JPH10110204A - 金属材の補修方法 - Google Patents

金属材の補修方法

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JPH10110204A
JPH10110204A JP26329096A JP26329096A JPH10110204A JP H10110204 A JPH10110204 A JP H10110204A JP 26329096 A JP26329096 A JP 26329096A JP 26329096 A JP26329096 A JP 26329096A JP H10110204 A JPH10110204 A JP H10110204A
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JP
Japan
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powder
alloy powder
brazing filler
temp
filler metal
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JP26329096A
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Ryoji Takahashi
良二 高橋
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IHI Corp
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 欠陥部の消滅と、修理部分の強度の向上を図
り、修理期間の短縮並びに作業性の向上と、修理に係る
コストの削減を図る。 【解決手段】 被修理部品の欠陥部を凹部状に削り取る
工程と、合金粉末を凹部に充填する工程と、該合金粉末
の表面に鑞材粉末を被覆する工程と、合金粉末を固相焼
結して塊状構造とする工程と、鑞材粉末を液相結合して
塊状構造の間隙に入り込ませる工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材の補修方法
に係り、特に合金粉末による合金部品等の修理に用いて
好適な修理技術に関する。
【0002】
【従来の技術】航空機用ジェットエンジンを構成する部
品等において、異物の衝突、熱履歴、金属疲労などに基
づく欠陥部が生じた場合には、適宜技術により補修が施
される。前記ジェットエンジンの構成部品等において
は、ニッケル、コバルト、チタン、アルミニウム等をベ
ースにした合金が使用され、例えばタービン静翼にクラ
ック等の欠陥部が生じた場合には、欠陥部を含む周囲の
部分を広範囲に亙って削り取り、肉盛り溶接する等の補
修が行われている。
【0003】特公昭57−7855号公報、特開昭59
−16905号公報には、合金粉末と鑞材粉末とを混合
したものを欠陥部に覆いかぶせ、加熱処理して溶融する
ことにより、欠陥部に充填する修理技術が紹介されてい
る。また、欠陥部の幅が約1.0mm以下の場合には、
反応性の高いハロゲンイオンを使った洗浄方法もある。
一方、特表平6−501981号公報には、合金粉末を
欠陥部に充填して固相焼結した後に、鑞材をかぶせて液
相結合する2段階処理を行う技術が紹介されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、合金粉末と鑞
材粉末との混合したものを使う場合、合金粉末と鑞材粉
末との間の強度が合金部の強度よりも弱くなるため、強
度を要求される部分には適用することができなかった。
金属の表面の欠陥を削り取ることなく、金属表面をハロ
ゲンイオンを使う特殊な金属表面の洗浄を行い、拡散鑞
付けする場合は、作業数の増加とコストの上昇を生じ易
い。2段階処理を行う方法にあっては、例えば炉内での
処理が2回あるいはそれ以上になり、加工期間の長期
化、加工コストの上昇を招くことになる。
【0005】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 修理部分の強度の向上を図ること。 欠陥部の消滅を図ること。 修理期間の短縮並びに作業性の向上を図ること。 修理に係るコストの削減を図ること。
【0006】
【課題を解決するための手段】被修理部品の欠陥部を凹
部状に削り取る工程と、合金粉末を凹部に充填する工程
と、該合金粉末の表面に鑞材粉末を被覆する工程と、該
鑞材粉末の表面をブレースセメント等の固定材で固める
工程と、被修理部品を真空炉内に挿入し真空雰囲気とす
る工程と、合金粉末を固相焼結して塊状構造とする工程
と、鑞材粉末を液相結合して塊状構造の間隙に入り込ま
せる工程と、修理部と被修理部品の母材とが拡散結合す
る拡散結合温度状態とする工程と、冷却して取り出した
後に研磨等の表面処理を行う工程とを有する。固相焼結
と液相結合と拡散結合処理とにあっては、一つの加熱炉
内で温度調整を行うことにより連続的に熱処理される。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属材の補修
方法の一実施形態を、図1ないし図2に基づいて説明す
る。図1において、符号1は被修理部品(ケーシン
グ)、2は欠陥部(クラック)、3は合金粉末、4は鑞
材粉末、5は母材、6は凹部、7は修理部である
【0008】被修理部品1は、例えば航空機のジェット
エンジンのケーシングであり、ニッケルまたはコバルト
をベースとする合金によって作製されるが、ここでは、
図1(a)に示すように、クラック2が生じているもの
とする。合金粉末3は、ケーシング1と同系統の金属
(同一組成の金属)をベースとする合金粉末からなるも
のとされる。鑞材粉末4は、ケーシング1と同系統の金
属をベースとする合金粉末からなり、その組成は、例え
ばケーシング1の組成と同一のものに、珪素または硼素
を0.5〜2重量%含むものとされる。
【0009】以下、本発明に係る金属材の補修方法の実
施状況について、工程順に説明する。
【0010】〔欠陥部の除去〕ケーシング1のクラック
2は、図1(b)に示すように、例えばハンドグライン
ダー等によりその周辺を削り取られ、凹部6が形成され
る。
【0011】〔合金粉末の充填〕図1(c)に示すよう
に、合金粉末3を形成された凹部6の内部に充填する。
【0012】〔鑞材粉末の被覆〕図1(c)に示すよう
に、充填した合金粉末3の表面、及び凹部6の周辺の母
材5の表面を鑞材粉末4で被覆する。
【0013】〔ブレースセメントによる固定〕この際、
ブレースセメント等の固定材で鑞材粉末4の上を覆う固
定処理が必要に応じて付加される。
【0014】〔被修理部品の真空処理〕図1(c)に示
す状態のケーシング1は、例えば真空炉中に挿入される
とともに、減圧により真空雰囲気とされる。
【0015】〔固相焼結〕図2に示すように、固相焼結
温度T1 まで温度上昇させて、固相焼結時間t1を保持
することにより、合金粉末3を部分的な固相焼結状態と
する。その結果、合金粉末3は、図1(d)に示すよう
に、塊状となるとともに、塊の中に緻密化した部分を有
する塊状構造3Aとなる。
【0016】〔液相結合〕次いで、図2に示すように、
液相結合温度T2 まで温度上昇させ、その温度状態を保
持することにより、鑞材粉末4を溶融すると、溶融物が
塊状構造3Aの粒子間の隙間に侵入する。図1(e)に
示すように、液相結合温度T2 の温度状態を液相結合時
間t2 だけ保持すると、塊状構造3Aの粒子間が液層を
介して結合させた液相結合状態となる。
【0017】〔拡散結合処理〕図2に示す拡散結合温度
3 まで温度を低下させ、拡散接合時間t3 を保持する
と、塊状構造3Aとその隙間に侵入した鑞材粉末4と母
材5との相互間で拡散接合が生じる。その結果、塊状構
造3Aと鑞材粉末4との構成原子は母材5の中に拡散
し、同様に母材5のニッケル等の構成原子は塊状構造3
Aと鑞材粉末4の内部に拡散して、母材5と塊状構造3
Aと鑞材粉末4とが拡散接合されて一体となり、図1
(f)に示すように、周囲と同系統の組織を有する修理
部7が形成される。
【0018】〔冷却処理〕拡散接合後、ケーシング1を
常温状態まで自然冷却する等により冷却する。この際、
少なくとも高温時には、酸化防止及び対流等による冷却
促進のため、ケーシング1をアルゴンガス等の不活性ガ
ス雰囲気下とし、アルゴンガスをファン等で循環させて
冷却するとともに、冷却後、真空炉から取り出される。
【0019】〔表面処理〕その後、研磨等によって不要
部分を除去する等の表面処理が行われ、補修が終了す
る。
【0020】
〔母材の組成〕
Cr:19.0重量% Fe:18.0重量% Mo:3.0重量% Nb:5.2重量% Ti:0.8重量% Al:0.6重量% 残部:Ni 〔合金粉末の組成〕母材と同一、145メッシュ及び3
25メッシュのものを同量混合して作成した。 〔鑞材粉末の組成〕 B:2.0重量% 残部:合金粉末の組成 〔補修条件〕 熱処理時における真空度:5×10-4torr 固相焼結温度T1 :1000℃±14℃ 固相焼結時間t1 :60分 液相結合温度T2 :1200℃±14℃ 液相結合時間t2 :30分 拡散結合温度T3 :1176℃±14℃ 拡散結合時間t3 :240分
【0021】上記処理後、図3に示すサンプル部分I
5,I6を採取し、図4(a)(b)に示す顕微鏡写真
を得た。図3、図4において、I5は、母材5と修理部
7の境界部分であり、I6は、修理部7の内部部分であ
る。
【0022】図4に示す顕微鏡写真により以下の結論が
得られる。修理部7の粉末粒は、鑞材粉末4、塊状構造
3Aとの拡散が進み結晶粒が粗大化している。修理部7
の粉末粒の拡散が母材5側へも進行し、母材5と修理部
7との境界が不鮮明になり一体化が進んでいる。修理部
7側の組織が、母材5側の組織と同等のものとなってお
り強度も均一であると考えられる。
【0023】
【発明の効果】本発明の金属材の補修方法によれば、以
下の効果を奏する。 (1)固相焼結と液相結合と拡散結合処理とが連続熱処
理として行われるため、修理部と母材との組織の均一化
が進行し、欠陥部の消滅を図ることができ、修理部分の
強度の向上を図ることができる。 (2)固相焼結と液相結合と拡散結合処理とが連続熱処
理として行われるため、修理期間の短縮並びに作業性の
向上を図ることができる。 (3)上記により、修理に係るコストの削減を図ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る金属材の補修方法の一実施形態
における工程順を示す拡大断面図である。
【図2】 図1の工程における時間−温度曲線図であ
る。
【図3】 本発明に係る金属材の補修方法の実施例にお
けるサンプル採取部位のモデル図である。
【図4】 図3に示す部位の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1…被修理部品(ケーシング),2…欠陥部(クラッ
ク),3…合金粉末,3A…塊状構造,4…鑞材粉末,
5…母材,6…凹部,7…修理部

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被修理部品(1)の欠陥部(2)を凹部
    状に削り取る工程と、合金粉末(3)を凹部(6)に充
    填する工程と、該合金粉末の表面に鑞材粉末(4)を被
    覆する工程と、合金粉末を固相焼結して塊状構造(3
    A)とする工程と、鑞材粉末を液相結合して塊状構造の
    間隙に入り込ませる工程とを有することを特徴とする金
    属材の補修方法。
  2. 【請求項2】 固相焼結と液相結合とを連続熱処理によ
    り行うことを特徴とする請求項1記載の金属材の補修方
    法。
  3. 【請求項3】 液相結合後に、拡散結合処理を行うこと
    を特徴とする請求項1または2記載の金属材の補修方
    法。
  4. 【請求項4】 固相焼結と液相結合と拡散結合処理とを
    連続熱処理により行うことを特徴とする請求項1または
    3記載の金属材の補修方法。
  5. 【請求項5】 熱処理工程を真空雰囲気下で行うことを
    特徴とする請求項1、2、3、または4記載の金属材の
    補修方法。
  6. 【請求項6】 少なくとも高温時における冷却工程を不
    活性ガス雰囲気下で行うことを特徴とする請求項1、
    2、3、4、または5記載の金属材の補修方法。
  7. 【請求項7】 鑞材粉末(4)の表面を固定材で固める
    工程を付加することを特徴とする請求項1から6のいず
    れか記載の金属材の補修方法。
JP26329096A 1996-10-03 1996-10-03 金属材の補修方法 Pending JPH10110204A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003001402A (ja) * 2001-06-21 2003-01-08 Toshiba Corp 耐摩耗部材の補修方法、耐摩耗部材の補修に用いる補修装置および蒸気弁
EP2450471A1 (de) * 2010-11-03 2012-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Materialauftrag zur Reparatur eines Bauteils und Bauteil

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