JP2015522418A - 抵抗ろう付法 - Google Patents
抵抗ろう付法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015522418A JP2015522418A JP2015503356A JP2015503356A JP2015522418A JP 2015522418 A JP2015522418 A JP 2015522418A JP 2015503356 A JP2015503356 A JP 2015503356A JP 2015503356 A JP2015503356 A JP 2015503356A JP 2015522418 A JP2015522418 A JP 2015522418A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brazing
- substrate
- alloy
- group
- base
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/0004—Resistance soldering
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/0008—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
- B23K1/0018—Brazing of turbine parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/008—Soldering within a furnace
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12986—Adjacent functionally defined components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素は、高電気抵抗ろう付合金組成物を用いた電気抵抗によって接合または補修される。いくつかの実施形態では、ろう付合金は、ニッケル基、鉄基、およびコバルト基合金からなる群から選択されたフィラー金属と、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)からなる群から選択された元素とを含む。本発明の方法の実施においては、高電気抵抗率ろう付合金組成物を、基材にある欠陥内に導入し、または接合すべき2つの基材間に挿置する。ろう付合金が溶融し、隣接する基材に接着するまで、ろう付合金に電流を流す。ろう付合金の電気抵抗率が高いため、電流によって発生した熱は、基材ではなくろう付合金に集中する。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2012年3月30日に出願された同時係属中の米国仮出願第61/618,252号、名称「Resistance Braze Repair Of Superalloys」、ならびにともに2012年1月18日に出願された同時係属中の米国特許出願第13/352,475号、名称「Projection Resistance Brazing Of Superalloys」、および同第13/352,468号、名称「Projection Resistance Welding Of Superalloys」の利益に対する優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により組み込む。
本出願は、2012年3月30日に出願された同時係属中の米国仮出願第61/618,252号、名称「Resistance Braze Repair Of Superalloys」、ならびにともに2012年1月18日に出願された同時係属中の米国特許出願第13/352,475号、名称「Projection Resistance Brazing Of Superalloys」、および同第13/352,468号、名称「Projection Resistance Welding Of Superalloys」の利益に対する優先権を主張するものであり、それらの全体を参照により組み込む。
本発明は、抵抗ろう付によって、先進の超合金構成要素を含めた金属構成要素を接合または補修する方法に関する。より詳細には、本発明の方法は、電流の印加による比較的低い入熱で、その下にある基材金属の構造特性に影響を及ぼすことなく溶融する高抵抗率ろう付フィラーを使用する。いくつかの実施形態では、本発明は、蒸気タービンまたはガスタービンの超合金タービンブレードおよびタービン翼にある欠陥を、高抵抗率ろう付合金で充填することによって欠陥の表面を補修する方法に関する。他の実施形態は、一般に、金属構成要素、特に超合金金属構成要素の作製または補修において、金属基材にある表面欠陥を、高抵抗率ろう付合金で充填する、または2つの基材を接合することに関する。
鋳造タービンブレードなどのタービン構成要素を製造するために使用されるニッケル基、およびコバルト基の超合金材料の補修、または新たな作製は、ブレード材料完成品の冶金特性のため、困難となる。例えば、CM247合金など、総計で6%超のアルミニウムまたはチタン含有量を有する超合金は、高温溶接を施すと、アルミニウム−チタン含有量がそれよりも低いX−750超合金よりも歪み時効割れを生じやすい。タービンブレード合金完成品は通常、鋳造後の熱処理中に強化され、そのためその後の構造溶接を実施することが困難になる。超合金の作製または補修のために現在使用されている溶接方法は一般に、溶接準備物に隣接する基材を実質的に溶融させるステップと、加えられた溶接フィラー材料を完全に溶融させるステップとを含む。かかる材料で構築されたブレードを、同じ、または類似の合金のフィラーで溶接すると、このブレードは、新しい構成要素に匹敵する、超合金の本来の強度およびその他の材料特性を復元することを目的としたその後の熱処理工程中に、溶接部の内部、およびその付近で凝固割れ(別名液化割れ)、および/または歪み時効割れ(別名再熱割れ)を生じやすくなる。
これまで、通常は電気抵抗ろう付が、超合金ではない通常の鉄系および非鉄系(例えば銅)合金基材構成要素を接合するために使用されてきている。例えば、米国特許第4,924,054号を参照されたい。中実シート、粉末、またはペースト状のろう付合金を、構成要素間に挿置する。圧縮させた電極間で、当接している基材構成要素の対に電流を流し、ろう付合金を溶融させることによって、抵抗ろう付を実施する。電極は、炭素、タングステン、またはモリブデンなどの高抵抗率材料で構築されることが多い。電流によって発生する熱の大部分は電極から生じるものであり、その熱が、接合させる金属基材構成要素を介して伝導する。電流が電極間に流れ、熱が基材構成要素を介して伝導するにつれて、ろう付合金は溶融し、毛管現象によって構成要素を濡らし、構成要素を互いに固着させる。
既知の電気抵抗ろう付法が、通常の非鉄系および鉄系合金を接合するために使用されてきているが、この方法は超合金構成要素の接合または補修に適用するには欠点を有する。抵抗ろう付では、ろう付合金を溶融させるために、基材への高伝導入熱が必要となる。上述のように、超合金材料に高熱を印加すると、超合金材料の構造特性に悪影響が及ぼされる。液化したろう付合金は、抵抗電極に接触してはならず、さもないと電極材料が汚損されてしまう。液化したろう付合金が、電極と基材材料との間に挿置されると、電極と基材材料とが恒久的に付着することになり得、その結果電極が損なわれ、おそらくは基材構成要素が損傷することになる。超合金タービンブレードおよびタービン翼などの補修中など、比較的広い表面積に広がった表面割れを補修する場合、液化したろう付材が溢れ出して電極に接触する可能性がさらに高くなる。
電気抵抗ろう付、および電気抵抗溶接によってそれぞれ超合金構成要素を接合する方法が、ともに2012年1月18日に出願された本願の権利者が所有する同時係属中の米国特許出願第13/352,475号、名称「Projection Resistance Brazing Of Superalloys」、および同第13/352,468号、名称「Projection Resistance Welding Of Superalloys」に開示され、かつ特許請求されている。より具体的には、これらの同時係属出願は、それぞれの構成要素に形成された嵌合する凸部と凹部との間の接触面に沿って超合金構成要素同士を接合する方法を開示している。これらの構成要素を、その共通する接触面に沿って、ろう付材料が溶融するまで(ろう付の場合)、または接触面が液化または可塑化するまで(溶接の場合)圧縮し、抵抗加熱し、その結果、対向する接触面同士が接合される。上記出願では、抵抗熱は嵌合した接触面に沿って集中し、その下にある超合金構成要素の構造特性には影響を及ぼさないことが開示されている。これらの出願はさらに、超合金構成要素の表面欠陥を、その表面欠陥を削り取り、削り取ったその材料の表面外形に共形となる表面凸状外形を有する超合金継合せ(superalloy splice)を用意することによって補修することができることを開示し、特許請求している。この超合金継合せは、削り取られた材料がそれまで占めていた空間に充填され、開示の抵抗ろう付法または抵抗溶接法によって、補修された超合金基材に接合される。したがって、補修された超合金構成要素は、事実上、補修する構成要素と同じ、または類似の構造特性を有する新しい超合金継合せによって再構築されることになる。しかし、高い構造強度が必要でない超合金の補修の場合には、欠陥がある材料を削り取り、相補性的なフィラー継合せを作製する必要を回避することが好ましい。
超合金を含めた金属の、元の基材材料の元の構造性能が局所的に必要でない場合の、非構造的な補修または作製では、損傷した材料を、構造特性の仕様がより低い不整合な合金材料と置き換える(または新たに作製された材料の2つの構成要素を接合する)ものとして認識されている。例えば、補修する構成要素の元の外形形状を復元するために、非構造的または表面的な補修を使用することができる。ガスタービン補修分野では、表面的な補修の一例は、タービンブレードエーロフォイルの表面ピット、割れ、またはその他の空隙を充填するものであり、こうした補修は、ブレードの局所的な外面が、ブレード全体の構造一体性にとって重要でない場合に、元の空気力学的外形を復元するために行うものである。表面的な補修または作製は、酸化耐性溶接を用いて、またはブレード本体の超合金基材よりも強度は低いが、延性がより高く、かつ印加温度がより低く、超合金基材の材料特性に悪影響を及ぼさないろう付合金を用いて実現されることが多い。
補修または作製のために、超合金構成要素を接合する拡散ろう付が使用されてきており、このろう付は、接合すべき当接面間にろう付合金を挿置し、それらの構成要素を炉内で(しばしば、真空下で周囲空気から隔離させて、または不活性雰囲気内で)、ろう付合金が液化し、この時点で合わさっている構成要素の基材に拡散するまで加熱することによって行われる。また、拡散ろう付を用いて、超合金構成要素にある割れなどの表面欠陥を充填することもでき、この充填は、ろう付合金をそうした欠陥内に挿入し、その構成要素を炉内で加熱してろう付合金を液化させ、それによって割れを充填することによって行われる。補修の種類によっては、炉ではなくトーチを局所的な熱源として用いて、ろう付合金を溶融させることもできる。表面欠陥の拡散ろう付またはトーチろう付補修を実施すると、既知の電気抵抗ろう付法とは異なり、割れから溢れ出したいかなる液化ろう付合金も、電極を損傷する可能性がなく、または電極が、補修している基材に誤って付着することもない。
超合金構成要素に対して拡散ろう付またはトーチろう付を実施する際、上述のように、基材が過熱し、その構造に劣化が生じるのを回避するように注意を払わなければならない。この目的で、超合金基材全体の加熱を最小限に抑えるために、比較的低い融点を有するろう付合金が使用されてきている。米国特許第7,156,280号では、超合金構成要素の拡散ろう付補修において広い間隙を充填するために使用されるニッケル基、またはクロム基の高温ろう付合金組成物は、ろう付合金の融点を抑制するように、クロム(Cr)、ハフニウム(Hf)および/またはボロン(B)を含むことができ、したがって超合金が劣化する可能性が低減していることが記載されている。また、シリコン(Si)、およびリン(P)もやはり、ニッケル合金ろう付材の融点を抑制することが知られている。したがって、B、Si、およびPは、低溶融温度拡散ろう付およびトーチろう付の用途で推奨されている、市販の粉末状、および固体のろう付合金の成分である。
これまでに開発されてきた超合金補修方法にはすべて、様々な好ましい属性と、好ましくない属性とがある。本願の権利者が所有する同時係属中の米国特許出願に記載され、特許請求されている電気抵抗ろう付法、および電気抵抗溶接法は、損傷した材料を除去し、新しい材料の継合せと置き換えるものであり、それによって比較的簡単な補修装置および方法で高品質の構造補修が実現されるが、タービンブレード、およびタービン翼などの超合金構成要素の比較的簡単な表面的な表面補修には、商業的に費用効果が高いとはみなすことができない。一般に、拡散ろう付工程には、既知のトーチまたは電気抵抗ろう付技術に比べて、比較的長い熱サイクル時間、比較的高価な処理機器を用いた複雑な金属処理工程が必要となり、また点検補修のためのスループット時間が比較的遅くなる。トーチろう付には、手作業が相当に求められ、したがって費用が増大し、補修時間が遅く、補修を実施している個々人の金属職工としての技術レベルに依存して品質管理にばらつきが生じる恐れがある。一般に知られている他の表面的な補修向けの電気抵抗ろう付法では、液化したろう付合金が割れから溢れ出すことによって電極が損傷し、かつ/または基材に誤って付着してしまう可能性があるため、比較的広い、または長い割れには適さない。
したがって、当技術分野では、構成要素基材の構造特性を劣化させることなく、下位構成要素(subcomponent)を接合する、または割れおよびその他の表面欠陥を補修することができる、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法が求められている。
当技術分野では、複雑な溶接、または構成要素基材の構造特性をやはり劣化させ得る補修後熱処理手順を必要とせずに、立証済みの、繰返し可能な補修技術、および補修機器を用いて、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法がさらに求められている。
さらに、当技術分野では、手作業が最小限に抑えられ、補修サイクル時間が比較的短い、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法が求められている。
したがって、本発明の一目的は、構成要素基材の構造特性を劣化させることなく、下位構成要素を接合する、または割れおよびその他の表面欠陥を補修することができる、タービン翼およびブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法を考案することである。
本発明の別の目的は、複雑な溶接、または構成要素基材の構造特性をやはり劣化させ得る補修後熱処理手順を必要とせずに、立証済みの、繰返し可能な補修技術、および補修機器を用いて、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法を考案することである。
本発明のさらに別の目的は、手作業が最小限に抑えられ、補修サイクル時間が比較的短い、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素の表面に対する接合または補修を実施する方法を考案することである。
上記およびその他の目的は、高電気抵抗率ろう付合金組成物を用いて、タービン翼およびタービンブレードなどの超合金構成要素を含めた金属構成要素を電気抵抗ろう付する本発明の方法によって達成される。いくつかの実施形態では、ニッケル基、鉄基、またはコバルト基合金のろう付フィラー金属はまた、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)(すべて融点を抑制するために使用されることが知られている)、ならびに硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)(融点を抑制するために使用されることが知られていない)からなる群から選択された、抵抗率が極めて高い元素も含む。本発明の方法の実施においては、高電気抵抗率ろう付合金組成物を、基材にある欠陥内に導入し、または2つの基材間に挿置する。ろう付合金が溶融し、隣接する基材に接着するまで、ろう付合金に電流を流す。ろう付合金の電気抵抗率が高いため、電流によって発生した熱は、基材ではなくろう付合金に集中する。
本発明は、構成要素の金属基材付近に、その基材よりも高い電気抵抗率を有するろう付合金を導入することによって、金属構成要素を抵抗ろう付する方法を特徴とする。その後、ろう付合金が溶融し、基材に接着するまで、ろう付合金に電流を流す。
本発明はまた、欠陥内に、基材よりも高い電気抵抗率を有するろう付合金を導入することによって、欠陥を有する超合金構成要素基材を補修する方法を特徴とする。ろう付合金が溶融し、欠陥が充填されるまで、ろう付合金に電流を流す。
本発明はさらに、例えばタービンブレードまたはタービン翼などの超合金製造物品を特徴とする。超合金基材は、接触面を画定している。基材よりも高い電気抵抗率を有するろう付合金を、電気抵抗ろう付の一工程によって基材接触面に接着させる。基材とろう付合金との接着は、ろう付合金を接触面付近に導入し、ろう付合金が溶融し、基材に接着するまで、ろう付合金に電流を流すことによって実施する。
超合金基材よりも高い電気抵抗率を有する例示的なろう付合金は、ニッケル基、鉄基、またはコバルト基合金のフィラー金属を有し、また、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)(すべて融点を抑制するために使用されることが知られている)、ならびに硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、および、マンガン(Mn)(融点を抑制するために使用されることが知られていない)からなる群から選択された、抵抗率が極めて高い元素も含む。本発明の実施形態では、既知の電気抵抗ろう付装置、および基材に取り付けられ、基材とろう付合金とに導電的に結合された電極を用いて、ろう付合金に電流を流す。
本発明の目的および特徴は、当業者であれば、併せて、または個別に、いかなる組合せまたは下位組合せでも応用することができる。
本発明の教示は、以下の詳細な説明を添付の図面とともに考慮すれば容易に理解することができる。
理解しやすいように、各図で共通する同一の要素には、可能な限り同じ参照番号を用いて示してある。
以下の説明を考慮すれば、本発明の教示は、金属基材の接合および/または補修、より詳細には超合金タービンブレードおよびタービン翼の補修に容易に使用できることが当業者には明白に理解されよう。高い電気抵抗率を有するろう付合金を、既知の電気抵抗ろう付装置によって発生させた電流をろう付合金に流すことによって基材に接着する。電流が流れることによって発生した熱は、基材ではなく高電気抵抗率ろう付合金に集中する。集中した熱は、ろう付合金を溶融させるのに十分であり、それによってろう付合金が、超合金の構造特性を劣化させることなく、隣接する超合金基板材料に接着する。
図1は、1つまたは複数の表面割れ欠陥14を有する、超合金タービンブレードなどの例示的な基材12を補修する抵抗ろう付装置10を示す。電流発生装置20、例えば既知の電気抵抗ろう付装置によって、既知の電極22、24に電流を流し、電流流路は、ブレード基材12を通過すると完成する。図1では、電極は、ブレード基材12の割れが生じた表面に向けられ、割れ14の横方向側方に配置されており、したがって横方向に進む電流の流れが、すべての割れを横切り、ろう付合金30に送られることになる。電極の向きは、電流の流れが割れ14に良好に供給されるように、選択的に変動させる。図2では、電極22、24は、基材12の両面に向けて配置されており、したがって電流の流れは基板厚さを貫通して送られ、比較的深い割れ14付近に良好に電流が流れることになる。任意選択で、ろう付中の雰囲気を制御するために、ろう付アセンブリ全体をチャンバ40内に収容することができる。
図1および図2では、粉末状の高電気抵抗率ろう付合金30が、割れ14内に導入されている。粉末状ろう付合金は、基材12の空隙、割れ、およびその他の表面欠陥14を充填するのに適している。しかし、他の種類のろう付用途には、他の種類のろう付合金、例えば予め成型/形成された固形リング、フォイル、またはリボン状ろう付合金、顆粒状ろう付合金、予め焼結されたろう付材料、またはペースト状ろう付合金がより適することもある。図3を参照すると、圧縮力F下で、基材12Aと12Bとの間にフォイル状ろう付合金30を挿置することによって、基材12Aと12Bとが接合されている。図3のろう付装置10は、周囲空気から隔離された炉またはその他のチャンバ内で、真空下、または不活性雰囲気内でろう付作業を実施する。
図1〜図3の実施形態のいずれにおいても、抵抗ろう付装置20によって、電流が導電基材12およびろう付合金30に流れると、抵抗率が比較的高いろう付合金30の方が、抵抗率が比較的低い(導電率がより高い)基材よりも多くの熱を発生させ、熱が集中することになる。言い換えれば、ろう付合金30は、周囲の基材12よりも迅速に、より高い温度まで加熱し、したがって標準の既知の溶接法またはトーチろう付法に伴う基材の熱劣化の危険に晒されることがない。高抵抗率ろう付材30を充填した、欠陥または割れの不連続部を局所的に加熱することによって、ろう付合金が溶融し、割れの中、および割れに沿って濡らし、冷却すると、最終的にこうした不連続部が補修されることになる。また、ろう付合金を堆積させた割れ内に加熱を集中させることによって、液化したろう付材が割れから溢れ出すか、またはその他の形で電極に流れ込み、電極汚損による損傷が生じ得る可能性が低減している。
本発明のろう付法を実践する際、ろう付合金30の組成物には、基材12が熱劣化する危険を最小限に抑えるために、比較的低く抑制された融点を有する組成物を選択する。論理上、ろう付合金30を溶融させるのに、電流によって誘起される抵抗加熱が低くてすむほど、基材が熱劣化する危険は低くなる。ろう付合金30の組成物はまた、基材12を、熱劣化が生じ得る、より高い温度まで加熱する必要なく、ろう付合金内で効率的な熱集中、およびその後の溶融が得られるように、高抵抗率特性のものが選択される。ニッケル基、鉄基、またはコバルト基合金のろう付フィラー金属はまた、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)(すべて融点を抑制するために使用されることが知られている)、ならびに硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、および、マンガン(Mn)(融点を抑制するために使用されることが知られていない)からなる群から選択された、抵抗率が極めて高い元素も含む。抵抗率が極めて高い元素であるマンガン(Mn)、スズ(Sn)、ボロン(B)、シリコン(Si)、またはリン(P)を含むろう付組成物は、有利には、他のろう付合金よりも低い融点、および高い抵抗率を有し、言い換えれば、抵抗率が比較的低いろう付合金よりも低い温度でより効率的な熱集中によって接着される。
商業用に生産されているろう付合金およびフラックスには、Si、B、Hf、およびCrを含むものなどの高い電気抵抗率を有する融点抑制剤が含まれている。抵抗率増強剤には、銀(Ag)系のろう付合金にMnを添加したもの、および銀/銅(Ag/Cu)合金にMnおよびニッケル(Ni)を添加したものが含まれる。図4は、例示的な市販のろう付合金の、抵抗率増強剤を有するものと、有しないものとを示す。例えば、Braze 999(ほぼ純粋なAg)は極めて低い抵抗率1.59μΩ−cmを有し、本発明の抵抗ろう付法を実践するには適さない。しかし、Braze 852、すなわちMnを15重量%含む銀のろう付材は、20倍よりも高い37.5μΩ−cmの抵抗率を有する。また、図4に示すように、Mn/Ni、およびスズ(Sn)をそれぞれ含むAg/Cuろう付合金Braze 495およびBraze 603は、その対応する合金450および600よりも約3倍高い抵抗率を有する。
本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態を本明細書に示し、詳細に説明してきたが、当業者であれば、これらの教示をなおも組み込んだ数多くの他の様々な実施形態を容易に考案することができる。
10 抵抗ろう付装置
12 基材
14 表面割れ欠陥
20 電流発生装置
22、24 電極
30 ろう付合金
40 チャンバ
12 基材
14 表面割れ欠陥
20 電流発生装置
22、24 電極
30 ろう付合金
40 チャンバ
Claims (20)
- 金属基材付近に、前記基材よりも高い電気抵抗率を有するろう付合金を導入するステップと、
前記合金が溶融し、前記基材に接着するまで、前記ろう付合金に電流を流すステップと
を含む、金属構成要素を抵抗ろう付する方法。 - 前記金属基材が、超合金を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記金属基材が、タービンブレードおよびタービン翼からなる群から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記ろう付合金が、ニッケル基、鉄基、およびコバルト基合金からなる群から選択されたフィラー金属と、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)からなる群から選択された元素とを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記金属基材が、超合金タービンブレードおよび超合金タービン翼からなる群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 前記ろう付合金が、粉末状ろう付合金、予め成型/形成された固形リング、フォイル、またはリボン状ろう付合金、顆粒状ろう付合金、予め焼結されたろう付材料、およびペースト状ろう付合金からなる群から選択される、請求項4に記載の方法。
- 電流を流す前記ステップが、前記基材と前記ろう付合金とに導電的に結合された電極を有する電気抵抗ろう付装置を用いて実施される、請求項1に記載の方法。
- 前記ろう付合金が、ニッケル基、鉄基、およびコバルト基合金からなる群から選択されたフィラー金属と、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)からなる群から選択された元素とを含む、請求項1に記載の方法。
- 接触面を画定している超合金基材と、
前記基材よりも高い電気抵抗率を有し、電気抵抗ろう付の一工程によって前記基材接触面に接着しているろう付合金と
を備え、前記接着が、
前記ろう付合金を前記接触面付近に導入するステップと、
前記合金が溶融し、前記基材に接着するまで、前記ろう付合金に電流を流すステップと
を含む、超合金製造物品。 - 前記金属基材が、タービンブレードまたはタービン翼からなる群から選択される、請求項9に記載の製造物品。
- 前記ろう付合金が、ニッケル基、鉄基、およびコバルト基合金からなる群から選択されたフィラー金属と、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)からなる群から選択された元素とを含む、請求項9に記載の製造物品。
- 電流を流す前記ステップが、前記基材と前記ろう付合金とに導電的に結合された電極を有する電気抵抗ろう付装置を用いて実施される、請求項9に記載の製造物品。
- 前記金属基材接触面が、その中にある表面欠陥を画定し、前記ろう付合金が、前記欠陥に充填されている、請求項9に記載の製造物品。
- 第2の接触面を有する第2の金属基材をさらに備え、前記ろう付合金が、前記接触面と前記第2の接触面との両方に接着され、それによって前記基材と前記第2の基材とが互いに固着されている、請求項9に記載の製造物品。
- 超合金基材内にある欠陥内に、前記基材よりも高い電気抵抗を有するろう付合金を導入するステップと、
前記合金が溶融し、前記欠陥が充填されるまで、前記ろう付合金に電流を流すステップと
を含む、欠陥を有する超合金構成要素を補修する方法。 - 前記構成要素が、タービンブレードまたはタービン翼からなる群から選択される、請求項15に記載の方法。
- 前記ろう付合金が、ニッケル基、鉄基、およびコバルト基合金からなる群から選択されたフィラー金属と、リン(P)、ボロン(B)、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、硫黄(S)、セレン(Se)、炭素(C)、テルル(Te)、およびマンガン(Mn)からなる群から選択された元素とを含む、請求項15に記載の方法。
- 電流を流す前記ステップが、前記欠陥の両側にあり、前記基材と前記ろう付合金とに導電的に結合された電極を有する電気抵抗ろう付装置を用いて実施される、請求項15に記載の方法。
- 電流を流す前記ステップが、前記基材の両面にあり、前記基材と前記ろう付合金とに導電的に結合された電極を有する電気抵抗ろう付装置を用いて実施される、請求項15に記載の方法。
- 電流を流す前記ステップが、周囲空気から隔離されたチャンバ内で実施される、請求項15に記載の方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201261618252P | 2012-03-30 | 2012-03-30 | |
US61/618,252 | 2012-03-30 | ||
US13/561,174 US9272350B2 (en) | 2012-03-30 | 2012-07-30 | Method for resistance braze repair |
US13/561,174 | 2012-07-30 | ||
PCT/US2013/032747 WO2013148386A1 (en) | 2012-03-30 | 2013-03-18 | Method for resistance brazing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015522418A true JP2015522418A (ja) | 2015-08-06 |
Family
ID=49235437
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015503356A Pending JP2015522418A (ja) | 2012-03-30 | 2013-03-18 | 抵抗ろう付法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9272350B2 (ja) |
EP (1) | EP2830804A1 (ja) |
JP (1) | JP2015522418A (ja) |
KR (1) | KR20140132753A (ja) |
CN (1) | CN104185528A (ja) |
WO (1) | WO2013148386A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210039478A (ko) * | 2018-08-21 | 2021-04-09 | 지멘스 에너지, 인코포레이티드 | 금속성 브레이즈 사전소결된 프리폼으로 터빈 에어포일의 섹션 교체 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9186740B2 (en) | 2011-11-07 | 2015-11-17 | Siemens Energy, Inc. | Projection resistance brazing of superalloys |
US9273562B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-03-01 | Siemens Energy, Inc. | Projection resistance welding of superalloys |
US9446480B2 (en) | 2014-03-10 | 2016-09-20 | Siemens Energy, Inc. | Reinforced cladding |
EP3225351B1 (en) * | 2016-03-30 | 2020-05-06 | General Electric Company | Brazing compositions for ductile braze structures, and related processes and devices |
US11759877B2 (en) | 2016-12-23 | 2023-09-19 | General Electric Company | Amorphous ductile braze alloy compositions, and related methods and articles |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6453763A (en) * | 1987-08-22 | 1989-03-01 | Komatsu Mfg Co Ltd | Resistance diffusing junction method |
US5822852A (en) * | 1997-07-14 | 1998-10-20 | General Electric Company | Method for replacing blade tips of directionally solidified and single crystal turbine blades |
JP2007185712A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-07-26 | General Electric Co <Ge> | ろう付け用合金組成物 |
Family Cites Families (61)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1592609A (en) | 1924-09-12 | 1926-07-13 | Mattice Royal | Method of repairing broken metallic structures by welding |
US2629803A (en) * | 1949-12-30 | 1953-02-24 | Gen Electric | Titanium electrode |
US2796510A (en) * | 1955-10-10 | 1957-06-18 | Rohr Aircraft Corp | Method of resistance welding sandwich panels |
US3119632A (en) | 1960-02-23 | 1964-01-28 | Union Carbide Corp | Joining dissimilar metal members |
US3487530A (en) | 1967-10-09 | 1970-01-06 | Abex Corp | Method of repairing casting defects |
GB1368846A (en) | 1973-06-08 | 1974-10-02 | Foseco Int | Repair of moulds |
US4010350A (en) * | 1976-06-16 | 1977-03-01 | Emerson Electric Co. | Electric heating elements |
DE2817673A1 (de) * | 1977-04-20 | 1978-10-26 | Battelle Memorial Institute | Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer auf einem metallischen traeger aufgeschweissten kontaktschicht |
DE2718609C2 (de) * | 1977-04-27 | 1979-05-23 | Danfoss A/S, Nordborg (Daenemark) | Verfahren zur Herstellung einer eine Membran aufweisenden Vorrichtung und Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens |
JPS5621736A (en) | 1979-07-24 | 1981-02-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Repairing method of casting |
DE3504861A1 (de) * | 1985-02-13 | 1986-08-14 | Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau | Widerstandsverbindungsverfahren zum loeten oder schweissen metastabiler metalle |
JPS62199260A (ja) | 1986-02-26 | 1987-09-02 | Hitachi Ltd | 金属のろう付方法 |
US4864706A (en) | 1987-08-12 | 1989-09-12 | United Technologies Corporation | Fabrication of dual alloy integrally bladed rotors |
US4912295A (en) | 1987-08-27 | 1990-03-27 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Butt welding method |
US4924054A (en) | 1988-12-16 | 1990-05-08 | Daykin Electric Corporation | Electrical resistance brazing device |
AU628549B2 (en) * | 1989-05-12 | 1992-09-17 | De Beers Industrial Diamond Division (Proprietary) Limited | Wire drawing die |
DE4327189C2 (de) | 1993-08-13 | 1996-02-01 | Mtu Muenchen Gmbh | Reparaturverfahren für im Kopf- oder Kantenbereich beschädigte Schaufelblätter von Turbomaschinen |
US5961853A (en) * | 1993-11-26 | 1999-10-05 | Ford Global Technologies, Inc. | Weld/brazing of light metal alloys |
DE4411680C1 (de) | 1994-04-05 | 1995-08-17 | Mtu Muenchen Gmbh | Verfahren zur Reparatur von Fehlstellen in Bauteiloberflächen |
DE4447403C1 (de) | 1994-12-23 | 1996-01-04 | Novapax Kunststofftech Steiner | Verfahren zum Reparieren von Formen aus Aluminium |
DE19846705A1 (de) * | 1997-04-10 | 2000-04-13 | Schweistechnische Lehr Und Ver | Lötverfahren und Vorrichtung zur Erzeugung der dazu erforderlichen Zusatzwerkstoff-Depots |
US6213379B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-04-10 | Lockheed Martin Corporation | Friction plug welding |
US6210635B1 (en) | 1998-11-24 | 2001-04-03 | General Electric Company | Repair material |
US6327766B1 (en) | 1999-04-14 | 2001-12-11 | Portland Transmission Company, Inc. | Method for repairing studs fixed to a cover for a transmission torque connector |
US6199746B1 (en) | 1999-08-02 | 2001-03-13 | General Electric Company | Method for preparing superalloy castings using a metallurgically bonded tapered plug |
US6124574A (en) * | 1999-12-01 | 2000-09-26 | Bunn-O-Matic Corporation | Heated beverage container |
US6649887B2 (en) * | 2001-03-30 | 2003-11-18 | General Electric Company | Apparatus and method for protective atmosphere induction brazing of complex geometries |
US6503349B2 (en) * | 2001-05-15 | 2003-01-07 | United Technologies Corporation | Repair of single crystal nickel based superalloy article |
US6908288B2 (en) | 2001-10-31 | 2005-06-21 | General Electric Company | Repair of advanced gas turbine blades |
US6705848B2 (en) * | 2002-01-24 | 2004-03-16 | Copeland Corporation | Powder metal scrolls |
US6884964B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-04-26 | General Electric Company | Method of weld repairing a component and component repaired thereby |
US6994920B2 (en) | 2003-10-31 | 2006-02-07 | General Electric Company | Fusion welding method and welded article |
DE102004036066A1 (de) | 2004-07-24 | 2006-02-16 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren zum Reparieren bzw. Fertigen eines Bauteils |
US7335427B2 (en) | 2004-12-17 | 2008-02-26 | General Electric Company | Preform and method of repairing nickel-base superalloys and components repaired thereby |
US20070034676A1 (en) | 2005-08-11 | 2007-02-15 | Honeywell International Inc. | Electric field assisted solder bonding |
CA2629176C (en) * | 2005-11-10 | 2013-01-08 | Wolverine Tube, Inc. | Brazing material with continuous length layer of elastomer containing a flux |
US7858897B2 (en) | 2006-10-27 | 2010-12-28 | United Technologies Corporation | Insert weld repair |
US7762783B2 (en) | 2007-01-11 | 2010-07-27 | General Electric Company | Turbine blade apparatus |
JP2009028786A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-02-12 | Denso Corp | 抵抗ろう付けの良否判定方法およびその装置 |
US20090026182A1 (en) * | 2007-07-27 | 2009-01-29 | Honeywell International, Inc. | In-situ brazing methods for repairing gas turbine engine components |
DE202007011746U1 (de) * | 2007-08-22 | 2007-10-31 | Günther Heisskanaltechnik Gmbh | Elektrische Heizung zum Erwärmen von im Wesentlichen zylindrischen Objekten |
US20090140030A1 (en) * | 2007-10-30 | 2009-06-04 | Sundar Amancherla | Braze formulations and processes for making and using |
JP5464442B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2014-04-09 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 接合方法 |
US20090266870A1 (en) | 2008-04-23 | 2009-10-29 | The Boeing Company | Joined composite structures with a graded coefficient of thermal expansion for extreme environment applications |
US8540134B2 (en) | 2009-09-11 | 2013-09-24 | The Boeing Company | Reinforcement of friction plug welds |
US9061375B2 (en) | 2009-12-23 | 2015-06-23 | General Electric Company | Methods for treating superalloy articles, and related repair processes |
US8398374B2 (en) | 2010-01-27 | 2013-03-19 | General Electric Company | Method and apparatus for a segmented turbine bucket assembly |
EP2369131A1 (de) | 2010-03-16 | 2011-09-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Reparatur von Bauteilkanten mittels PSP-Streifen und Bauteil |
US8651393B2 (en) | 2010-03-26 | 2014-02-18 | Holland, L.P. | Repair insert for repairing metallic structure |
CN101885095B (zh) * | 2010-06-10 | 2012-09-26 | 重庆理工大学 | 镁合金的粉末介质扩散反应电阻钎焊方法 |
JP5799501B2 (ja) * | 2010-06-24 | 2015-10-28 | 日産自動車株式会社 | 接合方法および接合装置 |
US8770933B2 (en) | 2010-09-10 | 2014-07-08 | Honeywell International Inc. | Turbine nozzle assemblies and methods for repairing turbine nozzle assemblies |
US9175373B2 (en) | 2011-02-15 | 2015-11-03 | Siemens Energy, Inc. | Inertia friction weld of superalloy with enhanced post weld heat treatment |
GB2488333B (en) | 2011-02-23 | 2013-06-05 | Rolls Royce Plc | A method of repairing a component |
CH705327A1 (de) * | 2011-07-19 | 2013-01-31 | Alstom Technology Ltd | Lot zum Hochtemperaturlöten und Verfahren zum Reparieren bzw. Herstellen von Bauteilen unter Verwendung dieses Lotes. |
US20130081269A1 (en) | 2011-09-30 | 2013-04-04 | Timothy Joseph Trapp | Systems and methods for repairing holes |
US9057271B2 (en) | 2011-11-04 | 2015-06-16 | Siemens Energy, Inc. | Splice insert repair for superalloy turbine blades |
US9186740B2 (en) | 2011-11-07 | 2015-11-17 | Siemens Energy, Inc. | Projection resistance brazing of superalloys |
US9273562B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-03-01 | Siemens Energy, Inc. | Projection resistance welding of superalloys |
US9463522B2 (en) | 2012-04-05 | 2016-10-11 | GM Global Technology Operations LLC | Drawn arc welding |
US9085042B2 (en) | 2012-08-10 | 2015-07-21 | Siemens Energy, Inc. | Stud welding repair of superalloy components |
-
2012
- 2012-07-30 US US13/561,174 patent/US9272350B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-03-18 JP JP2015503356A patent/JP2015522418A/ja active Pending
- 2013-03-18 CN CN201380014824.8A patent/CN104185528A/zh active Pending
- 2013-03-18 WO PCT/US2013/032747 patent/WO2013148386A1/en active Application Filing
- 2013-03-18 EP EP13713056.3A patent/EP2830804A1/en not_active Withdrawn
- 2013-03-18 KR KR20147027586A patent/KR20140132753A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6453763A (en) * | 1987-08-22 | 1989-03-01 | Komatsu Mfg Co Ltd | Resistance diffusing junction method |
US5822852A (en) * | 1997-07-14 | 1998-10-20 | General Electric Company | Method for replacing blade tips of directionally solidified and single crystal turbine blades |
JP2007185712A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-07-26 | General Electric Co <Ge> | ろう付け用合金組成物 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210039478A (ko) * | 2018-08-21 | 2021-04-09 | 지멘스 에너지, 인코포레이티드 | 금속성 브레이즈 사전소결된 프리폼으로 터빈 에어포일의 섹션 교체 |
JP2022503567A (ja) * | 2018-08-21 | 2022-01-12 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | タービン翼の金属ろう付けプリフォームを用いたセクション置換 |
JP7275252B2 (ja) | 2018-08-21 | 2023-05-17 | シーメンス エナジー インコーポレイテッド | タービン翼の金属ろう付けプリフォームを用いたセクション置換 |
KR102550572B1 (ko) | 2018-08-21 | 2023-06-30 | 지멘스 에너지, 인코포레이티드 | 금속성 브레이즈 사전소결된 프리폼으로 터빈 에어포일의 섹션 교체 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013148386A1 (en) | 2013-10-03 |
US9272350B2 (en) | 2016-03-01 |
CN104185528A (zh) | 2014-12-03 |
US20130260178A1 (en) | 2013-10-03 |
EP2830804A1 (en) | 2015-02-04 |
KR20140132753A (ko) | 2014-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015522418A (ja) | 抵抗ろう付法 | |
JP6948807B2 (ja) | 超合金の強制的な溶接割れおよびろう付け修復 | |
JP2007283405A (ja) | ニッケル基超合金の溶接方法 | |
JP2009285664A5 (ja) | ||
US20170225278A1 (en) | Braze alloy compositions and brazing methods for superalloys | |
JP2008229719A (ja) | タービンエンジン構成部品などのワーク内のクラックを補修する方法 | |
US20170157721A1 (en) | Braze alloy compositions and brazing methods for superalloys | |
US9186740B2 (en) | Projection resistance brazing of superalloys | |
JP2005003003A (ja) | タービン部品の補修法 | |
JPH1029088A (ja) | ニッケル基ろう付材 | |
JP2014151367A (ja) | ろう付け方法、ろう付け配置及びろう付け物品 | |
CN104668688A (zh) | 一种搭接件的真空电阻钎焊方法 | |
JP6838832B2 (ja) | 超合金用溶接フィラー | |
US7775416B2 (en) | Microwave brazing process | |
KR20140089588A (ko) | 초합금의 돌기 저항 용접 | |
JP2015534507A (ja) | 超合金構成要素、ならびに超合金構成要素のエレクトロスラグおよびエレクトロガス補修 | |
US8507833B2 (en) | System and method of brazing using non-silver metals | |
KR101151569B1 (ko) | 스테인리스 스틸 접합방법 | |
JP2017109239A (ja) | 物品の処理方法及び処理物品 | |
US20150190891A1 (en) | Repair of Casting Defects | |
Winiowski | Application of diffusion brazing to the bonding of metals and alloys | |
JP2013116474A (ja) | アルミニウム合金材の接合方法、アルミニウム合金接合体の製造方法、ならびに、アルミニウム合金接合体 | |
Stout | Process design for induction brazing and soldering | |
JPS61147963A (ja) | 超高温溶融金属の接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151026 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160318 |