JPS60223677A - 電子ビームエネルギを利用した溶接法 - Google Patents
電子ビームエネルギを利用した溶接法Info
- Publication number
- JPS60223677A JPS60223677A JP60064951A JP6495185A JPS60223677A JP S60223677 A JPS60223677 A JP S60223677A JP 60064951 A JP60064951 A JP 60064951A JP 6495185 A JP6495185 A JP 6495185A JP S60223677 A JPS60223677 A JP S60223677A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- electron beam
- coating
- workpiece
- surfactant
- 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.)
- Granted
Links
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
- B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
- B23K15/0046—Welding
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、溶接に係り、更に詳細には電子ビームエネル
ギを利用した溶接法に係る。
ギを利用した溶接法に係る。
背景技術
金属製の加工片の表面及び非金属−の加工片を加工する
ために電子ビームエネルギを使用することは比較的近年
になって開発されたものである。
ために電子ビームエネルギを使用することは比較的近年
になって開発されたものである。
例えば米国特許第４．１５６．８０７号及び同第４．２
３９．９５４号を参照されたい。しかし溶接に電子ビー
ムエネルギを使用する場合には、溶接スパッタが加工片
の非溶接領域に付着することを防止することが困難であ
る。このことにより完成した加工片物品の実用性に基づ
き判断すると、審美性の観点及び構造上の観点（例えば
空気力学的観点）の両方より一つの問題が提起される。
３９．９５４号を参照されたい。しかし溶接に電子ビー
ムエネルギを使用する場合には、溶接スパッタが加工片
の非溶接領域に付着することを防止することが困難であ
る。このことにより完成した加工片物品の実用性に基づ
き判断すると、審美性の観点及び構造上の観点（例えば
空気力学的観点）の両方より一つの問題が提起される。
更に溶接される構造体、特に電子ビーム溶接が行われる
構造体の中には複雑な形状のものがあり、従って場合に
よっては不可能ではないにしても溶接スパッタを除去す
ることが非常に困難である。
構造体の中には複雑な形状のものがあり、従って場合に
よっては不可能ではないにしても溶接スパッタを除去す
ることが非常に困難である。
従って本発明の目的は、溶接に電子ビームエネルギが使
用される場合に於て溶接スパッタが加工片の表面に付着
することを防止する方法を提供することである。
用される場合に於て溶接スパッタが加工片の表面に付着
することを防止する方法を提供することである。
発明の開示
本発明によれば、電子ビームエネルギを利用した溶接が
行われる場合に於て溶接スパッタが加工片の表面に付着
することを防止する方法が開示される。溶接されるべき
加工片の表面は、その表面上に耐酸性を有する接着性の
ポリイミドの均一な層を形成するに十分な量の表面活性
剤を含有するポリイミドの均一な層にて被覆される。こ
の方法は複雑な構造体や溶接スパッタの除去が非常に困
難であり又は不可能である領域に到達するこ・とが困難
な構造体に対し適用されるに特に適している。
行われる場合に於て溶接スパッタが加工片の表面に付着
することを防止する方法が開示される。溶接されるべき
加工片の表面は、その表面上に耐酸性を有する接着性の
ポリイミドの均一な層を形成するに十分な量の表面活性
剤を含有するポリイミドの均一な層にて被覆される。こ
の方法は複雑な構造体や溶接スパッタの除去が非常に困
難であり又は不可能である領域に到達するこ・とが困難
な構造体に対し適用されるに特に適している。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態
本発明の方法は、金属製、特にガスタービンエンジンの
部材、例えばディスクの如きジェットエンジンの回転部
材に使用される従来のチタニウム及びニッケルをベース
とする合金より成る加工片の表面に対し適用されるもの
である。上述の如°き領域に於ては溶接スパッタは特に
重大な問題である。何故ならば、溶接スパッタは回転部
材に不釣合いの状態を惹起し、これにより高い応力が発
生されるようになるからである。更に溶接スパッタは加
工片の表面より脱落してエンジンの重大な損傷を惹起す
ことがある。
部材、例えばディスクの如きジェットエンジンの回転部
材に使用される従来のチタニウム及びニッケルをベース
とする合金より成る加工片の表面に対し適用されるもの
である。上述の如°き領域に於ては溶接スパッタは特に
重大な問題である。何故ならば、溶接スパッタは回転部
材に不釣合いの状態を惹起し、これにより高い応力が発
生されるようになるからである。更に溶接スパッタは加
工片の表面より脱落してエンジンの重大な損傷を惹起す
ことがある。
これより本発明の方法を電子ビーム溶接について説明す
るが、本発明の方法はレーザビーム溶接の如く溶接スパ
ッタが発生される任意の溶接法に於て使用されてよいも
のである。また溶接を行うための手段は従来の任意の電
子ビーム溶接装置やレーザビーム溶接装置であってよい
。
るが、本発明の方法はレーザビーム溶接の如く溶接スパ
ッタが発生される任意の溶接法に於て使用されてよいも
のである。また溶接を行うための手段は従来の任意の電
子ビーム溶接装置やレーザビーム溶接装置であってよい
。
本発明の方法に於ては、所要の熱的安定性及び耐酸性を
有する任意のポリイミド樹脂が使用されてよいが、５ｋ
ｙｂｏｎｄ （登録商標＞ ７０３ （Ｍｏｎｓａｎｔ
ｏ Ｃｏ、）のポリイミド樹脂が特に好適であることが
解っている。
有する任意のポリイミド樹脂が使用されてよいが、５ｋ
ｙｂｏｎｄ （登録商標＞ ７０３ （Ｍｏｎｓａｎｔ
ｏ Ｃｏ、）のポリイミド樹脂が特に好適であることが
解っている。
ピンホール、即ちフィッシュアイを生ずることなく均一
な被覆になる任意の表面活性剤が使用されてよいが、シ
リコン表面活性剤、特にＤｏｗＣｏｒｎｉｎｏ （登録
商標）１９６の表面活性剤が好ましい。この表面活性剤
は粘性の小さいシリコン−グリコール共重合体である。
な被覆になる任意の表面活性剤が使用されてよいが、シ
リコン表面活性剤、特にＤｏｗＣｏｒｎｉｎｏ （登録
商標）１９６の表面活性剤が好ましい。この表面活性剤
は粘性の小さいシリコン−グリコール共重合体である。
表面活性剤は金属製加工片の材料に基づいて選定されな
ければならない。
ければならない。
例えば３Ｍ ＦＣ４３０の如きフルオロカーボン表面活
性剤もニッケル基合金が使用される場合には有用である
が、フルオロカーボンを含有する表面活性剤は加工片と
反応する虞れがあり、従って許容され得ないものである
。これに対しシリコン表面活性剤はかかる問題を生じる
ことがないものである。表面活性剤は約０．５体積％以
下（溶媒を含む被覆組成物の１ガロン当り２０ｍ１（’
５゜３１／ｌ ）以下）の量にて使用されなければなら
ず、典型的には約０．０７９〜０．２６体積％（３〜１
０ｍ１／Ｆａｌ （０，７９〜２．６ｍｌ／ｌ ） ）
の量にて使用され、好ましくは０．１１〜０．１６体積
％（４〜６ｍｌ／ｇａｌ （１，０６〜１．６ｍｌ／１
））の量にて使用される。使用される表面活性剤はそれ
が如何なる種類のものであろうとも、重合体の均一な覆
いを形成するに十分でありし°かも重合体の加工片に対
する接着性に悪影響を及ぼすことがない最にて添加され
なければならない。
性剤もニッケル基合金が使用される場合には有用である
が、フルオロカーボンを含有する表面活性剤は加工片と
反応する虞れがあり、従って許容され得ないものである
。これに対しシリコン表面活性剤はかかる問題を生じる
ことがないものである。表面活性剤は約０．５体積％以
下（溶媒を含む被覆組成物の１ガロン当り２０ｍ１（’
５゜３１／ｌ ）以下）の量にて使用されなければなら
ず、典型的には約０．０７９〜０．２６体積％（３〜１
０ｍ１／Ｆａｌ （０，７９〜２．６ｍｌ／ｌ ） ）
の量にて使用され、好ましくは０．１１〜０．１６体積
％（４〜６ｍｌ／ｇａｌ （１，０６〜１．６ｍｌ／１
））の量にて使用される。使用される表面活性剤はそれ
が如何なる種類のものであろうとも、重合体の均一な覆
いを形成するに十分でありし°かも重合体の加工片に対
する接着性に悪影響を及ぼすことがない最にて添加され
なければならない。
また着色剤の如き他の薬剤も重合体に添加されてよいが
、これらの薬剤は加工片の材料に悪影響を及ぼしたり加
工片の材料と反応するものであってはならない。
、これらの薬剤は加工片の材料に悪影響を及ぼしたり加
工片の材料と反応するものであってはならない。
被覆材料は均一に適用されることが重要である。
このことは、一般に加工片の材料が溶接前に通常の酸洗
い（例えばＨＮＯｓ ・ＨＦ）により洗浄されるので特
に真実である。重合体の被覆が均一な層として加工片上
に存在しない場合や重合体被覆の加工片に対する接着が
不十分である場合には、酸洗いにより重合体被覆が除去
されたりその下方へ酸が侵入したりし、これにより被覆
が破壊されたり加工片が潜在的に損傷されることがある
。上述の如き均一な被覆を得るためには、上述の如き要
領にて表面活性剤を使用することに加えて、重合体は有
機溶媒溶液より適用される。重合体を溶解し基体（加工
片）上にて重合体及び表面活性剤より良好に抜出す任意
の溶媒が使用されてよいが、トルエン及びピロリ゛ジン
の有機溶媒溶液が特に好ましい。上述の溶媒はトルエン
及びピロリジンの５０％ずつの混合物であるが、組成は
上述の値より変化されてよい。またこの溶媒中に於ける
ポリイミド及び表面活性剤の濃度は変化されてよいが、
一般には溶媒中に於ける゛濃度が約２５〜７５体積％の
ポリイミド十表面活性剤が使用され、５０体積％のポリ
イミド十表面活性剤が好ましい。更に重合体の層を加工
片に適用する方法としてブラシによる塗布やワイピング
の如き任意の適用法が採用されてよいが、スプレー法に
よれば特に均一な被覆を形成し得ることが解っている。
い（例えばＨＮＯｓ ・ＨＦ）により洗浄されるので特
に真実である。重合体の被覆が均一な層として加工片上
に存在しない場合や重合体被覆の加工片に対する接着が
不十分である場合には、酸洗いにより重合体被覆が除去
されたりその下方へ酸が侵入したりし、これにより被覆
が破壊されたり加工片が潜在的に損傷されることがある
。上述の如き均一な被覆を得るためには、上述の如き要
領にて表面活性剤を使用することに加えて、重合体は有
機溶媒溶液より適用される。重合体を溶解し基体（加工
片）上にて重合体及び表面活性剤より良好に抜出す任意
の溶媒が使用されてよいが、トルエン及びピロリ゛ジン
の有機溶媒溶液が特に好ましい。上述の溶媒はトルエン
及びピロリジンの５０％ずつの混合物であるが、組成は
上述の値より変化されてよい。またこの溶媒中に於ける
ポリイミド及び表面活性剤の濃度は変化されてよいが、
一般には溶媒中に於ける゛濃度が約２５〜７５体積％の
ポリイミド十表面活性剤が使用され、５０体積％のポリ
イミド十表面活性剤が好ましい。更に重合体の層を加工
片に適用する方法としてブラシによる塗布やワイピング
の如き任意の適用法が採用されてよいが、スプレー法に
よれば特に均一な被覆を形成し得ることが解っている。
酸洗いの後に残存する被覆の厚さは任意の値であってよ
いが、典型的には複数回のパスにより０．２〜０．８１
１ （５，１〜２０μ）の被覆が適用される。被覆が形
成された後には、その被覆は溶媒を除去すべく加熱され
、これによりポリイミド樹脂が硬化される。典型的な硬
化プロセスは２００下（９３℃）に約３０分加熱し、約
４００下（２０４℃）に約３０分加熱し、約６００下（
３１６℃）に約５分間加熱することである。
いが、典型的には複数回のパスにより０．２〜０．８１
１ （５，１〜２０μ）の被覆が適用される。被覆が形
成された後には、その被覆は溶媒を除去すべく加熱され
、これによりポリイミド樹脂が硬化される。典型的な硬
化プロセスは２００下（９３℃）に約３０分加熱し、約
４００下（２０４℃）に約３０分加熱し、約６００下（
３１６℃）に約５分間加熱することである。
被覆はそれが化学的洗浄により除去され得るよう形成さ
れなければならない。典型的には通常の湿潤剤を含有し
又は含有しない水酸化ナトリウムの加熱された溶液が使
用される。例えば約１５０下（６６℃）に加熱されリン
酸エステル（Ｗ ｙａｎｄｏｔｔｅ Ｋｌｅａｒｆａｃ
Ａ Ａ Ｏ４０）湿潤剤を含有する２８〜３０重量％
の水酸化ナトリウム溶液が特に適していることが解って
いる。
れなければならない。典型的には通常の湿潤剤を含有し
又は含有しない水酸化ナトリウムの加熱された溶液が使
用される。例えば約１５０下（６６℃）に加熱されリン
酸エステル（Ｗ ｙａｎｄｏｔｔｅ Ｋｌｅａｒｆａｃ
Ａ Ａ Ｏ４０）湿潤剤を含有する２８〜３０重量％
の水酸化ナトリウム溶液が特に適していることが解って
いる。
例
チタニウム合金を母、材とするドラムロータを溶接する
ための模擬化された電子ビーム溶接プロセスが、本発明
の溶接スパッタに対するポリイミド保護被覆の有効性を
評価すべく行われた。バッタの付着を観察すべく、視覚
による検査、双眼顕微鏡による検査、顕微鏡写真による
検査が行われた。
ための模擬化された電子ビーム溶接プロセスが、本発明
の溶接スパッタに対するポリイミド保護被覆の有効性を
評価すべく行われた。バッタの付着を観察すべく、視覚
による検査、双眼顕微鏡による検査、顕微鏡写真による
検査が行われた。
この場合被覆組成物は以下の如く形成された。
柾−」Ｌ 豆泊」［風１」１
トルエン ５０体積％ ４０〜６０体積％（又はキシレ
ン） Ｎ−メチル−２５０体積％ ４０〜６０体積％−ビロリ
ジン 表面活性剤 ５＋ｎｌ ／ｇａｌ ４〜６ｍｌ／ｇａｌ
（ポリイミド （１，３ｍｌ／ ｌ ） （１，０６〜
との組合せ） １．６Ｒ１１／ ｌ ）ポリイミド ５
０体積％ ４０〜６０体積％３個のパネルが被覆された
。すべてのパネルは被覆された領域と被覆されていない
領域とが縞状になるよう被覆された。特に第一のパネル
は０゜２〜０．３ｍ１ｌ （５，１〜７．６μ）の２回
スプレー被覆厚にて被覆され、第二のパネルはＯ０°３
〜０．５ｍ１ｌ （７，６〜１２．７μ）の４回ス、プ
レー被覆厚にて被覆され、第三のパネルは０．５〜０．
６ｍ１ｌ （１２，７〜１５．２μ）の６回スプレー被
覆厚にて被覆された。各被覆は２００下（９３℃）に３
０分間加熱し、４００下（２０４℃）に３０分間加熱し
、６００下（３１６℃）に５分間加熱することによって
硬化された。各パネルはアルカリ洗浄され、硝酸及びフ
ッカ水素酸の混合溶液中にて酸洗いされた。かくして処
理され−４ た各パネルは１０ ｔｏｒｒの減圧中に於て電圧１５０
ｋＶ、電流６０ｉＡにて溶接され、電子ビームの走査
速度は１２０１ｎｃｈ／ｓｉｎ （３０５ｃ＋＋＋／ｍ
ｉｎ ）であった。溶接は被覆されたパネル上に溶接ス
パッタが発生するよう行われた。溶接後に被覆が水酸化
ナトリウム溶液を用いて除去された。各パネルを検査し
たところ、パネルの被覆されていない部分には溶接部に
近接してスパッタが付着していたのに対し、パネルの被
覆された部分には保護被覆が除去された後には全くスパ
ッタが付着していないことが認められた。被覆されてい
ない領域には１平方インチ当り°約１００個のスパッタ
（１ｃｍ”当り約１５個のスパッタ）が認められた。
ン） Ｎ−メチル−２５０体積％ ４０〜６０体積％−ビロリ
ジン 表面活性剤 ５＋ｎｌ ／ｇａｌ ４〜６ｍｌ／ｇａｌ
（ポリイミド （１，３ｍｌ／ ｌ ） （１，０６〜
との組合せ） １．６Ｒ１１／ ｌ ）ポリイミド ５
０体積％ ４０〜６０体積％３個のパネルが被覆された
。すべてのパネルは被覆された領域と被覆されていない
領域とが縞状になるよう被覆された。特に第一のパネル
は０゜２〜０．３ｍ１ｌ （５，１〜７．６μ）の２回
スプレー被覆厚にて被覆され、第二のパネルはＯ０°３
〜０．５ｍ１ｌ （７，６〜１２．７μ）の４回ス、プ
レー被覆厚にて被覆され、第三のパネルは０．５〜０．
６ｍ１ｌ （１２，７〜１５．２μ）の６回スプレー被
覆厚にて被覆された。各被覆は２００下（９３℃）に３
０分間加熱し、４００下（２０４℃）に３０分間加熱し
、６００下（３１６℃）に５分間加熱することによって
硬化された。各パネルはアルカリ洗浄され、硝酸及びフ
ッカ水素酸の混合溶液中にて酸洗いされた。かくして処
理され−４ た各パネルは１０ ｔｏｒｒの減圧中に於て電圧１５０
ｋＶ、電流６０ｉＡにて溶接され、電子ビームの走査
速度は１２０１ｎｃｈ／ｓｉｎ （３０５ｃ＋＋＋／ｍ
ｉｎ ）であった。溶接は被覆されたパネル上に溶接ス
パッタが発生するよう行われた。溶接後に被覆が水酸化
ナトリウム溶液を用いて除去された。各パネルを検査し
たところ、パネルの被覆されていない部分には溶接部に
近接してスパッタが付着していたのに対し、パネルの被
覆された部分には保護被覆が除去された後には全くスパ
ッタが付着していないことが認められた。被覆されてい
ない領域には１平方インチ当り°約１００個のスパッタ
（１ｃｍ”当り約１５個のスパッタ）が認められた。
被覆の硬化はその被覆が例えばスパッタの熱に耐え得る
よう高温安定性を有するようになる程度にまで被覆を硬
化させるよう制御されなければならないが、被覆はポリ
イミド樹脂を炭化させ始めるほど硬化されてはならない
。また前述の如く、被覆は化学的浸漬により容易に除去
し得るものでなければならず、また残留物が残留するも
のであってはならない。
よう高温安定性を有するようになる程度にまで被覆を硬
化させるよう制御されなければならないが、被覆はポリ
イミド樹脂を炭化させ始めるほど硬化されてはならない
。また前述の如く、被覆は化学的浸漬により容易に除去
し得るものでなければならず、また残留物が残留するも
のであってはならない。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。
特許出願＾ ユナイテッド・チクノロシーズ・′コーポ
レイション
レイション
Claims (1)
- 加工片の表面に電子ビームエネルギを局部的に衝突させ
ることにより溶接する方法にして、溶接前に実質的に０
．５体積％以下の表面活性剤を含有するポリイミドより
成り耐酸性を有し熱的に☆定であり化学的に除去可能な
接着層にて加工片の表面をその非溶接領域について被覆
し、溶接後に前記ポリイミドより成る接着層を除去する
ことを含む方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/600,639 US4532403A (en) | 1984-04-16 | 1984-04-16 | Weld spatter protective coating |
| US600639 | 1990-10-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223677A true JPS60223677A (ja) | 1985-11-08 |
| JPH0229435B2 JPH0229435B2 (ja) | 1990-06-29 |
Family
ID=24404444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60064951A Granted JPS60223677A (ja) | 1984-04-16 | 1985-03-28 | 電子ビームエネルギを利用した溶接法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4532403A (ja) |
| JP (1) | JPS60223677A (ja) |
| DE (1) | DE3509475A1 (ja) |
| FR (1) | FR2562827B1 (ja) |
| GB (1) | GB2157608B (ja) |
Families Citing this family (21)
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| JPH0593077U (ja) * | 1992-05-21 | 1993-12-17 | 株式会社大真空 | 表面実装型電子部品 |
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