JP5502737B2 - Diffusion bonding - Google Patents
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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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
134 112の第1の部分
136 112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
162 160の第1の表面
164 160の第2の表面
166 160の第1の末端部分
168 160の第2の末端部分
170 164の部分
172 タブ
174 104の第1の部分
180 孔
182 孔
200 マンドレル
202 ベース
204 腕状部
205 204の第1の表面
206 204の第2の表面
208 204の弓形の末端部分
210 ピン
220 第1のダイ
222 第2のダイ
230 222の表面
232 220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
Claims (22)
吸引側部材として構成され第2の接合される表面を含む別の第2の部材を用意し、
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の表面を含むマンドレルを用意し、
第1および第2の部材をマンドレル上に配置して、第1の接合される表面および第2の接合される表面が、合致した接合部を形成し、
第1の接合される表面から延在し、第1の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数のタブと、第2の接合される表面から延在し、第2の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数のタブとを接続することにより、第1の部材を第2の部材へ接続し、
接続された第1および第2の部材をマンドレルとともにダイアセンブリ中に配置し、その場合ダイアセンブリは、第1のダイ、第2のダイ、並びに第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み、第1および第2のダイは、第1の熱膨張係数を有する第1の材料から形成され、固締部材は、第2のより低い熱膨張係数を有する第2の材料から形成され、該第1および第2の部材の少なくとも1つは、該第1および第2のダイ並びに該固締部材とは異なる組成を有する材料から形成され、
ダイアセンブリを真空炉中で拡散接合サイクルに置き、
第1および第2の部材間の拡散接合を汚染しそして不利に干渉するガスを炉から排気し、
炉の温度を予定された温度へ上げ、
第1および第2の部材の第1および第2の接合される表面の間の界面に均等な圧力を適用し、均等な圧力を適用する該工程が、可撓性のシート材料から形成されるガスを満たした容器の使用を含み、その場合容器は、第1および第2の部材の1つと第1および第2のダイの1つとの間に配置され、容器内の圧力は、予定された圧力へコントロールされ、そして予定された時間維持され、容器は、第1および第2の接合される表面の間の該拡散接合の該形成中、第1および第2の部材の第1および第2の接合される表面の界面へ均等な負荷をかけ、
炉内の真空レベル、温度および圧力を予定された時間維持して、第1および第2の接合される表面の間の拡散接合を形成させ、
拡散接合された第1および第2の部材を含むダイアセンブリを炉から取り出す
ことを特徴とする第1の部材および第2の部材を含み2つの部材がともに拡散接合される部品を形成する方法。 Preparing a first member configured as a pressure side member and including a first bonded surface;
Prepare another second member configured as a suction side member and including a second surface to be joined,
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 joined surface and the second joined surface form a matched joint;
A plurality of tabs extending from the first bonded surface and spaced from each other along the length of the first member; and a second extended surface extending from the second bonded surface Connecting the first member to the second member by connecting a plurality of tabs spaced apart from each other along the length direction of the member;
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, the clamping members having a second lower coefficient of thermal expansion; Formed from a second material, wherein at least one of the first and second members is formed from a material having a different composition than 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,
The step of applying equal pressure to the interface between the first and second bonded surfaces of the first and second members and applying the equal pressure is formed from a flexible sheet material. Including the use of a gas filled container, in which case the container is placed between one of the first and second members and one of the first and second dies, and the pressure in the container is predetermined Controlled to pressure and maintained for a predetermined period of time, the container is configured so that the first and second of the first and second members during the formation of the diffusion bond between the first and second bonded surfaces. Apply an even load to the interface of the surfaces to be joined,
Maintaining a vacuum level, temperature and pressure in the furnace for a predetermined time to form a diffusion bond between the first and second bonded surfaces;
A die assembly including a diffusion bonded first and second member is removed from the furnace. A method of forming a component including a first member and a second member, wherein the two members are diffusion bonded together.
波形の形態を有する第2の接合される表面を含む第2の部材を用意し、
拡散接合される合致した第1および第2の接合される表面を、表面の間の界面の拡散接合を可能にする予定された条件に調製し、汚れを落とし、
第1の接合される表面から延在し、第1の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数のタブと、第2の接合される表面から延在し、第2の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数のタブとを接続することにより、第1の部材を第2の部材へ接続して、第1および第2の接合される表面を合致した接合部とし、
接続された部材をその中に離脱可能に確保する構成の拡散接合ダイアセンブリを用意し、その場合ダイアセンブリは、第1のダイ、第2のダイ並びに第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み、第1および第2の部材の材料が第1および第2のダイの材料とは異なり、該固締部材の該材料が第1および第2のダイおよび第1および第2の部材とは異なり、第1の材料から形成された第1および第2のダイが第1の熱膨張係数を有し、第2の材料から形成された固締部材は、第1の材料の熱膨張係数より小さい第2の熱膨張係数を有する、
第1および第2の部材の選択された部分並びにダイアセンブリをリリース剤により被覆し、その場合第1および第2の接合される表面を被覆することがなく、
合致した接合部の第1および第2の接合される表面を有する第1および第2の部材をダイアセンブリ中に置き、
該第1の部材と該ダイアセンブリの間、該第2の部材と該ダイアセンブリの間、またはそれらの組み合わせと該ダイアセンブリの間に、可撓性の金属シート材料から形成されるガスを満たした容器を配置し、その場合該ガスを満たした容器は該第1の部材、該第2の部材、またはそれらの組み合わせに、拡散接合過程の間に均等な圧力を適用するように構成され、
ダイアセンブリを拡散接合サイクルのために真空炉中に置き、
第1および第2の部材間の拡散接合を汚染しそして不利に干渉するガスを炉から排気し、
炉の温度を第1の温度へ上げ、
第1の温度を予定された時間維持し、
炉の温度を第1の温度よりも高い第2の温度へ上げ、
第2の温度を予定された時間維持し、
第1の圧力を第2の温度で予定された時間第1および第2の部材の界面に適用し、
適用圧力を第1の圧力よりも高い第2の圧力へ上げ、
第2の圧力を第2の温度で予定された時間第1および第2の部材の界面に適用し、
適用圧力を第1の圧力よりも高い第3の圧力へ下げ、
第3の圧力を第2の温度で予定された時間第1および第2の部材の界面に適用し、
炉の温度を第1の温度より低い第3の温度へ下げ、
拡散接合された第1および第2の部材を含むダイアセンブリを炉から取り出すことからなることを特徴とする拡散接合の方法。 Providing a first member comprising a first bonded surface having a corrugated form;
Providing a second member including a second bonded surface having a corrugated form;
Prepare the matched first and second bonded surfaces to be diffusion bonded to the planned conditions that allow diffusion bonding of the interface between the surfaces, clean,
A plurality of tabs extending from the first bonded surface and spaced from each other along the length of the first member; and a second extended surface extending from the second bonded surface The first member is connected to the second member by connecting a plurality of tabs spaced from each other along the length direction of the member, and the first and second members are joined. Make the joints that match the surface,
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. capable saw including a plurality of fastening members for securing the material of the first and second members is different from the material of the first and second die, of the solid clamping member said material of the first and second Unlike the die 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 fastening member is formed from the second material. Has a second coefficient of thermal expansion that is less than the coefficient of thermal expansion of the first material ,
Covering selected portions of the first and second members and the die assembly with a release agent without covering the first and second bonded surfaces;
Placing first and second members having matched joint first and second joined surfaces in a die assembly;
A gas formed from a flexible metal sheet material is filled between the first member and the die assembly, between the second member and the die assembly, or a combination thereof and the die assembly. A container filled with the gas, wherein the container filled with gas is configured to apply an equal pressure to the first member, the second member, or a combination thereof during the diffusion bonding process;
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 the second temperature for a scheduled 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 from a furnace a die assembly including diffusion bonded first and second members.
第1および第2の部材を離脱可能に保持する構成をもつマンドレル、その場合第1の接合される表面および第2の接合される表面はマンドレル上で合致した接合部を形成し、複数のタブが第1の接合される表面から延在し、第1の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、別の複数のタブが第2の接合される表面から延在し、第2の部材の長さ方向に沿って互いに間隔をおいて配置され、第1の部材の複数のタブと第2の部材の複数のタブとが接続されることにより、第1の部材を第2の部材に接続し、
上方の表面および下方の表面を含む上方のダイ、その場合下方の表面は、マンドレルと係合する構成を有する第1の部分、並びに第1および第2の部材の1つと合致する構成を有する第2の成分を含む、
上方の表面および下方の表面を含む下方のダイ、その場合上方の表面は、マンドレルと係合する構成を有する第1の部分、並びに第1および第2の部材の1つと合致する構成を有する第2の成分を含む、
上方および下方のダイの1つと、第1および第2の部材の第1および第2の接合される表面の1つとの間に少なくとも部分的に配置されるデザインをもつ可撓性の圧力バッグ、
上方のダイを下方のダイへ確保する複数の固締部材、その場合複数の固締部材は、拡散接合サイクルの間上方および下方のダイの膨張を制限する構成を有し、上方および下方のダイは第1の熱膨張係数を有する第1の材料から形成され、固締部材は、第1の熱膨張係数より低い第2の熱膨張係数を有する第2の材料から形成される、
からなることを特徴とする拡散接合ダイアセンブリ。 A diffusion bonding die assembly for diffusion bonding a first member having a non-planar first bonded surface to a second member having a non-planar second bonded surface comprising:
A mandrel configured to releasably hold the first and second members, wherein the first joined surface and the second joined surface form a mating joint on the mandrel, and a plurality of tabs Extending from the first bonded surface, spaced from one another along the length of the first member, and another plurality of tabs extending from the second bonded surface; A plurality of tabs of the first member and a plurality of tabs of the second member are connected to each other along the length direction of the second member, and thereby the first member is Connected to two members,
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 that is at least partially disposed between one of the upper and lower dies and one of the first and second joined 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:
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