JP7250437B2 - 角度付きろう付け継手を有する複合構成要素、クーポンろう付け方法および関連する記憶媒体 - Google Patents
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Description
LD=((2*Z)/tanα)+SD(式1)
Z=壁60の厚さである。場合によっては、角度(α)は、約10度~約60度である。しかし、他の特定の実施形態では、角度(α)は、約10度~約25度である。他の場合には、角度(α)は、約25~35度であり、他の場合には、角度(α)は、約35~45度である。本明細書で述べるように、角度(α)は、これらの特定の金属合金のために設計されており、近接するろう付け継手40、角度付き本体インターフェース100および角度付きクーポンインターフェース110は、複合構成要素30への張力の適用に応じて主にせん断応力を受けるように構成される。場合によっては、複合構成要素30は、燃焼構成要素またはガスもしくは蒸気タービン構成要素などのターボ機械構成要素を含むことができる。
プロセスP1:スロット90を金属合金構成要素10の本体50に形成し、スロット90は、壁60を少なくとも部分的に通って延びるように形成される(図4および図5)。様々な実施形態では、スロット90を形成することは、角度付き本体インターフェース100を壁60に形成することを含む。様々な実施形態では、金属合金構成要素10は、機械、例えば、ターボ機械、発電電動機械または他の機械内の動作に曝される、以前に配置された構成要素を含むことができる。場合によっては、金属合金構成要素10は、タービンバケット、ブレードまたはノズルを含む。金属合金構成要素10は、例えば、ターボ機械、発電電動機械、またはエンジンシステムなどの高温および/または高圧に曝される様々な産業機械または他の機械のいずれかに、任意の機械構成要素を含むことができることが理解される。他の実施形態では、金属合金構成要素10は、動作中にまだ展開されていない元の機器構成要素を含むことができる。いくつかの特定の場合には、スロット90を本体50に形成することは、例えば、鋸または他の機械加工ツールを用いて金属合金構成要素10を切断することを含む。他の場合には、金属合金構成要素10は、スロット90を含む元の構成要素として、従来の成形、鋳造などによって、または本明細書でさらに説明する付加製造技術によって形成することができる。
[実施態様1]
スロット(90)を金属合金構成要素(10、210)の本体(50)に形成することであって、前記スロット(90)は、前記金属合金構成要素(10、210)の壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記スロット(90)を前記形成することは、角度付き本体インターフェース(100)を前記金属合金構成要素(10、210)の前記壁(60)に形成することを含む形成することと、
前記金属合金構成要素(10、210)の前記スロット(90)と結合するためのクーポン(20)を形成することであって、前記クーポン(20)は、前記角度付き本体インターフェース(100)を補完する角度付きクーポンインターフェース(110)を有する形成することと、
前記クーポン(20)を前記スロット(90)の前記本体(50)にろう付けして複合構成要素(30、230)を形成することと
を含む、方法。
[実施態様2]
前記金属合金構成要素(10、210)が、Rene 125、Rene 80、Rene N5、Rene N4、Rene 108、GTD-111、GTD-444、インコネル(IN)738、IN792、MAR-M200、MAR-M247、CMSX-3、CMSX-4、PWA1480、PWA1483、またはPWA1484を含む高ガンマプライム合金または脆い合金を含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様3]
前記金属合金構成要素(10、210)が、機械内での動作に曝される以前に配置された構成要素である、実施態様1に記載の方法。
[実施態様4]
前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、前記本体(50)の外側表面(80)と一致する平面から測定して、約10度~約45度の角度を有する、実施態様1に記載の方法。
[実施態様5]
前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、前記本体(50)の外側表面(80)と一致する平面から測定して、約10度~約25度の角度を有する、実施態様1に記載の方法。
[実施態様6]
前記スロット(90)を前記本体(50)に前記形成することが、前記金属合金構成要素(10、210)を切断することを含み、前記クーポン(20)を前記形成することが、前記クーポン(20)を鋳造することまたは付加製造することを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様7]
前記本体(50)は、外側表面(80)を有し、前記クーポン(20)は、
前記本体(50)の前記外側表面(80)を横切って前記スロット(90)に亘るより大きい直径(LD)、および
前記本体(50)の内側表面(70)を横切って前記スロット(90)に亘るより小さい直径(SD)を有し、前記LDは、
LD=((2*Z)/tanα)+SD
によって定義され、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体の前記外側表面(80)と一致する平面に対して測定された、前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)の角度である、実施態様1に記載の方法。
[実施態様8]
前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、前記複合構成要素(30、230)への張力の適用に応じて主にせん断応力を受けるように構成される、実施態様1に記載の方法。
[実施態様9]
前記複合構成要素(30、230)が、ターボ機械構成要素を含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様10]
前記クーポン(20)が、前記金属合金構成要素(10、210)の前記金属合金または前記金属合金とは異なる金属合金を含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様11]
前記ろう付け後に熱間静水圧(HIP)熱処理(HT)を前記複合構成要素(30、230)に実行することを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様12]
本体(50)を含む金属合金構成要素(10、210)であって、前記本体(50)は、
内側表面(70)および外側表面(80)を有する壁(60)と、
前記壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記壁(60)に角度付き本体インターフェース(100)を含むスロット(90)とを有する金属合金構成要素(10、210)と、
前記スロット(90)と結合されたクーポン(20)であって、前記クーポン(20)は、前記角度付き本体インターフェース(100)を補完する角度付きクーポンインターフェース(110)を有し、前記クーポン(20)は、前記本体(50)の前記外側表面(80)を横切って前記スロット(90)に亘るより大きい直径(LD)、および前記本体(50)の内側表面(70)を横切って前記スロット(90)に亘るより小さい直径(SD)を有し、前記LDは、
LD=((2*Z)/tanα)+SD
によって定義され、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する平面から測定された、前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)の角度であるクーポン(20)と、
前記クーポン(20)を前記スロット(90)の前記本体(50)に結合するろう付け継手(40)と
を備える、複合構成要素(30、230)。
[実施態様13]
前記金属合金構成要素(10、210)が、Rene 125、Rene 80、Rene N5、Rene N4、Rene 108、GTD-111、GTD-444、インコネル(IN)738、IN792、MAR-M200、MAR-M247、CMSX-3、CMSX-4、PWA1480、PWA1483、またはPWA1484を含む高ガンマプライム合金または脆い合金を含む、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様14]
前記角度αが、前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する前記平面から測定して、約10度~約45度である、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様15]
前記角度αが、前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する前記平面から測定して、約10度~約25度である、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様16]
前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、前記複合構成要素(30、230)への張力の適用に応じて主にせん断応力を受けるように構成される、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様17]
前記複合構成要素(30、230)が、ターボ機械構成要素を含む、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様18]
前記クーポン(20)が、前記金属合金構成要素(10、210)の前記金属合金または前記金属合金とは異なる金属合金を含む、実施態様12に記載の複合構成要素(30、230)。
[実施態様19]
複合構成要素(30、230)の少なくとも一部を表すコード(920)を記憶する非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記複合構成要素(30、230)の前記少なくとも一部は、コンピュータ化された付加製造システム(900)によって前記コード(920)の実行時に物理的に生成され、前記コード(920)は、
前記複合構成要素(30、230)の前記少なくとも一部を表すコード(920)を備え、前記複合構成要素(30、230)は、
本体(50)を含む金属合金構成要素(10、210)であって、前記本体(50)は、
内側表面(70)および外側表面(80)を有する壁(60)と、
前記壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記壁(60)に角度付き本体インターフェース(100)を含むスロット(90)とを有する金属合金構成要素(10、210)と、
前記スロット(90)と結合されたクーポン(20)であって、前記クーポン(20)は、前記角度付き本体インターフェース(100)を補完する角度付きクーポンインターフェース(110)を有し、前記クーポン(20)は、前記本体(50)の前記外側表面(80)を横切って前記スロット(90)に亘るより大きい直径(LD)、および前記本体(50)の内側表面(70)を横切って前記スロット(90)に亘るより小さい直径(SD)を有し、前記LDは、
LD=((2*Z)/tanα)+SD
によって定義され、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する平面から測定された、前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)の角度であるクーポン(20)と、
前記クーポン(20)を前記スロット(90)の前記本体(50)に結合するろう付け継手(40)と
を備える、記憶媒体。
[実施態様20]
前記コード(920)が前記クーポン(20)を表す場合、前記コンピュータ化された付加製造システム(900)が、前記コード(920)の実行時に前記クーポン(20)を物理的に生成するか、または前記コード(920)が前記金属合金構成要素(10、210)を表す場合、前記コンピュータ化された付加製造システム(900)が、前記コード(920)の実行時に前記金属合金構成要素(10、210)を物理的に生成する、実施態様19に記載の記憶媒体。
20 クーポン
30 複合構成要素
40 ろう付け継手
50 本体
60 壁
70 壁の内側表面
80 壁の外側表面
90 スロット
100 本体インターフェース
110 角度付きクーポンインターフェース
120 クーポンの外側表面
130 クーポンの内側表面
210 金属合金構成要素
230 複合構成要素
250 開口
900 AMシステム
902 対象物
904 AM制御システム
906 AMプリンタ
910 チャンバ
912 アプリケータ
914 原材料
916 電子ビーム
918 ビルドプラットフォーム
920 コード
930 コンピュータ
932 メモリ
934 プロセッサ
936 入力/出力(I/O)インターフェース
938 バス
940 外部I/Oデバイス/リソース
942 記憶システム
Claims (9)
- 本体(50)を含む金属合金構成要素(10、210)であって、前記本体(50)は、
内側表面(70)および外側表面(80)を有する壁(60)と、
前記壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記壁(60)に角度付き本体インターフェース(100)を含むスロット(90)とを有する金属合金構成要素(10、210)と、
前記スロット(90)と結合されたクーポン(20)であって、前記クーポン(20)は、前記角度付き本体インターフェース(100)を補完する角度付きクーポンインターフェース(110)を有し、前記クーポン(20)は、前記本体(50)の前記外側表面(80)を横切って前記スロット(90)に亘るより大きい直径(LD)、および前記本体(50)の内側表面(70)を横切って前記スロット(90)に亘るより小さい直径(SD)を有し、前記LDは、
LD=((2*Z)/tanα)+SD
によって定義され(3D)、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する平面から測定された、前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)の角度であるクーポン(20)と、
前記クーポン(20)を前記スロット(90)の前記本体(50)に結合するろう付け継手(40)と
を備え、
前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、円錐台の側面を画定し、
前記クーポン(20)が、前記円錐台の頂部から突出し、前記本体(50)の前記内側表面(70、250)に適合するクーポンの内側表面(130)を備える、複合構成要素(30、230)。 - 本体(50)を含む金属合金構成要素(10、210)であって、前記本体(50)は、
内側表面(70)および外側表面(80)を有する壁(60)と、
前記外側表面(80)において前記壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記外側表面(80)に第1の角度付き本体インターフェース(100)を含む第1のスロット(90)と、
前記内側表面(70)において前記壁(60)を少なくとも部分的に通って延び、前記内側表面(70)に第2の角度付き本体インターフェース(100)を含む第2のスロット(90)とを有する金属合金構成要素(10、210)と、
前記第1のスロット(90)と結合された第1のクーポン(20)であって、前記第1のクーポン(20)は、前記第1の角度付き本体インターフェース(100)を補完する第1の角度付きクーポンインターフェース(110)を有し、前記第1のクーポン(20)は、前記本体(50)の前記外側表面(80)を横切って前記第1のスロット(90)に亘る第1のより大きい直径(LD)、および前記本体(50)の開口(250)を横切って前記第1のスロット(90)に亘る第1のより小さい直径(SD)を有し、前記第1のLDは、
第1のLD=((2*Z)/tanα)+第1のSD
によって定義され(3D)、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する平面から測定された、前記第1の角度付き本体インターフェース(100)および前記第1の角度付きクーポンインターフェース(110)の角度である第1のクーポン(20)と、
前記第2のスロット(90)と結合された第2のクーポン(20)であって、前記第2のクーポン(20)は、前記第2の角度付き本体インターフェース(100)を補完する第2の角度付きクーポンインターフェース(110)を有し、前記第2のクーポン(20)は、前記本体(50)の前記内側表面(70)を横切って前記第2のスロット(90)に亘る第2のより大きい直径(LD)、および前記本体(50)の前記開口(250)を横切って前記第2のスロット(90)に亘る第2のより小さい直径(SD)を有し、前記第2のLDは、
第2のLD=((2*Z)/tanα)+第2のSD
によって定義され(3D)、
Z=前記壁(60)の厚さであり、α=前記本体(50)の前記内側表面(70)と一致する平面から測定された、前記第2の角度付き本体インターフェース(100)および前記第2の角度付きクーポンインターフェース(110)の角度である第2のクーポン(20)と、
前記第1のクーポン(20)を前記第1のスロット(90)の前記本体(50)に結合する第1のろう付け継手(40)と、
前記第2のクーポン(20)を前記第2のスロット(90)の前記本体(50)に結合する第2のろう付け継手(40)と
を備える、複合構成要素(30、230)。 - 前記金属合金構成要素(10、210)が、Rene 125、Rene 80、Rene N5、Rene N4、Rene 108、GTD-111、GTD-444、インコネル(IN)738、IN792、MAR-M200、MAR-M247、CMSX-3、CMSX-4、PWA1480、PWA1483、またはPWA1484を含む高ガンマプライム合金または脆い合金を含む、請求項1または2に記載の複合構成要素(30、230)。
- 前記角度αが、前記本体(50)の前記外側表面(80)と一致する前記平面から測定して、10度~25度であり、前記LDは、
LD=((2*Z)/tanα)+SD
によって定義され(3D)、Z/tanα>SDである、請求項1乃至3のいずれかに記載の複合構成要素(30、230)。 - 前記角度付き本体インターフェース(100)および前記角度付きクーポンインターフェース(110)が、前記複合構成要素(30、230)への張力の適用に応じて主にせん断応力を受けるように構成される、請求項1乃至4のいずれかに記載の複合構成要素(30、230)。
- 前記複合構成要素(30、230)が、ターボ機械構成要素を含む、請求項1乃至5のいずれかに記載の複合構成要素(30、230)。
- 前記クーポン(20)が、前記金属合金構成要素(10、210)の前記金属合金または前記金属合金とは異なる金属合金を含む、請求項1乃至6のいずれかに記載の複合構成要素(30、230)。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載の複合構成要素(30、230)を製造する方法であって、
前記スロット(90)を前記本体(50)に形成することと、
前記クーポン(20)を形成することと、
前記クーポン(20)を前記スロット(90)の前記本体(50)にろう付けして前記複合構成要素(30、230)を形成することと
を含む、方法。 - 前記スロット(90)を前記本体(50)に前記形成することが、前記金属合金構成要素(10、210)を切断することを含み、前記クーポン(20)を前記形成することが、前記クーポン(20)を鋳造することまたは付加製造することを含む、請求項8に記載の方法。
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