JP2023517385A - 金属体の修正方法および修正システム - Google Patents

Abstract

金属製のワークピースの開口部を少なくとも部分的に充填する方法であって、開口部が１つまたは複数の開口部壁面を有する１つまたは複数の開口部壁によって少なくとも部分的に画定される。この方法は、ワークピースと結合可能なインサートを提供することを含み、インサートは、開口部壁面と係合するように形成された１つまたは複数のインサート係合面を有する。開口部壁面およびインサート係合面は熱間加工温度に加熱される。インサートは、インサート係合面を開口部壁面に対して移動させる係合運動を行う。インサートが係合運動を行う間、インサートはまた移動運動を行って、少なくとも部分的に開口部内に移動して、インサート係合面を開口部壁面に係合させて、インサートとワークピースとの間に少なくとも部分的に金属結合を形成する。

Description

本発明は、金属体を修正（ｍｏｄｉｆｙ）するための方法およびシステムに関する。

従来技術では、従来のチューブまたはパイプ１０は、その長さに沿って長手方向開口部１２を含むように形成することができる（図１Ａ、１Ｂ）。チューブまたはパイプ１０は、比較的厚い鋼材を、その長さに沿って開口部１２を残して曲げることによって形成することができる。開口部を充填するための周知の方法は、典型的には、長手方向開口部１２（図１Ａ、１Ｂ）の縁に沿って「熱影響部」（図示せず）をもたらす。知られているように、熱影響部は、一般にチューブの脆弱な部分であるため望ましくない結果である。

図１Ｃは、従来技術の損傷したチューブまたはパイプ１０’の部分切断図を示す。（後述するように、本発明の実施形態は、残りの添付図面に示されている。）チューブまたはワークピースは、さまざまな種類の損傷を受ける可能性がある。図示の例では、ガースクラックまたは開口「Ｃ_１」（すなわち、少なくとも部分的に放射状）および細長いほぼ軸方向のクラックまたは開口「Ｃ_２」（すなわち、チューブ１０’の長手方向軸線に少なくとも部分的に平行）が、チューブ１０’に形成されている。しかしながら、これらのクラックまたは開口を充填する周知の方法は、チューブ１０’に熱影響部を形成し、その熱影響部がチューブ１０’を脆くするという欠点を有する。

加熱された２本の金属管の一方を回転させて、管が係合して管の端と端とを溶接する固相溶接が、（特許文献１）に開示されている。その利点の中でも、固相溶接は、この技術を使用して接合された管に熱影響部を形成することなく溶接を実施することができる。管の端部は、比較的均一な結晶構造を持つ金属結合を形成する。しかしながら、固相溶接はかなりの熱と力を加える必要があり、様々な形状を有する金属ワークピースの修復（ｒｅｐａｉｒ）またはその他の修正（ｍｏｄｉｆｙ）には利用されていない。

米国特許第６６３７６４２号明細書

前述の理由から、先行技術の１つまたは複数の欠陥または欠点を克服あるいは軽減するような金属体を修正するための方法およびシステムが必要である。

その広い局面において、本発明は、金属製のワークピースの１つまたは複数の開口部を少なくとも部分的に充填する方法を提供し、開口部は、１つまたは複数の開口部壁面を有する１つまたは複数の開口部壁によって少なくとも部分的に画定される。この方法は、金属と金属結合可能なインサートを提供することを含む。インサートは、開口部に少なくとも部分的に嵌合するように形成される。インサートは、開口部壁面（複数可）と係合するように形成された１つまたは複数のインサート係合面を有する。開口部壁面は、第１の非酸化性雰囲気内で熱間加工温度に加熱される。この熱間加工温度において、開口部壁面は塑性変形可能である。また、インサート係合面は、第２の非酸化性雰囲気内で熱間加工温度に加熱される。この熱間加工温度において、インサート係合面は塑性変形可能である。インサートは、インサート係合面を開口部壁面に対して移動させる係合運動（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ ｍｏｔｉｏｎ）を行う。インサートが係合運動を行っている間、およびインサート係合面と開口部壁面が熱間加工温度にある間、インサートは移動運動（ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｉｏｎ ｍｏｔｉｏｎ）も行って、インサートを少なくとも部分的に開口部内に移動させる。インサートが係合運動を行っている間、インサート係合面を開口部壁面と係合させて、それらが互いに係合する際に開口部壁面およびインサート係合面の塑性変形を生じさせ、少なくとも部分的にインサートとワークピースとの金属結合を形成する。インサートとワークピースを冷却すると、インサートとワークピースが一体となって硬化する（ｓｏｌｉｄｉｆｙ）。

本発明は、添付の図面を参照してよりよく理解されるであろう。

（先に説明したように）内部に長手方向の隙間が形成された従来技術の金属チューブの等角図である。 （先に説明したように）図１Ａのチューブの断面を拡大して描いたものである。 （先に説明したように）中に形成された１つまたは複数の開口またはクラックを含む従来技術の別の金属チューブの部分等角図であり、縮小して描いたものである。 本発明のインサートおよび他の要素の実施形態の断面図であって、インサートを金属製ワークピースの開口部に移動させる前の断面図を拡大して描いたものである。 インサートが開口部に配置された図２Ａの金属製ワークピースの断面図を縮小して描いたものである。 インサートが開口部に配置された図２Ａおよび２Ｂの金属製ワークピースの断面図を拡大して描いたものである。 開口部を有する別のワークピースおよび本発明のインサートの代替実施形態の断面図を拡大して描いたものである。 図２Ｄのインサートが開口部に配置された、図２Ｄのワークピースの断面図である。 本発明のインサートの別の実施形態であって、インサートを金属製ワークピースの開口部に移動させる前の断面図である。 インサートが開口部に配置された図３Ａの金属製ワークピースの断面図を縮小して描いたものである。 金属製ワークピースおよび金属製ワークピースの開口部に配置された本発明のインサートの別の実施形態の断面図を拡大して描いたものである。 金属製ワークピースの開口部に配置されたインサートの実施形態の部分等角図を縮小して描いたものである。 ワークピースの部分断面図であって、ワークピースの開口部に本発明のインサートの実施形態が配置されており、インサートが内側に移動している部分断面図を縮小して描いたものである。 ワークピースの部分断面図であって、ワークピースの開口部に本発明のインサートの実施形態が配置されており、インサートが外側に移動している部分断面である。 図３Ａのワークピースおよびインサートの部分断面を拡大して描いたものである。 開口部を有する別のワークピースおよび本発明のインサートの代替実施形態の断面図である。 図３Ｈのワークピースの断面図であって、図３Ｈのインサートが開口部に配置されている。 本発明のチューブインサートの実施形態が配置されたワークピースの上面図を縮小して描いたものである。 図４Ａのワークピースおよびチューブインサートの断面図であり、チューブインサートがワークピースに向かって移動する前の断面図を拡大して描いたものである。 図４Ａおよび４Ｂのワークピースおよびチューブインサートの断面図であり、チューブインサートがワークピースと結合している。 本発明のインサートの別の実施形態および金属製ワークピースの断面図であって、チューブインサートをワークピースに向かって移動させる前の断面図である。 図５Ａの金属製ワークピースの断面図であり、チューブインサートが金属製ワークピースと結合している。 欠陥領域を有する金属製ワークピースの平面図を縮小して描いたものである。 図６Ａのワークピースの平面図であり、開口部を提供するために欠陥領域が除去されている。 図６Ａおよび６Ｂのワークピースの平面図であり、部分的に修復されたワークピースを提供するために開口部に配置された第１のインサートを有する。 図６Ｃの部分的に修復されたワークピースの断面図である。 図６Ｃの部分的に修復されたワークピースの別の断面図である。 図６Ｃの部分的に修復されたワークピースの一部の平面図を拡大して描いたものである。 補助開口部が形成された図６Ｃの部分的に修復されたワークピースの平面図を縮小して描いたものである。 図６Ｇのワークピースの断面図であり、第２のインサートが補助開口部の１つに配置されて、部分的に修復されたワークピースと結合している。 部分的に修復された別のワークピースの平面図を縮小して描いたものである。 図７Ａの部分的に修復されたワークピースの断面図である。 図７Ａの部分的に修復されたワークピースの別の断面図である。 補助開口部が形成された図７Ａの部分的に修復されたワークピースの平面図を縮小して描いたものである。 図７Ｄのワークピースの断面図であって、第２のインサートが補助開口部の１つに配置されて、部分的に修復されたワークピースと結合している。 修復された図７Ａ～７Ｅのワークピースの平面図である。

添付の図面において、同様の参照番号は全体を通して対応する要素を示す。特に、説明を簡単にするために、図１Ａ～１Ｃで使用される参照番号は、以下の本発明の説明に関連して再び使用されているが、各参照番号は１００（場合によってはその整数倍）だけ増やされており、各要素は図１Ａ～１Ｃでに示されている要素に対応している。

最初に図２Ａ～３Ｉを参照して、金属製のワークピース１１０の１つまたは複数の開口部１１２を少なくとも部分的に充填するための本発明による方法の実施形態を説明する。例えば、図３Ｇから分かるように、開口部１１２は、１つまたは複数の開口部壁面１１８を有する１つまたは複数の開口部壁１１６によって少なくとも部分的に画定されている。一実施形態では、この方法は、好ましくは、金属と金属結合可能なインサート材料を含むインサート１２０を提供することを含む。当業者であれば、相互に金属結合可能な材料も認識するであろう。

後述するように、インサート１２０は、開口部１１２に少なくとも部分的に嵌合するように形成されることが好ましい。インサート１２０は、開口部壁面１１８（複数可）と係合するように形成された１つまたは複数のインサート係合面１２２（図３Ｇ）を有することが好ましい。

好ましくは、開口部壁面１１８は、第１の非酸化性雰囲気中で熱間加工温度まで加熱される。これも後述するように、開口部壁面１１８が熱間加工温度まで加熱されると、開口部壁面１１８は塑性変形可能となる。また、インサート係合面１２２を第２の非酸化性雰囲気中で熱間加工温度まで加熱することが好ましい。インサート係合面１２２も熱間加工温度まで加熱されると、インサート係合面１２２もまた塑性変形可能になる。

熱間加工温度は、金属の溶融温度よりも低い。本明細書の目的上、「熱間加工温度」は、実際にはある範囲の温度であってもよい。当業者であれば、特定の金属に適した熱間加工温度と、それに適した非酸化性雰囲気について認識しているはずである。

好ましくは、インサート１２０は係合運動を行って、開口部壁面（複数可）１１８に対してインサート係合面（複数可）１２２を移動させる。後述するように、係合運動は、揺動運動（ｏｓｃｉｌｌａｔｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ）であってもよいし、振動運動（ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｍｏｔｉｏｎ）であってもよい。インサート１２０が係合運動を行う間、ならびにインサート係合面１２２および開口部壁面１１８が熱間加工温度にある間、インサート１２０は好ましくは移動運動も行って、インサート１２０を開口１１２の中に少なくとも部分的に移動させて、インサート係合面（複数可）１２２を開口部壁面（複数可）１１８に係合させる。

これも後述するように、インサート１２０は、好ましくは、係合運動と移動運動の両方を同時に行って、移動するインサート係合面（複数可）１２２を開口部壁面（複数可）１１８と係合させて、開口部壁面（複数可）１１８およびインサート係合面１２２（複数可）が相互に係合するときに塑性変形を生じさせて、インサート１２０とワークピース１１０との間に少なくとも部分的に金属結合を形成する。最後に、インサート１２０とワークピース１１０を冷却して、インサート１２０とワークピース１１０を一体に硬化させる。

当業者であれば、開口部壁面（複数可）１１８およびインサート係合面（複数可）１２２は、これらを加熱させてその後で係合させる前に適切な準備（例えば、洗浄）が必要であることを認識するであろう。また、当業者であれば、適切な表面処理技術も認識しているであろう。

図３Ｇに示す例では、開口部１１２は、２つの開口部壁面１１８によって少なくとも部分的に画定される。開口部壁面１１８は、任意の適切な手段によって熱間加工温度に加熱されてもよい。例えば、図２Ａは、２つの開口面加熱要素１２４が、２つの開口部壁面１１８にそれぞれ近接して配置されていることを示している。さらに、図２Ａは、インサート係合面１２２をそれぞれ熱間加工温度に加熱するための２つのインサート加熱要素１２６も示している。

開口部壁面加熱要素１２４が開口部壁面１１８を熱間加工温度に加熱すると、開口部壁面加熱要素１２４は矢印「Ａ_１、Ａ_２」（図２Ａ、３Ａ）で示すように取り外される。また、インサート係合面１２２が熱間加工温度に加熱されると、矢印「Ｂ_１、Ｂ_２」（図２Ａ、３Ａ）で示すように、インサート加熱要素１２６が取り外される。

インサート１２０は、（図３Ｄの矢印「Ｙ」で示すように）係合運動を行う間、図３Ｄおよび３Ｇの矢印「Ｄ」で示すように、開口部１１８内に移動（すなわち移行（ｔｒａｎｓｌｏｃａｔｅ））する。上述したように、熱間加工温度は、インサート係合面１２２および開口部壁面１１８が塑性変形する温度である。インサート１２０は、係合運動を行うと同時に移動してワークピース１１０と係合する。係合すると、インサート係合面１２２は、開口部壁面１１８と係合する。インサート１２０は、ワークピース１１０に係合すると、インサート係合面１２２および開口部壁面１１８を塑性変形させるために、係合運動を続ける。インサート係合面１２２が開口部壁面１１８と最初に係合した直後の短い期間において、インサート１２０はワークピース１１０に対して移動し続ける（すなわち、係合運動を行う）。金属結合を達成するために、かなりの力で係合を行うことが理解されるであろう。

インサート係合面１２２と開口部壁面１１８との係合は、共に熱間加工温度にあるため、インサート係合面１２２と開口部壁面１１８における材料領域をもたらし、その材料領域において、インサート１２０とワークピース１１０とが金属結合される。このような結合は、加えられた係合力と、係合面１１８、１２２が熱間加工温度にある間のワークピースに対するインサートの同時係合運動との結果である。

この方法により、ワークピースとインサートが融着（ｆｕｓｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ）されて、熱影響部が存在しない製品が形成される。本発明の方法は明らかに、インサートとワークピースが融着する金属結合領域「Ｚ」（図３Ｅ、３Ｆ）をもたらし、この結合領域では、金属が均一な結晶微細構造を持つ。例えば米国特許第６６３７６４２号明細書（特許文献１）に開示されているように、金属は、金属が塑性変形可能な温度（熱間加工温度）まで加熱される。また、結合領域において均一な結晶微細構造を得るためには、方法の加熱および係合の工程（ｓｔｅｐｓ）で金属を溶かさないことが重要であると考えられている。

ワークピースの金属およびインサートの金属は、本発明の方法によって融着させることができる任意の適切な材料、例えば、この場合は合金または金属要素であってもよい。例えば、融着される金属には、鋼、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、インコネル（商標）、およびハステロイ（商標）等が挙げられる。加えられる熱とせん断／鍛造圧力により、結合領域の材料は、比較的強い均一な結晶微細構造を持つ。例えば、インサートとワークピースが鋼の場合、結合領域の鋼はベイナイト系であることがわかっている。

インサート加熱要素１２６および開口面加熱要素１２４は、十分な熱を提供できる任意の適切な加熱要素であってもよい。当業者であれば、適切な加熱要素を認識しているであろう。加熱要素１２４、１２６は、好ましくは、開口部壁面（複数可）１１８およびインサート係合面（複数可）１２２をそれぞれほぼ均一に加熱するように構成される。例えば、図２Ａから分かるように、加熱要素１２４、１２６は好ましくは取り外し可能であり、表面１１８、１２２が熱間加工温度に達すると、加熱されたインサート係合面（複数可）１２２は、加熱された開口部壁面（複数可）１１８に係合することができる。好ましくは、加熱要素の除去、およびその後のインサートとワークピースの係合はすべて比較的短時間で行われることで、互いに係合する前の表面１１８、１２２からの熱損失の程度を最小にする。

開口部壁面１１８は、熱間加工温度まで均一に加熱（またはほぼ均一に加熱）されることが好ましい。この均一性を実現するために、開口部壁１１６は、開口部壁１１６の開口部壁面１１８から第１の距離１２８まで熱間加工温度に均一に加熱されることも好ましい（図３Ｇ）。当業者であれば、適切な第１の距離を決定することができるであろう。

好ましくは、インサート係合面１２２も熱間加工温度に均一に加熱される（またはほぼ均一に加熱される）。この均一性を実現するために、インサート１２０も、インサート１２０のインサート係合面１２２から第２の距離１３０まで熱間加工温度に均一に加熱されることが好ましい（図３Ｇ）。当業者であれば、適切な第２の距離を決定することができるであろう。

前述したように、インサート１２０の係合運動は、インサート係合面１２２が開口部壁係合面１１８と係合するとき、およびその後も継続して、高温のインサート係合面１２２と高温の開口部壁面１１８の各々に塑性変形を生じさせることを意図するものである。係合運動やインサートをワークピースに係合させるために加えられる力によって、インサート係合面１２２および開口部壁面１１８の材料は、ごくわずかながら混じり合う、または混ざり合うと考えられる。そのために、表面１１８、１２２が互いに係合した後、しばらく係合動作が継続される。係合運動は、任意の適切な運動であってもよい。例えば、ワークピース１１０に対するインサート１２０の任意の反復運動が適している場合がある。例えば、一実施形態では、係合運動は、ワークピース１１０に対する揺動運動であることが好ましい。

一例として、図３Ｄから分かるように、インサートの係合運動は、インサートが移動運動によって開口部１１２に移動するにつれて、長尺状の開口部１１２に沿って、長手方向（すなわち、前後方向）であってもよい。上述のように、長手方向の係合運動は、インサートが開口部壁に最初に係合した後、すなわち、インサートとワークピースとが結合されるまで、短い期間継続することが好ましい。係合運動の別の例が図３Ｇに示されており、インサート１２０が移動運動（矢印「Ｄ」で示す）によって開口部に移動するにつれて、インサート１２０が軸線方向に（すなわち、移動方向に合わせて前後に）移動する。この例においても、係合運動は、インサートが開口部壁に最初に係合した後、すなわち、インサートとワークピースとが結合されるまで、短い期間継続することが好ましい。

あるいは、別の実施形態では、揺動運動は、好ましくは、インサートがワークピースに対して直線的に、例えば、任意の適切な方向に移動する、インサートの直線運動である。揺動運動は、代わりに、任意の適切なパターン、例えば円弧または部分的な楕円で動いてもよい。

別の代替実施形態では、係合運動は、好ましくは、ワークピース１１０に対するインサート１２０の回転であり、例えば、インサート１２０の軸線「Ｘ」を中心とする回転である（図３Ａ）。あるいは、係合運動は、ワークピースに対する振動運動であってもよい。

例えば図３Ｄから分かるように、一実施形態では、インサート１２０は、好ましくは、図３Ｄの矢印「Ｙ」によって示されるように、インサート１２０が開口部１１２に沿って長手方向に移動する係合運動を行う。矢印「Ｙ」は、長手方向の揺動運動を示すために両頭になっている。この例では、移動運動の方向は、係合運動の前後方向に直交している（またはほぼ直交している）。

一実施形態では、開口部壁面１１８は平面であることが好ましく、インサート係合面１２２も平面であることが好ましい（図３Ｇ）。開口部壁係合面１１８およびインサート係合壁面１２２は、好ましくは、インサート１２０が開口部１１２に少なくとも部分的に挿入されたときに互いに係合するように形成される。好ましくは、インサート係合面１２２および開口部壁面１１８は、面のそれぞれの領域が実質的に互いに係合可能であるように、インサート１２０を開口１１２内に少なくとも部分的に配置するために互いに協働するように形成される。

図２Ａ、３Ａ、３Ｅ、３Ｆおよび３Ｇに示すように、移動運動は、開口部１１２への所定の直線方向であることが好ましい。例として、移動運動の方向は、図２Ａ、３Ａ、３Ｅ、３Ｆおよび３Ｇにおいて矢印「Ｄ」によって示される。好ましくは、開口部壁面１１８は、移動運動の所定の直線方向に対して所定の角度θに位置する（図３Ｇ）。所定の角度は、任意の適切な角度であってもよい。例えば、図３Ｇでは、インサートの移動運動の方向に対して開口部壁面１１８によって画定される角度θは、約１５°である。

図２Ａ～２Ｃにおいて、開口部壁面１１８は、開口部壁面１１８と係合するインサート係合面１２２とほぼ平行であることが好ましいことを当業者であれば理解するであろう。図２Ａ～２Ｄに示す実施形態では、インサート１２０は、好ましくは、開口部１１２よりもわずかに広い。すなわち、図２Ａに示すインサート１２０の幅「Ｗ_１」は、表面が熱間加工温度に加熱されるとき、開口部１１２の幅「Ｗ_２」よりもわずかに広いことが好ましい。

例えば図２Ｂから分かるように、一実施形態では、１つまたは複数のクランプ１３２Ａ、１３２Ｂは、好ましくは、ワークピース１１０に内向きの圧力（矢印「Ｅ_１」、「Ｅ_２」によって概略的に表される）を加えて、ワークピース１１０の形状を維持し、かつ、ワークピースを静止状態に保持する。

図２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、３Ｆおよび３Ｇから分かるように、移動運動は、開口部１１２への所定の直線方向であることが好ましい。図２Ｂ、３Ｂ、３Ｆ、および３Ｇに示すように、インサート１２０の移動運動は、例えば、内向き（矢印「Ｄ」によって示されるように）、または外向き（矢印「Ｆ」によって示されるように）であってもよい。

インサート１２０が少なくとも部分的に開口部１１２内に配置され、インサートがワークピースと結合すると、その１つまたは複数の部分１３４が、インサート１２０が結合したワークピースの開口部壁面（複数可）１１８を越えて延在することができる（図２Ｃ）。この状況では、部分１３４は、任意の適切な手段を使用して切り取られるか、または別の方法で除去されてもよい。

インサート係合面１２２と開口部壁面１１８との係合中に、塑性変形した材料の小部分が、表面１１８、１２２におけるインサートおよび／またはワークピースの露出部分に沿って、インサートおよび／またはワークピースから押し出されてもよい。結合または融着されたインサートとワークピースが満たす必要がある仕様によっては、一度冷却された押出材を除去する必要がある。ただし、実際には、このような除去は困難であり、時間がかかる。

当業者であれば、インサート１２０が任意の適切な構成を有していてもよいことを理解するであろう。図３Ｃに示す一実施形態では、インサート１２０は、好ましくは、その内端１３６と外端１３８との間に延在し、インサート１２０はまた、好ましくは、内端１３６および外端１３８のうちの１つまたは複数において、インサート係合面１２２の近位に配置された１つまたは複数の面取りされたインサート面１４０を含む。面取りされたインサート面１４０は、好ましくは、インサート１２０とワークピース１１０が結合されると、インサートの内側および／または外側でインサート１２０および／またはワークピース１１０を越えて延びる押出材料の量を最小にするために形成される。

図３Ｃからも分かるように、開口部壁面１１８の各々は、好ましくは、内端１４２と外端１４４との間に延在する。ワークピース１１０は、内端１４２および外端１４４のうちの１つまたは複数において、開口部壁面（複数可）１１８の近位に位置する１つまたは複数の面取りされたワークピース面１４６を含むことが好ましい。面取りされたワークピース面１４６は、好ましくは、インサートの内側および／または外側でインサート１２０および／またはワークピース１１０を越えて延びる押出材料の量を最小にするために形成される。

面取りされた表面１４０、１４６は、インサートがワークピースと係合するときに絞り出される塑性変形した材料が入ることができる空間を画定し、そのような材料がチューブワークピースの内部に押し出されないように、あるいはチューブワークピースの外面に押し出されないようにする。

一実施形態では、インサート１２０は、チューブワークピースの内部に突出する押出材料の量を最小にするために、内端１３６に形成された１つまたは複数のノッチ１４８を含むことが好ましい。

ワークピース１１０は、それぞれの金属からなる２つ以上の層を含むことができる。例えば、図２Ｄおよび３Ｉに示すように、ワークピース１１０は、第１の金属の第１の層１８０と、第２の金属の第２の層１８２とを含むことができる。ワークピース１１０を形成するために、層１８０、１８２は、任意の適切な方法を使用して一緒に融着されてもよい。

ワークピース１１０がそれぞれの金属からなる２つ以上の層を含む場合、インサート１２０は、層１８０、１８２とそれぞれ融着または結合する層１８４、１８６も含むことが好ましい。インサート１２０が少なくとも部分的に開口部に配置されると、層１８４、１８６はそれぞれ層１８０、１８２と金属結合可能である（図２Ｅ、３Ｊ）。例えば、図２Ｄおよび２Ｅ、ならびに図３Ｉおよび３Ｊに示すように、一実施形態では、インサート１２０は、それぞれ鋼および銅からなる層１８４、１８６を含むことが好ましい。また、層１８４、１８６は、インサート１２０が開口部１１２内に少なくとも部分的に配置されたときに、層１８４、１８６が、ワークピース１１０のそれぞれ鋼および銅からなる対応する層１８０、１８２と実質的に位置合わせされるように形成されることが好ましい。

加熱要素１２４’、１２６’を使用して、開口部壁面１１８およびインサート係合面１２２をそれぞれ加熱することが好ましい。加熱要素１２４’は、好ましくは、第１および第２の層１８０、１８２をそれぞれ加熱するための第１および第２の部分１８９、１９０を含む。また、加熱要素１２６’は、インサート１２０の層１８４、１８６をそれぞれ加熱するための第１および第２の部分１９１、１９２を含むことが好ましい。

図４Ａ～４Ｃに示す別の実施形態では、本発明の方法は、チューブ２５０を金属製のワークピース２１０に少なくとも部分的に取り付けて、チューブ２５０をワークピース２１０の１つまたは複数の開口部２１２と少なくとも部分的に位置合わせするためのものである。チューブ２５０もまた、ワークピース２１０の金属と結合可能な金属（すなわち、好ましくは同じ金属）から作られる。開口部２１２は、１つまたは複数の開口部壁面２１８を有する１つまたは複数の開口部壁２１６によって少なくとも部分的に画定される（図４Ｂ）。この方法は、好ましくは、開口部壁面（複数可）２１８と係合するように構成されたチューブ２５０に１つまたは複数のチューブ係合面２５２を形成することを含む。好ましくは、開口部壁面２１８は、第１の非酸化性雰囲気中で、開口部壁面２１８が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱される。また、チューブ係合面２５２は、第２の非酸化性雰囲気内で、チューブ係合面２５２が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱されることが好ましい。次に、チューブ２５０は、開口部壁面２１８に対してチューブ係合面２５２を移動させるために、係合運動を行うことが好ましい。

図を簡略化するために、加熱要素およびクランプを図４Ａ～５Ｂから省略している。
チューブ２５０が係合運動を行う間、ならびにチューブ係合面２５２および開口部壁面２１８が熱間加工温度にある間、チューブ２５０もまた移動運動を行って、チューブ２５０を少なくとも部分的に開口部２５０へ移動させることが好ましく、これによって、チューブが係合運動を行う間、チューブ係合面２５２が開口部壁面２１８と係合する。これによって、上述のように、チューブ２５０とワークピース２１０との間に少なくとも部分的に金属結合を形成するために、開口部壁面２１８およびチューブ係合面２５２が互いに係合する際に、開口部壁面２１８が塑性変形し、チューブ係合面２５２も塑性変形する。最後に、チューブ２５０とワークピース２１０を冷却して、チューブ２５０とワークピース２１０を一体に硬化させる。

図４Ａ～４Ｃから分かるように、ワークピース２１０は、例えば、鋼などの金属の平らなシートであってもよい。図４Ｂは、係合する直前のチューブ２５０およびワークピース２１０を示している。本発明の方法を実施するために必要な加熱要素および他の要素（例えば、クランプ）は、図を明瞭にするために図４Ｂにおいて省略している。

係合運動は、例えば、図４Ａの矢印「２Ｙ_１」および「２Ｙ_２」で示すように、チューブ２５０の軸線「２Ｘ」を中心とするチューブ２５０の反復または揺動回転運動であってもよい。移動運動は、図４Ｂの矢印「２Ｄ」で示す方向である。移動運動は、軸線「２Ｘ」と同軸であることが好ましい。

図４Ｂにおいて、一実施形態では、チューブ係合面２５２は好ましくは平面であり、移動運動の方向に対して選択された角度で配置される。また、開口部壁面２１８も好ましくは平面であり、移動運動の方向に対して選択された角度で配置される。

上述のように、チューブ２５０は、係合運動を行いながら、同時に矢印「２Ｄ」で示す方向に移動してチューブ係合面２５２を開口部壁面２１８に係合させる。好ましくは、チューブ係合面２５２が最初に開口部壁面２１８と係合した後、チューブ２５０は係合運動に従ってなおも移動している。方法のその時点で、チューブ２５０は、矢印「２Ｄ」によって示される方向にワークピース２１０に対して押され続ける一方で、係合運動を行う。これによって、チューブ係合面２５２および開口部壁面２１８が塑性変形し、上述のように、チューブ２５０がワークピース２１０と融着する。

チューブ２５０とワークピース２１０は初期係合後に急速に冷却され、チューブ２５０とワークピース２１０が急速に結合するため、初期係合後まもなく係合運動が停止してそれ以上の係合運動が防止される。

図５Ａおよび５Ｂは、ワークピース３１０と結合されているチューブ３５０を示している。チューブ３５０は、その軸線「３Ｘ」を画定する。チューブ３５０は開口部３１２と整列している。図５Ａでは、チューブ係合面３５２および開口部壁面３１８が係合前であることが分かる。本発明の方法を実施するために必要な加熱要素および他の要素（例えば、クランプ）は、分かりやすくするために図５Ａから省略されている。チューブ３５０は、チューブ係合面３５２および開口部壁面３１８の両方が非酸化性雰囲気内で熱間加工温度まで加熱されている間に係合運動を行う。係合運動は、例えば、チューブ３５０の軸線「３Ｘ」を中心とした揺動回転運動であってもよい。次いで、チューブ３５０は、移動運動方向（矢印「３Ｄ」によって示される）に移動されるが、依然として係合運動を行っているいる。

チューブ係合面３５２および開口部壁面３１８は、係合するとその直後に塑性変形して、チューブ３５０とワークピース３１０との間に金属結合を形成する。
ワークピース３１０は、例えば、マニホルドの本体であってもよく、チューブ３５０は、その本体に固定された複数のチューブ（図示せず）のうちの１つであって、マニホルドを形成するものであってもよい。

図６Ａ～６Ｈに示す別の代替実施形態では、本発明の方法は、欠陥領域４１１を含むワークピース４１０を修復するためのものである（図６Ａ）。好ましくは、本方法は、欠陥領域４１１を含むワークピース４１０の部分４５４を除去して、ワークピース４１０の残りの部分４５６に開口部４１２を提供することを含む。開口部４１２は、ワークピース４１０の残りの部分４５６に１つまたは複数の開口部壁面４１８（図６Ｄ、６Ｅ）を有する１つまたは複数の開口部壁４１６によって画定される。一実施形態では、開口部壁面４１８は、部分的に、第１のインサート４５８の表面と係合するために選択された角度で形成されてもよい。

好ましくは、第１のインサート４５８は、ワークピース４１０の金属と金属結合可能な第１のインサート材料を有するように提供される。第１のインサート４５８は、図６Ｃに示すように、開口部４１２の少なくとも一部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されることが好ましい。第１のインサート４５８は、開口部壁面４１８と係合するように形成された１つまたは複数の第１のインサート係合面４５２を有する（図６Ｄ）。好ましくは、開口部壁面４１８は、第１の非酸化性雰囲気中で、開口部壁面４１８が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱される。また、第１のインサート係合面４５２は、第１のインサート係合面４５２が塑性変形可能となる熱間加工温度まで、第２の非酸化雰囲気中で加熱されることが好ましい。

欠陥領域５１１は、欠陥があるか、または損傷しているか、あるいはその欠陥領域を交換しなければならないように何らかの方法で変更されている。例えば、欠陥領域は、経年劣化により腐食または弱体化したワークピースの一部や、使用により生じたピットやクラックを含むワークピースの一部などである。あるいは、欠陥領域は、ワークピースが製造されたときに形成された欠陥を含む。

なお、図６Ａ～６Ｈでは、分かりやすくするために、本方法に必要な加熱要素およびクランプ、ならびに他の要素を省略している。
第１のインサート４５８は、好ましくは、第１の係合運動を行って、第１のインサート係合面４５２を開口部壁面４１８に対して移動させる。第１のインサート４５８が第１の係合運動を行っている間、および第１のインサート係合面４５２および開口部壁面４１８の両方が熱間加工温度にある間、第１のインサート４５８は、第１のインサート４５８を開口４１２内に少なくとも部分的に移動させるために第１の移動運動も行うことが好ましく、第１のインサート４５８が係合運動を行っている間に第１のインサート係合面４５２を開口部壁面４１８に係合させて、開口部壁面４１８と第１のインサート係合面４５２が互いに係合する際に塑性変形させて、第１のインサート４５８とワークピース４１０の残りの部分４５６との間に金属結合を少なくとも部分的に形成する。

図６Ｄは、第１のインサート４５８が開口部４１２内に位置し、残りの部分４５６と結合されていることを示している。第１の移動運動は、図６Ｄに矢印「４Ｄ_１」で示す方向である。

最後に、第１のインサート４５８およびワークピース４１０の残りの部分４５６を冷却して、金属結合された第１のインサート４５８およびワークピース４５６の残りの部分を含む部分的に修復されたワークピース４６０（図６Ｇ）を提供する（図６Ｃ～６Ｆ）。

図６Ｃ～６Ｆから分かるように、第１のインサート４５８が開口部４１２を完全に塞がないことが好ましい。図６Ｃに示すように、部分的に修復されたワークピース４６０は、開口部「Ｊ_１、Ｊ_２」を含み、これらの開口部は、第１のインサート４５８とワークピースの残りの部分４５６とが融着、すなわち、上述のように金属的に結合された後に塞がれていない開口部４１２の一部である。

第１のインサート係合面４５２および開口部壁面４１８が係合して塑性変形すると、係合面４５２、４１８の間から何らかの材料が押し出されることがある。例えば、図６Ｆは、押し出された材料が開口部「Ｊ_１」に位置していることを示している。便宜上、押し出された材料は、参照文字「Ｋ_１、Ｋ_２」で識別する。押し出された材料は、第１のインサート係合面（複数可）４５２と開口部壁面（複数可）４１８とが接する任意の点（複数可）で押し出し可能である。押し出された材料は、例えば部分「Ｊ_１」、「Ｊ_２」などの近くの空隙に押し出される傾向があると考えられる。

好ましくは、ワークピースの損傷領域４１１の修復を完了するために、開口部４１２の部分「Ｊ_１、Ｊ_２」は、後述するように充填される。しかしながら、加えて、損傷領域４１１の修復を完了するために、押し出された材料「Ｋ_１」、「Ｋ_２」は除去することが好ましい。

これを達成するために、１つまたは複数の補助開口部４６２が、部分的に修復されたワークピース４６０に形成されることが好ましい（図６Ｇ）。図６Ｇから分かるように、一実施形態では、２つの補助開口部４６２、すなわち、各補助開口部が初期開口部４１２の部分「Ｊ_１」、「Ｊ_２」を取り囲むことが好ましい。各補助開口部４６２は、好ましくは、少なくとも部分的に第１のインサート４５８に位置し、かつ少なくとも部分的にワークピース４１０の残りの部分４５６であった部分に位置する１つまたは複数の補助開口部壁４６４によって画定される。補助開口部壁４６４は、１つまたは複数の補助開口部壁面４６６を有する（図６Ｈ）。

ワークピースの金属および第１のインサートと金属結合可能な第２のインサート材料を含む１つまたは複数の第２のインサート４６８が提供されることも好ましい（図６Ｈ）。第２のインサート４６８は、好ましくは、補助開口部４６２に少なくとも部分的に嵌合するように形成される。第２のインサート４６８は、補助開口部壁面（複数可）４６６と係合するように形成された１つまたは複数の第２のインサート係合面４７０（複数可）（図６Ｈ）を含むことが好ましい。

好ましくは、補助開口部壁面４６６は、補助開口部壁面４６６が塑性変形可能である熱間加工温度まで、非酸化性雰囲気中で加熱される。同様に、第２のインサート係合面４７０は、非酸化性雰囲気中で、第２のインサート係合面４７０が塑性変形可能な熱間加工温度まで加熱されることが好ましい。

好ましくは、第２のインサート４６８は、補助開口部壁面４６６に対して第２のインサート係合面４７０を移動させるために、第２の係合運動を行う。第２のインサート４６８が第２の係合運動を行っている間、および第２のインサート係合面４７０および補助開口部壁面４６６が熱間加工温度にある間に、さらに好ましくは第２のインサート４６８も第２の移動運動を行って、第２のインサート係合面４７０を補助開口部壁面４６６と係合させるように意図された補助開口内に少なくとも部分的に移動し、補助開口部壁面４６６および第２のインサート係合面４７０が互いに係合する際に塑性変形を生じさせて、第２のインサート４６８と部分修復したワークピース４６０との間に少なくとも部分的に金属結合を生じさせる。

図６Ｈは、第２のインサート４６８の１つが、補助開口部４６２の１つに配置されて、部分的に修復されたワークピース４６０と結合されていることを示している。第２の移動運動は、矢印「４Ｄ_２」によって図６Ｈに示される方向である。

第２のインサート４６８および部分的に修復されたワークピース４６０を冷却して、第２のインサート４６８および部分的に修復されたワークピース４６０を含む修復されたワークピース４７２（図６Ｈ）を形成することも好ましい。

図６Ｇおよび６Ｈに示す例では、２つの補助開口部４６２があり、２つの第２のインサート４６８が少なくとも部分的に２つの補助開口部４６２にそれぞれ配置されている。図６Ｈから分かるように、第２のインサート４６８は補助開口部４６２を塞ぐことが好ましく、部分的に修復されたワークピース４６０と金属的に結合される。したがって、第２のインサート４６８が補助開口部４６２に入ると、ワークピース４１０は修復され、そして再び使用できるようになる。

前述のことから、図６Ａ～６Ｈに示す本発明の方法の実施形態は、修復されたワークピース４７２をもたらし、修復されたワークピース４７２に熱影響部を生じさせることなく、損傷領域４１１が取り替えられたことが分かる。

補助開口部４６２の数、大きさおよび形状は、任意の適切な数、大きさおよび形状であってもよい。第１および第２のインサート４５８、４６８も、任意の適切な構成を有することができる。

例えば、一実施形態では、補助開口部４６２は、平面図において円形であることが好ましい。また、第２のインサート４６８は直円錐体であることが好ましい。好ましくは、第２インサート４６８は円錐台形である（図６Ｈ）。係合運動は、第２のインサート４６８の回転運動であってもよい。

分かりやすくするために、加熱要素およびクランプは図６Ａ～６Ｈから省略されている。
また、第１のインサートおよび第２のインサートの移動運動は、関連する要素がこれに対応するように形成されている場合、代替的に、パイプまたはチューブワークピースの内部からその外部に向けて行われてもよい。

当業者であれば、そのような方法（および本明細書に記載の本発明の方法の他の実施形態）は、例えば、ワークピース４１０を動かすことができない、または少なくとも都合よく動かすことができない、現場において利用できることを理解するであろう。

図６Ａ～６Ｈに示す本発明の方法の実施形態では、第１のインサート４５８は、ワークピース４１０の開口部４１２をほぼ塞ぐ。しかしながら、当業者であれば、開口部４１２が比較的長い場合、第１のインサート４５８の適切な係合運動を維持することは、すなわち、第１のインサート４５８の長さが原因で、実用的ではない場合があることを理解するであろう。例えば、比較的厚い圧延金属で作られた大きなパイプ（例えば、図１Ａに示す従来技術の例など）は、数フィートの長さであり、対応する長い開口部１２を有する。また、充填される開口部が一般的に真っ直ぐではない（すなわち、非線形である）場合、開口部の大部分を塞ぐために単一の第１のインサートを利用することが実現可能ではないかもしれない。これらの状況に対処することを意図した本発明の方法の実施形態が、図７Ａ～７Ｆに開示されている。

図７Ａ～７Ｆに示す本発明の方法の実施形態は、ワークピースを完成または仕上げるため、あるいは損傷または磨耗したワークピースを修復するために利用できる。
部分的に修正されたワークピース５６０を図７Ａに示す。ワークピースの本体部分５５６を示しており、本体部分は、本体部分５５６の開口部を画定するワークピースの部分である。

図７Ａに示すように、ワークピース５６０の元の開口部は、開口部「Ｌ_１」によって互いに離間された左右の第１のインサート５５８、５５９によって部分的に塞がれている。部分的に修正されたワークピース５６０は、本体部分５５６と、左右の第１のインサート５５８、５５９を含む。左右の第１のインサート５５８、５５９はまた、それぞれの端部に開口部「Ｌ_２」、「Ｌ_３」を画定する。開口部「Ｌ_１」、「Ｌ_２」、および「Ｌ_３」は、左右の第１のインサート５５８、５５９が本体部分５５６（図７Ａ～７Ｃ）に結合された後、塞がれないままのワークピースの元の開口部の一部である。

左右の第１のインサート５５８、５５９は、上述の本発明の方法の実施形態、例えば、第１のインサート４５８を残りの部分４５６に結合することに関連して用いられる方法（図６Ｃ～６Ｅ）などを使用して、本体部分５５６に結合される。当業者であれは、左右の第１のインサート５５８、５５９が本体部分５５６と同時に結合される必要がないことを理解するであろう。スペースの制約により、第１のインサートの一方を本体部分５５６に結合し、次に第１のインサートの他方を本体部分５５６に結合することが実際には好ましいと思われる。

左右の第１のインサート５５８、５５９を本体部分５５６に結合するために必要な加熱要素および他の要素は、分かりやすくするために図７Ａ～７Ｃから省略されている。
一部の押し出された材料（図示せず）が開口部「Ｌ_１」～「Ｌ_３」に押し出されてもよい。

また、図を簡略化するために、第１のインサートは２つしか示していない。当業者であれば、（特に）充填される開口部の全長に応じて、その間に対応する数の開口部を有する任意の適切な数の第１のインサートが存在し得ることを理解するであろう。

開口部「Ｌ_１」～「Ｌ_３」を充填し、その中の押し出された材料を除去するために、補助開口部５６１、５６２、５６３が部分的に修正されたワークピース５６０に形成されることが好ましい（図７Ｄ）。補助開口部５６１、５６２、５６３は、任意の適切な方法で形成することができる。図７Ｄから分かるように、補助開口部５６１が形成されると、開口部「Ｌ_２」を取り囲むことが好ましい。他の補助開口部５６２、５６３は、開口部「Ｌ_１」および「Ｌ_３」をそれぞれ取り囲むことが好ましい。

好ましくは、第２のインサート５６８は、本体部分５５６の金属、および左右の第１のインサート５５８、５５９の金属と結合可能な第２のインサート材料を含む。第２のインサート５６８は、補助開口部５６１、５６２、５６３のそれぞれに嵌合するように形成されることが好ましい。分かりやすくするために、図７Ｄは、第２のインサート５６８の１つが補助開口部５６１に位置するように示している。

補助開口部５６１、５６２、５６３の各々は、好ましくは、補助開口部壁面５６６によって少なくとも部分的に画定される（図７Ｅ）。また、第２のインサート５６８の各々は、好ましくは、補助開口部５６１、５６２、５６３のうちの１つの補助開口部壁面５６６と係合するように形成された１つまたは複数のインサート係合面５７０（図７Ｅ）によって部分的に画定される。

好ましくは、補助開口部壁面５６６の各々は、補助開口部壁面５６６が塑性変形可能である熱間加工温度まで、非酸化性雰囲気中で加熱される。同様に、各第２のインサート５６８の第２のインサート係合面５７０は、非酸化雰囲気中で、第２のインサート係合面５７０が塑性変形可能な熱間加工温度まで加熱されることが好ましい。

好ましくは、第２のインサート５６８は第２の係合運動を行って、第２のインサート係合面５７０を、第２のインサート５６８が係合するように位置決めされた補助開口部壁面５６６に対して移動させる。第２のインサート５６８が第２の係合運動を行っている間、および第２のインサート係合面５７０および補助開口部壁面５６６が熱間加工温度にある間に、さらに好ましくは第２のインサート５６８も第２の移動運動を行って、第２のインサート係合面５７０を補助開口部壁面５６６と係合させるように意図された補助開口内に少なくとも部分的に移動し、補助開口部壁面５６６および第２のインサート係合面５７０が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、第２のインサート５６８と部分修復したワークピース５６０との間に少なくとも部分的に金属結合を形成する。

図７Ｄおよび７Ｅは、第２のインサート５６８の１つが補助開口部５６１の１つに位置するとともに、部分的に修正されたワークピース５６０と結合されていることを示している。第２の移動運動は、矢印「５Ｄ_２」によって図７Ｅに示される方向である。

また、第２のインサート５６８および部分的に修正されたワークピース５６０を冷却して、第２のインサート５６８（すなわち、１つの第２のインサート５６８がそれぞれ補助開口５６１、５６２、５６３のそれぞれに位置している）および部分的に修正されたワークピース５６０を含む修正されたワークピース５７２（図７Ｆ）を形成することも好ましい。

図７Ｄ、７Ｅおよび７Ｆに示す例では、３つの補助開口部５６１、５６２、５６３があり、３つの第２のインサート５６８が、３つの補助開口部５６１、５６２、５６３にそれぞれ少なくとも部分的に配置される。図７Ｄから分かるように、第２のインサート５６８は補助開口部５６１を塞ぐことが好ましく、部分的に修正されたワークピース５６０と金属的に結合される。したがって、第２のインサート５６８が補助開口部５６１、５６２、５６３に入ると、ワークピースは修正され、かつ利用可能となる。

一実施形態では、各補助開口部は、好ましくは、平面図において円形である。また、第２のインサート５６８は直円錐体であることが好ましい。好ましくは、第２インサート５６８は円錐台形である（図７Ｅ）。係合運動は、第２のインサート５６８の回転運動であってもよい。

補助開口部の数、大きさおよび形状は、任意の適切な数、大きさおよび形状であってもよい。第１および第２のインサート５５８、５５９、５６８も、任意の適切な構成を有することができる。図７Ａ～７Ｆに示す方法の実施形態は、単なる例示である。この方法は、任意の適切な数の第１のインサートを含むことができ、したがって、任意の適切な数の補助開口部および第２のインサートも含むことができる。

当業者であれば、図７Ａ～７Ｆに示す方法の実施形態を利用して、長尺状でも直線的でもないワークピースの開口部を充填することもできることを理解するであろう。例えば、そのような実施形態は、長尺状の開口部の長さに沿って、直線状（すなわち直線的）ではなく、代わりに非直線的である長尺状の開口部を充填するために利用することができる。これは、非線形開口部を一連のより小さな線形部分に分割することによって達成でき、各線形部分は、上述のように、１つまたは複数の第１のインサートおよび１つまたは複数の第２のインサートで充填される。

前述のことから、図７Ａ～７Ｆに示す本発明の方法の実施形態は、修正されたワークピース５７２をもたらし、修正されたワークピース５７２に熱影響部を生じさせることなく、損傷領域４１１が取り替えられたことが分かる。

本発明の方法を実施するために必要な加熱要素および他の要素（例えば、クランプ）は、分かりやすくするために図７Ａ～７Ｆから省略されている。
また、第１のインサートおよび第２のインサートの移動運動は、関連する要素がこれに対応するように形成されている場合、代替的に、パイプまたはチューブワークピースの内部からその外部に向けて行われてもよい。

当業者であれば、そのような方法（および本明細書に記載の本発明の方法の他の実施形態）は、例えば、ワークピースを動かすことができない、または少なくとも都合よく動かすことができない、現場において利用できることを理解するであろう。

当業者であれば、本発明が多くの形態をとることができ、そのような形態が請求された本発明の範囲内にあることを理解するであろう。特許請求の範囲は、実施例に記載された好ましい実施形態によって限定されるべきではなく、全体として説明と一致する最も広い解釈が与えられるべきである。

Claims (20)

1. 金属製のワークピースの少なくとも１つの開口部を少なくとも部分的に充填する方法であって、少なくとも１つの開口部は、少なくとも１つの開口部壁面を有する少なくとも１つの開口部壁によって少なくとも部分的に画定されており、方法は、
   （ａ）金属と金属結合可能なインサート材料を含むインサートを提供するステップであって、インサートは、前記少なくとも１つの開口部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されるとともに、少なくとも１つの開口部壁面と係合するように形成された少なくとも１つのインサート係合面を有する、ステップと、
   （ｂ）前記少なくとも１つの開口部壁面を第１の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
   （ｃ）前記少なくとも１つのインサート係合面を第２の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つのインサート係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
   （ｄ）インサートに係合運動を行わせて、前記少なくとも１つのインサート係合面を前記少なくとも１つの開口部壁面に対して移動させるステップと、
   （ｅ）インサートが係合運動を行っている間、および前記少なくとも１つのインサート係合面および前記少なくとも１つの開口部壁面が熱間加工温度にある間に、インサートに移動運動を行わせるステップであって、インサートを少なくとも部分的に前記少なくとも１つの開口部内に移動させて、インサートが係合運動を行っている間、前記少なくとも１つのインサート係合面を前記少なくとも１つの開口部壁面と係合させて、該少なくとも１つの開口部壁面および該少なくとも１つのインサート係合面が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、少なくとも部分的にインサートと前記ワークピースとの金属結合を形成する、ステップと、
   （ｆ）インサートと前記ワークピースを冷却して、インサートと該ワークピースを一体に硬化させるステップと、を含む方法。
2. 前記少なくとも１つの開口部壁面が均一に熱間加工温度に加熱され、および前記少なくとも１つの開口部壁が、前記少なくとも１つの開口部壁の少なくとも１つの開口部壁面から第１の距離まで均一に熱間加工温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも１つのインサート係合面が均一に熱間加工温度に加熱され、および少なくとも１つのインサートが、該少なくとも１つのインサートの少なくとも１つのインサート係合面から第２の距離まで均一に熱間加工温度に加熱される、請求項１に記載の方法。
4. 係合運動が前記ワークピースに対する揺動運動である、請求項１に記載の方法。
5. 揺動運動が、インサートが前記ワークピースに対して移動するインサートの直線運動である、請求項４に記載の方法。
6. 係合運動が、インサートの軸線を中心とした、前記ワークピースに対するインサートの回転である、請求項１に記載の方法。
7. 係合運動が前記ワークピースに対する振動運動である、請求項１に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの開口部壁面が平面であり、前記少なくとも１つのインサート係合面が平面である、請求項１に記載の方法。
9. 移動運動が前記少なくとも１つの開口部への所定の直線方向であり、前記少なくとも１つの開口部壁面がその所定の直線方向に対して所定の角度で配置される、請求項８に記載の方法。
10. 移動運動が、前記少なくとも１つの開口部への所定の直線方向である、請求項１に記載の方法。
11. インサートがその内端と外端との間に延在しており、
    該インサートが、前記内端および外端のうちの１つまたは複数において、前記少なくとも１つのインサート係合面の近位に配置された少なくとも１つの面取りされたインサート面を有している、請求項１に記載の方法。
12. 前記少なくとも１つの開口部壁面が内端と外端との間に延在しており、
    前記ワークピースが、前記内端および外端のうちの１つまたは複数において、前記少なくとも１つの開口部壁面の近位に配置された少なくとも１つの面取りされたワークピース面を有している、請求項１１に記載の方法。
13. 金属製のワークピースの少なくとも１つ開口部を少なくとも部分的に充填するシステムであって、少なくとも１つの開口部が、少なくとも１つの開口部壁面を有する少なくとも１つの開口部壁によって少なくとも部分的に画定されており、システムは、
    前記ワークピースを静止状態に保持するための、少なくとも１つのクランプサブアセンブリと、
    金属と結合可能なインサート材料を含むインサートであって、少なくとも１つの開口部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されるとともに、前記少なくとも１つの開口部壁面と係合するように形成された少なくとも１つのインサート係合面を有しているインサートと、
    前記少なくとも１つの開口部壁面を第１の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するための少なくとも１つの第１の加熱要素と、
    前記少なくとも１つのインサート係合面を第２の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つのインサート係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するための少なくとも１つの第２の加熱要素と、
    インサート移動サブアセンブリであって、（ｉ）前記少なくとも１つのインサート係合面が前記少なくとも１つの開口部壁面に対して移動する係合運動と、（ｉｉ）インサートが少なくとも部分的に前記少なくとも１つの開口部内に移動する移動運動と、を同時にインサートに行わせて、前記少なくとも１つの係合面および前記少なくとも１つの開口部壁面が互いに係合する際に塑性変形させて、前記インサートとワークピースとの金属結合を行うための、インサート移動サブアセンブリと、を備えており、
    前記少なくとも１つの開口部壁が前記少なくとも１つの開口部壁面から前記少なくとも１つの開口部壁の少なくとも第１の距離まで熱間加工温度に加熱され、かつ前記少なくとも１つのインサート係合面が該少なくとも１つのインサート係合面からインサートの少なくとも第２の距離まで熱間加工温度に加熱されると、前記少なくとも１つの第１の加熱要素および前記少なくとも１つの第２の加熱要素が除去可能となり、
    システムが、前記少なくとも１つのインサート係合面および少なくとも１つの開口部壁面が互いに係合して塑性変形した後、前記インサートおよびワークピースを冷却して、該インサートとワークピースを金属結合させるように構成されている、システム。
14. チューブを金属製のワークピースに少なくとも部分的に取り付けて、チューブを前記ワークピースの少なくとも１つの開口部と少なくとも部分的に位置合わせする方法であって、前記少なくとも１つの開口部は、少なくとも１つの開口部壁面を有する少なくとも１つの開口部壁によって少なくとも部分的に画定されており、方法は、
    （ａ）前記少なくとも１つの開口部壁面と係合するように構成されている少なくとも１つのチューブ係合面をチューブ上に形成するステップと、
    （ｂ）前記少なくとも１つの開口部壁面を第１の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｃ）前記少なくとも１つのチューブ係合面を第２の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つのチューブ係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｄ）チューブに係合運動を行わせて、前記少なくとも１つのチューブ係合面を少なくとも１つの開口部壁面に対して移動させるステップと、
    （ｅ）チューブが係合運動を行っている間、および前記少なくとも１つのチューブ係合面および前記少なくとも１つの開口部壁面が熱間加工温度にある間に、チューブに移動運動を行わせるステップであって、チューブを少なくとも部分的に前記少なくとも１つの開口部内に移動させて、チューブが係合運動を行っている間に、前記少なくとも１つのチューブ係合面を前記少なくとも１つの開口壁面と係合させて、該少なくとも１つの開口部壁面および該少なくとも１つのチューブ係合面が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、少なくとも部分的にチューブとワークピースとの金属結合を形成する、ステップと、
    （ｆ）チューブとワークピースを冷却して、チューブとワークピースを一体に硬化させるステップと、を含む方法。
15. 欠陥領域を含むワークピースを修復する方法であって、
    （ａ）欠陥領域を含むワークピースの一部を除去してワークピースの残りの部分に開口部を提供するステップであって、開口部はワークピースの残りの部分に少なくとも１つの開口部壁面を有する少なくとも１つの開口部壁によって画定されている、ステップと、
    （ｂ）金属と金属結合可能な第１のインサート材料を含む第１のインサートを提供するステップであって、第１のインサートは、前記少なくとも１つの開口部の少なくとも一部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されるとともに、前記少なくとも１つの開口壁面と係合するように形成された少なくとも１つの第１のインサート係合面を有している、ステップと、
    （ｃ）前記少なくとも１つの開口部壁面を第１の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｄ）前記少なくとも１つの第１のインサート係合面を第２の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの第１のインサート係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｅ）第１のインサートに第１の係合運動を行わせて、前記少なくとも１つの第１のインサート係合面を少なくとも１つの開口部壁面に対して移動させるステップと、
    （ｆ）第１のインサートが第１の係合運動を行っている間、および前記少なくとも１つの第１のインサート係合面および前記少なくとも１つの開口部壁面が熱間加工温度にある間に、第１のインサートに第１の移動運動を行わせるステップであって、第１のインサートを少なくとも部分的に前記少なくとも１つの開口部内に移動させて、第１のインサートが前記係合運動を行っている間、前記少なくとも１つの第１のインサート係合面を前記少なくとも１つの開口壁面と係合させて、該少なくとも１つの開口部壁面および該少なくとも１つの第１のインサート係合面が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、少なくとも部分的に第１のインサートとワークピースの残りの部分との金属結合を形成する、ステップと、
    （ｇ）第１のインサートとワークピースの残りの部分とを冷却して、金属結合された前記第１のインサートとワークピースの残りの部分とを含む部分的に修復されたワークピースを提供するステップ、とを含む方法。
16. さらに、
    （ｈ）前記部分的に修復されたワークピースに少なくとも１つの補助開口部を形成するステップであって、前記少なくとも１つの補助開口部は、少なくとも部分的に第１のインサートに位置する少なくとも１つの補助開口部壁によって画定されるとともに、前記ワークピースの残りの部分に少なくとも部分的に位置しており、前記少なくとも１つの補助開口部壁が少なくとも１つの補助開口部壁面を有している、ステップと、
    （ｉ）金属と金属結合可能な第２のインサート材料を含む少なくとも１つの第２のインサートを提供するステップであって、前記少なくとも１つの第２のインサートは、前記少なくとも１つの補助開口部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されるとともに、前記少なくとも１つの補助開口部壁面と係合するように形成された少なくとも１つの第２のインサート係合面を有している、ステップと、
    （ｊ）前記少なくとも１つの補助開口部壁面を非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの補助開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｋ）前記少なくとも１つの第２のインサート係合面を非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの第２のインサート係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｌ）前記少なくとも１つの第２のインサートに第２の係合運動を行わせて、前記少なくとも１つの第２のインサート係合面を前記少なくとも１つの補助開口壁面に対して移動させるステップと、
    （ｍ）前記少なくとも１つの第２のインサートが第２の係合運動を行っている間、および前記少なくとも１つの第２のインサート係合面および前記少なくとも１つの補助開口壁面が熱間加工温度にある間に、前記少なくとも１つの第２のインサートにさらに移動運動を行わせるステップであって、該少なくとも１つの第２のインサートを少なくとも部分的に前記少なくとも１つの補助開口部内に移動させて、前記少なくとも１つの第２のインサート係合面を前記少なくとも１つの補助開口部壁面と係合させて、該少なくとも１つの補助開口部壁面および該少なくとも１つの第２のインサート係合面が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、前記少なくとも１つの第２のインサートと前記部分的に修復されたワークピースとの金属結合を少なくとも部分的に形成する、ステップと、
    （ｎ）前記少なくとも１つの第２のインサートおよび前記部分的に修復されたワークピースを冷却して、該少なくとも１つの第２のインサートおよび該部分的に修復されたワークピースを含む修復されたワークピースを形成するステップと、を含む請求項１５に記載の方法。
17. 前記少なくとも１つの補助開口部が円形である、請求項１６に記載の方法。
18. 前記少なくとも１つの第２のインサートが直円錐体である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つの第２のインサートが円錐台形である、請求項１８に記載の方法。
20. ワークピースの少なくとも１つの開口部を少なくとも部分的に充填する方法であって、ワークピースは少なくとも２つの層を含み、前記少なくとも２つの層の各々が金属を含み、前記少なくとも１つの開口部が少なくとも１つの開口部壁面によって少なくとも部分的に画定されており、方法は、
    （ａ）ワークピースの前記少なくとも２つの層のそれぞれの金属と金属結合可能な少なくとも２つのインサート材料を含むインサートを提供するステップであって、インサートは、前記少なくとも１つの開口部に少なくとも部分的に嵌合するように形成されるとともに、前記少なくとも１つの開口部壁面と係合するように形成された少なくとも１つのインサート係合面を有している、ステップと、
    （ｂ）前記少なくとも１つの開口部壁面を第１の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つの開口部壁面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｃ）前記少なくとも１つのインサート係合面を第２の非酸化性雰囲気中で、該少なくとも１つのインサート係合面が塑性変形可能である熱間加工温度に加熱するステップと、
    （ｄ）インサートに係合運動をさせて、前記少なくとも１つのインサート係合面を前記少なくとも１つの開口部壁面に対して移動させるステップと、
    （ｅ）インサートが係合運動を行っている間、および前記少なくとも１つのインサート係合面および前記少なくとも１つの開口部壁面が熱間加工温度にある間に、インサートに移動運動を行わせるステップであって、インサートを少なくとも部分的に前記少なくとも１つの開口部内に移動させて、インサートが係合運動を行っている間、前記少なくとも１つのインサート係合面を前記少なくとも１つの開口壁面と係合させて、該少なくとも１つの開口部壁面および該少なくとも１つのインサート係合面が互いに係合する際に塑性変形を生じさせ、少なくとも部分的にインサートとワークピースとの金属結合を形成する、ステップと、
    （ｆ）インサートとワークピースを冷却して、インサートとワークピースを一体に硬化させるステップと、を含む方法。

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