load is applied to the interface of the first and second joint land surfaces of the first and second members.

The method of claim 2, further comprising forming a wall step on the interior surface of one of the first and second dies, and placing at least a portion of the container therein for bonding transitions.

The step of applying an even pressure includes the use of first and second materials and a plurality of clamping members, respectively, of the first and second dies, wherein the increase in temperature in the furnace is the first and second The second die is expanded at a faster rate than the plurality of clamping members, the plurality of clamping members being first and second during the formation of the diffusion bond between the first and second bonded land surfaces. 4. The method of any one of claims 1-3, wherein the expansion of the die is limited.

The method of any one of claims 1-4, further comprising providing at least two fastening members of different lengths.

6. The method of claim 1, further comprising manufacturing the first and second members from a titanium alloy plate raw material, wherein at least one of the first and second members has a non-planar configuration. One term method.

Further comprising producing a plurality of clamping members from Haynes 230 alloy, wherein at least one of the first and second die members is from a cast stainless steel material having a higher carbon content than standard cast 309 stainless steel. The method of any one of claims 1-6 formed.

The temperature of the furnace during formation of the diffusion bond between the first and second bond land surfaces is about 1720 degrees Fahrenheit (about 938 ° C.) or less, and the temperature is about 1550 degrees Fahrenheit within about 170 minutes (about The method of any one of claims 1-7, wherein the method is maintained above 843 ° C.

9. The method of any one of claims 1-8, wherein the furnace exhaust is at least about 5 x ^10-4 torr.

The temperature of the furnace during formation of the diffusion bond between the first and second bond land surfaces is about 1720 degrees Fahrenheit (about 938 ° C.) or less, and the temperature is about 1550 degrees Fahrenheit within about 170 minutes (about 843 ° C.) and increase the pressure in the vessel during the formation of the diffusion bond between the first and second bond land surfaces, and then at least 90 psi (about 6.3 kg / cm) for at least about 50 minutes. ² ), then increased and then maintained at or below about 260 psi (about 18.2 kg / cm ² ) for at least about 50 minutes, then lowered and 210 psi (about 14.4) for the remainder of the diffusion bonding cycle. 7 kg / cm ²⁾ the method of any one of claims 1-9 is maintained below.

Placing the connected first and second members and mandrels on one of the first and second dies, further comprising securing the first die loosely to the second die, wherein the first 11. The method of any one of claims 1-10, wherein the second die and the second die are both secured loosely until the container is pressurized.

Providing at least two tabs on the first member and providing at least two tabs on the second member; aligning at least two tabs of the first and second members on the mandrel; Connecting at least two tabs of the second member to at least two tabs of the second member, wherein the first member is separated from the second member along the longitudinal length of the first and second members. 12. The method of any one of claims 1-11, further comprising connecting at a location and a location remote from the first and second junction land surfaces.

The method of any one of claims 1-12, further comprising coating the mandrel and the first and second dies with a release agent.

Providing a first member including a first bonded land surface having a corrugated form;
Providing a second member comprising a second bonded land surface having a corrugated form;
Prepare matched first and second bonded land surfaces to be diffusion bonded to planned conditions that allow diffusion bonding of the interface between the surfaces, clean,
Connecting the first member to the second member at another location along the longitudinal length of the first and second members and away from the first and second bond land surfaces; The second joint land surface is a matched joint,
A diffusion bonded die assembly configured to removably secure a connected member therein is provided, wherein the die assembly disengages the first die, the second die, and the first die into the second die. Including a plurality of fastening members to ensure possible,
Covering selected portions of the first and second members and the die assembly with a release agent, without covering the first and second bond land surfaces;
Placing first and second members having matched joint first and second bond land surfaces in a die assembly;
Place the die assembly in a vacuum furnace for diffusion bonding cycle,
Exhausting gases from the furnace that contaminate and adversely interfere with the diffusion bond between the first and second members;
Raise the furnace temperature to the first temperature,
Maintaining a first temperature for a scheduled time;
Raising the furnace temperature to a second temperature higher than the first temperature,
Maintaining a second temperature for a predetermined time;
Applying a first pressure to the interface of the first and second members for a predetermined time at a second temperature;
Raising the applied pressure to a second pressure higher than the first pressure;
Applying a second pressure to the interface of the first and second members for a predetermined time at a second temperature;
Lowering the applied pressure to a third pressure higher than the first pressure;
Applying a third pressure to the interface of the first and second members for a predetermined time at a second temperature;
Lowering the furnace temperature to a third temperature lower than the first temperature,
A method of diffusion bonding comprising: removing a die assembly including diffusion bonded first and second members from a furnace.

The step of applying equal pressure includes the use of a gas filled container formed from a flexible metal sheet material, wherein the container applies an even load to the interface of the first and second members. Item 14. The method according to Item 14.

The material of the first and second members is different from the material of the first and second dies, and the material of the fastener is different from the first and second dies and the first and second members; The first and second dies formed from the first material have a first coefficient of thermal expansion, and the clamping member formed from the second material has a smaller coefficient of thermal expansion than the first material. The method of claim 14 or 15, having a coefficient of thermal expansion of two.

The step of applying the uniform pressure includes the use of first and second dies and a plurality of clamping members, where increasing the temperature in the furnace causes the first and second dies to be clamped to the plurality of clamping members Inflating at a faster rate, the plurality of clamping members limit the expansion of the first and second dies so that the first and second dies are then at least partially in the first and second members 17. The method of any one of claims 14-16, wherein a uniform load is applied to the interface.

The first member and the second member are formed from cast titanium alloy, and the first and second die members are formed from cast stainless steel having a higher carbon content than standard cast 309 stainless steel. 18. A method according to any one of claims 14-17.

19. The method of any one of claims 14-18, wherein the first temperature is about 1500 to about 1550 degrees Fahrenheit (about 816 to about 834 [deg.] C.) and the container is not pressurized at the first temperature.

The second temperature is about 1685 to about 1715 degrees Fahrenheit (about 918 to about 935 ° C.), where the temperature is held for about 150 to about 170 minutes, and the first pressure applied is about 50 to 60 minutes About 90 to about 110 psi (about 6.3 to about 7.7 kg / cm ² ) and the second pressure applied is about 240 to about 260 psi (about 16.8 to about 18. 2 kg / cm ²⁾ in and, and a third pressure that is applied, claims about the remainder of the diffusion bonding cycle 190- about 210 psi (about 13.3- about 14.7kg / cm ²⁾ 14- 20. The method according to any one of items 19.

21. The method of any one of claims 14-20, wherein the third temperature is at least about 1000 degrees Fahrenheit (about 538 degrees Celsius).

The second temperature is about 1685 to about 1715 degrees (about 918 to about 935 ° C.), where the temperature is held for about 150 to about 170 minutes, and the first pressure applied is about 50 to 60 minutes 90 to about 110 psi (about 6.3 to about 7.7 kg / cm ² ) and the second pressure applied is about 190 to about 210 psi (about 13.3 to about 14.7 kg) for about 50-60 minutes. / cm ^2), and a third pressure that is applied, according to claim 14-21 is about the remainder of the diffusion bonding cycle 140- about 160 psi (about 9.8- about 11.2 kg / cm ²⁾ The method of any one of the term.

23. The method of any one of claims 14-22, wherein the third temperature is at least about 1200 degrees Fahrenheit (about 649 <0> C).

24. The method of any one of claims 14-23, wherein the coating step comprises spraying the die assembly with a boron nitride spray.

25. The method of any one of claims 14-24, further comprising inspecting the bonded area of the diffusion bonded first and second members by ultrasound.

A diffusion bonded die assembly for diffusion bonding a first member having a non-planar first bonded land surface to a second member having a non-planar second bonded land surface comprising:
A mandrel having a configuration for releasably holding the first and second members, wherein the first bond land surface and the second bond land surface form a matched bond on the mandrel;
An upper die that includes an upper surface and a lower surface, wherein the lower surface has a first portion having a configuration that engages the mandrel, and a first configuration having a configuration that matches one of the first and second members. Containing two components,
A lower die including an upper surface and a lower surface, wherein the upper surface has a first portion having a configuration that engages the mandrel, and a first configuration having a configuration that matches one of the first and second members. Containing two components,
A flexible pressure bag having a design at least partially disposed between one of the upper and lower dies and one of the first and second bonded land surfaces of the first and second members;
A plurality of clamping members that secure the upper die to the lower die, in which case the plurality of clamping members are configured to limit expansion of the upper and lower dies during the diffusion bonding cycle, and the upper and lower dies Is formed from a first material having a first coefficient of thermal expansion, and the fastening member is formed from a second material having a second coefficient of thermal expansion that is lower than the first coefficient of thermal expansion.
A diffusion bonding die assembly comprising:

27. The diffusion bonded die assembly of claim 26, wherein the upper and lower dies are formed from a cast stainless steel material having a higher carbon content than standard cast 309 stainless steel.

The upper die includes a plurality of first cutouts, the lower die includes a plurality of corresponding second cutouts, and the first and second cutout dimensions include at least a portion of the clamping member. 28. The diffusion bonded die assembly of claim 26 or 27, wherein the die is bonded.

29. The diffusion bonded die assembly of any one of claims 26-28, wherein the mandrel includes a plurality of cutouts that receive at least a portion of the clamping member.

30. Each of the clauses 26-29, wherein each clamping member has a predetermined length depending on its set position of the upper and lower dies, and the plurality of fasteners have different lengths. Diffusion bonded die assembly.

31. The diffusion bonded die assembly of any one of claims 26-30, wherein a lower surface of the upper die includes a wall step portion and at least a portion of the pressure vessel is disposed on the wall step portion for bonding transition. .

The mandrel includes a base and an arm extending from the base, wherein the arm includes a first surface and a second surface thereto, at least a portion of the first member being a first Releasable to the surface, at least a portion of the second member is removably secured to the second surface, the arm of the mandrel includes an arcuate end portion, and the arcuate end portion is 32. A diffusion bonding die assembly according to any one of claims 26-31, wherein the diffusion bonding die assembly of any one of claims 26-31 is engaged with a portion of one member to releasably hold the first member to a mandrel.

The component includes a first junction land surface, a second surface of a wall step of the first junction land surface through a connecting arcuate wall, and a third surface opposite the first and second surfaces. A first member; a second member comprising a first surface and a second surface; a portion of the second surface is a second bonded land surface bonded to the first bonded land surface of the first member The first and second bond land surfaces have a ribbon-like configuration; the first and second bond land surfaces are diffusion bonded together; the first member is the first member The first member generally bends along two opposing diameters from the first portion to the second portion; the second member includes the first portion and the second portion. Including a portion, the second member generally extending along two opposing diameters from the first portion to the second portion. Components formed by diffusion bonding, characterized in that bent Te.

The first and third surfaces together define a first portion of the first member, the second and third surfaces together define a second portion of the first member, and the first 34. The component of claim 33, wherein the portion increases in thickness as it changes to the second portion, and the second portion decreases in thickness as it extends from the first portion.

35. The component of claim 33 or 34, wherein the first portion of the second member has a constant thickness and the thickness of the second portion of the second member decreases.

36. The component of any one of claims 33-35, further comprising a lamp connecting the wall and the first surface, wherein the distal end portion of the lamp is a wall step of the first surface.