KR101908827B1 - 진동 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

수직 및/또는 수평 방향으로의 용접 시 진동 이동을 통해, 용접 시에 균열 형성을 방지하는 더 작은 입자가 달성된다. 본 발명은 기판(3)의 용접 방법에 관한 것으로서, 에너지 원(13) 및/또는 재료 공급부(14)가 기판(3)의 표면(5)에 대해 진동식으로 이동한다.

Description

진동 용접 방법{OSCILLATING WELDING METHOD}
본 발명은 용접 빔이 진동 이동하는 용접 방법에 관한 것이다.
높은 금속 상 γ' 부분을 갖는 니켈기-초합금의 레이저 살붙임 용접(laser deposition welding) 시에, 용융물의 응고 중에 이미 고온 균열이 발생할 수 있다. 원형 강도 분포를 갖는 레이저의 빔 직경의 축소를 통해, 더 작은 입자가 달성되고 응고 균열이 방지될 수 있으나, 이에 의해 재료의 용착 속도(deposition rates)가 낮아진다.
본 발명의 과제는 미세 입자 및 높은 용착 속도가 달성될 수 있는 용접 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 해결된다.
추가의 장점을 달성하기 위해, 임의로 서로 조합될 수 있는 추가의 바람직한 조치들이 종속 청구항에 명시된다.
수평 방향으로의 진동 이동을 통해, 응고 선단(solidification front)이 항상 변경되어야 함으로써, 진동 응고 형태가 구현된다. 항상 변경되는 응고 기능으로 인해, 용융물의 응고 중에 입자 성장이 중단되고 미세 조직이 세립(fine grained form)으로 응고된다. 미세 조직의 세립화를 통해, 남아있는 용접 잔류 응력이 결정 경계 상에 분포됨으로써, 용접 시임 내 또는 용접 비드 내에서 균열이 방지된다.
용접 방법은 재용융 또는 살붙임 용접을 나타낼 수 있다. 상기 두 방법에서, 용융물 및 응고 선단이 형성된다.
도 1은 용접을 위한 배열을 도시한다.
도 2 내지 도 4는 진동 이동의 진행을 도시한다.
도면 및 상세한 설명은 본 발명의 단지 실시예 만을 설명한다.
도 1은 용접 방법, 특히 레이저 용접 방법의 장치(1)를 도시하며, 이러한 용접 방법을 참조로, 한정되지 않는 방식으로 본 발명이 설명된다.
이러한 방법은 레이저 용접 방법으로 한정되는 것이 아니라, 전자 빔 용접 방법 및 상응하는 에너지 원을 갖는 다른 플라즈마 용접 방법에 대해서도 유효하다.
터빈 블레이드에서 높은 γ'-부분을 갖는 니켈기 또는 코발트기 초합금 및 따라서 통상 어렵게 용접 가능한 합금을 나타내는 기판(3) 상에 재료(8)가 용착된다.
용접 비드(6)가 살붙임 용접의 부분으로서 이미 형성되어 있다. 재용융 방법의 경우에, 용접 비드는 재용융된 영역을 나타낸다.
레이저가 예시적인 에너지원(13)으로서 레이저 방사선(15)(도 2)을 기판(3) 상으로 향한 위치에 용융 풀(7, melt pool)이 존재한다.
바람직하게는, 재료 공급부(14)로서의 분말 노즐이 분말(8)을 공급하며, 본 실시예에서 레이저 방사선(15)에 의해 분말(8)이 용융된다. 재료(8)가 분말 형태로 공급되나, 와이어로서도 공급될 수 있다. 레이저 방사선(15)은 특히 펄스화된다.
용접될 면은 나란히 그리고 경우에 따라 중첩되어 놓인 복수의 용접 비드로 형성되며, 바람직하게는 적어도 하나의 방향에서 4mm보다 크거나 같은 길이를 포함한다.
도 2, 도 3, 도 4에는 예를 들어 레이저 방사선(15)의 삼각형(44; 31, 34; 43, 49, 55)의 진동 이동이 도시된다.
진동 이동은 바람직하게는 단지 평면 내에서 수행된다.
삼각형(44; 31, 34; 43, 49, 55)은 바람직하게는 예각 삼각형이며, 바람직하게는 삼각형(44)의 [진행 방향(2)으로의] 높이는 바닥(24)보다 적어도 2배이다.
바람직하게는, 진동 이동은 이하와 같이 진행된다: 제1 시작점(21)(도 2)으로부터, 레이저 방사선(15)은 진행 방향(2) 반대로 제1 전향점(22)까지 진행 방향(2)에 대해 소정의 각도 하에 이동한 후, 이곳에서 레이저 방사선(15)은 진행 방향(2)에 대해 수직으로 방향(24)으로 제2 전향점(23)까지 진행한다.
레이저 방사선(15)이 전체적으로 진행 방향(2)으로 계속 속행하기 때문에, 레이저 방사선은, 진행 방향(2)에 대해 비스듬히, 진행 방향(2)으로 제1 경사 방향(30)(도 3)으로, 진행 방향(2)에서 제1 전향점(22) 후방에 있는 제2 시작점(31)으로 이동한다. 제2 시작점(31)은 간격(4) 만큼 제1 전향점(22)의 높이로 변위되어 놓인다.
그곳으로부터, 레이저 방사선(15)은 다시 전진하여 제3 전향점(33)까지 이동한다. 제3 전향점(33)은 진행 방향(2)에서 제1 시작점(21) 후방에 놓인다. 지점(21, 33)들 사이의 연결 라인은 진행 방향(2)에 대해 평행이다. 그곳으로부터, 레이저 방사선(15)은 진행 방향(2)에 대해 소정의 각도로, 진행 방향(2)의 반대로 제4 전향점(34)까지 다시 진동한다. 제4 전향점(34)은 진행 방향(2)에 대해 수직 방향으로 제2 시작점(31)의 높이에, 그리고 진행 방향(2)으로 제2 전향점(23)의 높이에 놓인다.
제2 수직 진행 방향(36)에서 진행 방향(2)에 대해 수직으로, 레이저 방사선(15)이 삼각형 진동 이동의 제2 시작점(31)으로 복귀 이동한다(도 3).
도 4에서, 도 3으로부터의 추가의 삼각형 진동 이동을 볼 수 있으며, 레이저 방사선(15)이 진행 방향(2)에 대해 제2 경사 방향(40)에서, 진행 방향(2)으로 제7 전향점(55)으로 진동한다. 제7 전향점(55)은 지점(34)의 높이에 놓인다. 그곳으로부터, 레이저 방사선(15)은 제3 전향점(33) 방향으로, 도 3에 따라 전향점(33) 후방에 놓인 제5 전향점(43)으로 이동한다.
제5 전향점(43)으로부터, 레이저 방사선(15)이 진행 방향(2)의 반대로 진행 방향(2)에 대해 비스듬히, 제3 후진 이동(46)으로 제6 전향점(49)까지 이동한다. 제6 전향점(49)으로부터, 레이저 방사선(15)은 진행 방향(2)에 대해 수직으로 제7 전향점(55)으로 진동한다.
유사하게, 레이저 방사선(15)의 진행을 위해, 항상 삼각형이 진행 방향(2)으로 변위되기 때문에, 삼각형의 중첩이 수행된다.
이는 바람직하게는 삼각형 진동 시에 단지 하나의 절차를 나타낸다.
이러한 절차를 통해, 본 발명을 기초로 하여 개선된 재료 특성이 달성된다.

Claims (16)

  1. 기판(3)의 용접 방법이며,
    에너지원(13) 및/또는 재료 공급부(14)가 기판(3)의 표면(5)에 대해 진동식으로 이동되고,
    에너지 원(13)은 여러 번 표면(5)에 대해 삼각형(22)으로 진동식으로 이동되고,
    상기 용접 방법은,
    에너지 원(13)을, 제1 시작점(21)으로부터, 진행 방향(2) 반대로 제1 전향점(22)까지 진행 방향(2)에 대해 소정의 각도로 이동시킨 후, 에너지 원(13)을 진행 방향(2)에 대해 수직인 방향(24)으로 제2 전향점(23)까지 이동시키는 제1 단계와,
    에너지 원(13)을 진행 방향(2)에 대해 비스듬히 진행 방향(2)으로 제1 경사 방향(30)으로 제2 시작점(31)까지 이동시키는 제2 단계와,
    에너지 원(13)을 다시 전방으로 제3 전향점(33)까지 진행 방향(2)으로 이동시킨 후, 에너지 원(13)을 진행 방향(2)에 대해 소정의 각도로 진행 방향(2)의 반대로 제4 전향점(34)까지 이동시키는 제3 단계와,
    에너지 원(13)을 제2 시작점(31)까지 진행 방향(2)에 대해 수직인 제2 수직 진행 방향(36)으로 복귀 이동시키는 제4 단계와,
    에너지 원(13)을 진행 방향(2)에 대해 제2 경사 방향(40)으로 진행 방향(2)으로 제7 전향점(55)까지 이동시킨 후, 에너지 원(13)을 제3 전향점(33) 방향으로 제5 전향점(43)까지 이동시키는 제5 단계와,
    에너지 원(13)을 진행 방향(2)에 대해 비스듬히 진행 방향(2)의 반대로 제6 전향점(49)까지 이동시킨 후, 에너지 원(13)을 제6 전향점(49)으로부터 진행 방향(2)에 대해 수직으로 제7 전향점(55)까지 이동시키는 제6 단계를 포함하고,
    에너지 원(13)의 진행을 위해 항상 삼각형은 진행 방향(2)으로 변위되어 삼각형이 중첩되는,
    용접 방법.
  2. 제1항에 있어서, 재용융 용접이 실행되는 용접 방법.
  3. 제1항에 있어서, 살붙임 용접이 실행되는 용접 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 원(13)으로서 레이저 방사선이 사용되는 용접 방법.
  9. 제1항 또는 제3항에 있어서, 분말(8)이 재료 공급부(14)를 통해 공급되는 용접 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기판(3)으로서 니켈기 또는 코발트기 초합금이 사용되는 용접 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용접 노즐(10)이 사용되며, 상기 용접 노즐은, 재료 공급부(14) 및 에너지(13)의 생성 및 공급을 포함하는 용접 방법.
  12. 삭제
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용접된 영역은 적어도 하나의 방향에서 ≥ 4mm 인 용접 방법.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 에너지 원(13) 및/또는 재료 공급부(14)는 진행 방향(2)에 대해 여러 번 횡 방향으로 이동하는 용접 방법.
  15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 진동 이동은 오직 이차원으로 수행되는 용접 방법.

  16. 삭제
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