KR20150088181A - 복합 필러 분말을 사용한 초합금의 클래딩 및 용융 용접의 방법 - Google Patents

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KR20150088181A
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알렉산더 비. 곤차로프
조셉 리버디
폴 로덴
스콧 하스티
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리버디 엔지니어링 리미티드
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본 발명의 구상은 초합금의 클래딩 및 용융 용접의 방법이며, 첫째로, 용해점 저하제를 함유하는 5- 50중량% 브레이징 분말과, 50-95중량% 고온 용접 분말을 포함하는 복합 필러 분말을, 초합금 기자재에 도포하는 단계를 포함한다. 두번째로는, 기자재에 대해 이동가능한 용접 열 공급원에 의해, 기자재와 복합 필러 분말을 동시에 가열한다. 브레이징 분말을 완전히 용해시키고 고온 용접 분말을 적어도 부분적으로 용해시키며 또한 기자재의 표면 층을 용해시키는 온도로 가열함으로써, 용접풀을 형성시킨다. 세번째로는 용접풀의 응고와 냉각시에, 용접 비드와 기자재 사이에 융합이 존재한다.

Description

복합 필러 분말을 사용한 초합금의 클래딩 및 용융 용접의 방법{METHOD OF CLADDING AND FUSION WELDING OF SUPERALLOYS USING COMPOSITE FILLER POWDER}
본 발명은 용융 용접 및 용융 용접을 위한 필러 재료에 관한 것이며, 가스 텅스텐 아크 용접 (GTAW), 레이저 빔 (LBW), 전자빔 (EBW), 플라즈마 (PAW) 및 마이크로 플라즈마 (MPW) 수동 및 자동 용접을 이용하여 니켈, 코발트 및 철 기반 초합금으로 만들어진 테빈 엔진 부품의 제조 및 수리에 사용될 수 있다.
본 발명은 용융 용접에 관한 것이며, 용융 용접 프로세스를 이용하여 종래의 다결정, 단결정 및 1방향성으로 응고된 초합금으로 제작된 물품, 특히 테빈 엔진 부품의 접합, 제조 및 수리에 사용될 수 있다.
용융 용접에서는, 필러 재료의 도입이 있거나 없이 기자재의 용해(melting), 이어서 용접풀(pool)의 냉각 및 결정화에 의해 2가지 이상의 물품 사이에서의 융합 또는 접합이 일어난다. 용융 용접은 넓은 범위의 온도와 조건에서 기자재의 성질과 동일한 성질을 생산할 수 있다. 하지만, 응고 및 잔류 응력의 수용은 종종 균열을 발생시켜 Inconel 713, Inconel 738, Rene 77, Rene 80, CMSX-4, Rene N4 및 낮은 연성을 갖는 기타의 초합금들을 용접하기 어렵게 만든다.
브레이징은 융합을 얻기 위해 기자재의 용해를 필요로하지 않기 때문에, 균열없는 조인트를 생산할 수 있다. 브레이징은 오로지 브레이징 재료만의 용해와 응고에 의해 수행된다. 하지만, 브레이징된 조인트의 기계적 성질은 보통 고온에서 기자재의 기계적 성질보다 50-75% 아래이다.
대부분의 니켈과 코발트 브레이징 재료에 의해 제조된 브레이즈 조인트의 불량한 기계적 성질 때문에 테빈 블레이드 및 다른 엔진 부품의 광범위한(대규모) 치수 복원이 불가능하다.
따라서, 균열에 대한 성향에도 불구하고, 테빈 엔진 부품을 포함한 다른 물품들의 제조 및 수리를 위해 용접이 브레이징보다 더 자주 사용된다.
예를 들어, WO 2009012747에서의 테빈 블레이드의 수리는 블레이드의 손상 부분을 제거하고 이어서, 분말 필러 재료로의 클래딩(피복)으로도 또한 알려진 레이저 빔 용접 (LBW)을 사용한 용접 빌드업(덧붙임)에 의해 제거된 부분을 재구축함으로써 이루어진다.
EU 102004002551 에 개시된 방법은 손상된 재료의 제거, 수리 영역에 레이저 분말 부착 및 원하는 윤곽을 얻기 위한 기계가공을 포함한다.
유사한 방법이 미국 특허 6,269,540에 기재되어 있다. 이 특허는 수리 표면에 대해 이동하는 레이저 빔과 표면에 공급되는 필러 재료를 사용하여, 레이저 빔이 금속 기판의 얇은 층과 필러 재료를 용해시켜, 블레이드 표면 위에 용융 금속을 형성하도록 하는 방식으로의 클래딩을 포함한다. 이 프로세스는 원하는 블레이드 부분이 완전히 복구될 때까지 반복된다.
니켈과 코발트 기반의 석출 경화 및 1방향성으로 응고된 초합금으로 제조된 낮은 연성 테빈 블레이드는 용접과 열 처리를 하는 동안에 균열에 매우 민감하여 균열이 생기기 쉽다.
따라서, 낮은 연성을 갖는 재료로 제작된 테빈 블레이드의 용융 용접시에 균열을 피하기 위해서는 US 5,897,801에서와 같이, 용접하기 전에 1800℉ 내지 2100℉ 사이의 온도로 예열시킨다. 용접은 모재료를 국소적으로 용해시키기 위해 미리선택된 영역에 아크를 스트라이킹하여 물품의 니켈-기반 초합금과 동일한 조성을 갖는 필러 금속을 제공하고, 그 필러 금속을 아크 안에 공급하여 모재료와 필러 금속의 용해 및 용융(fusion)를 일으켜서 응고시에 용착물을 형성함으로써 수행된다.
US 6,659,332에 개시된 방법에서는 유사한 방법의 고온에서의 용접을 이용한다. 물품은 결함있는 영역에 존재하는 손상된 재료를 제거하고, 이어서 그 물품을 보호 가스를 함유하는 챔버에서 기자재의 고체화(고상선) 온도의 60 - 98%의 온도로 예열함으로써 수리된다.
CA 1207137에 기재된 방법에 따르면, 용융 용접 프로세스 중에 상당한 열 에너지의 적용으로 인한 블레이드의 용접 응력을 최소화하기 위하여, 용접 수리하기 전에 블레이드를 제어 가열시키고 용접 수리 후에는 제어 냉각시킨다.
테빈 블레이드의 예열은 수리 비용을 증가시키며, 석출 경화 초합금을 사용하여 생산된 부품들의 낮은 연성으로 인해, 균열없는 용접을 보장하지 못한다.
US 2010221567에서와 같이 직접 금속 레이저 소결 프로세스는 기판의 용해 온도보다 아래의 용해 온도를 갖는 클래딩 재료를 물품의 적어도 일부분에 도포하는 단계와, 클래딩 재료를 액상선 온도를 초과하는 온도까지 가열하여, 표면을 습윤시키고 이어지는 냉각과 응고 동안에 고체 화합물을 형성시키는 단계들을 포함한다. 산화를 방지하기 위하여, 이 프로세스는 진공 또는 보호 대기하에서 수행된다. 이 방법은 US 6,454,885, US 6,383,312, US 6,454,885, US 8,123,105 및 기타 선행기술에 기재된 고온 브레이징 프로세스에 기반하였고, 따라서 비슷한 단점을 갖는다.
이 방법의 가장 큰 단점은 용접 후 솔루션 또는 재생 열처리동안의 브레이즈 클래드 용접의 완전한 재-용해인데, 이는 용접 비드의 형상치수를 변화시켜 수리 영역의 크기를 하나의 단일 패스로 제한한다.
추가적으로, 용접한 그대로의 상태에서의 실험에 의해 밝혀진 바와 같이, 높은 함량의 B 및 Si와 같은 용해점 저하제를 갖는 Ni 및 Co 기반의 브레이징 재료를 사용하여 제조된 용접은 대규모 균열이 생기기 쉽고, 따라서, "용접한 그대로의" 상태에서 사용하기에 적합하지 않다.
"Effect of Filler Alloys on Heat Affected Zone Cracking in Pre-weld Heat Treated IN-738 LC Gas-Tungsten- Arc Welds", Metallurgical and Materials Transactions, Volume 36A, 2005년 7월, pp.1881 - 1890.에 따르면, 표준 필러 재료를 사용하여 Inconel 738 위에 균열없는 용접을 만들려는 이전의 시도는 성공적이지 못했다.
현재의 개발의 범위 내에서 상기의 결과를 확인하기 위하여, 0.2 - 1 중량%의 부피 함량을 갖는 Si 를 포함하는 다양한 합금 원소들을 포함하는 표준 AMS 5786 (Hastelloy W) 및 AMS 5798 (Hastelloy X) 니켈 기반 용접 와이어, 2.75 중량%.의 규소의 부피 함량을 갖는 Haynes HR-160 니켈 기반 용접 와이어, US 2,515,185에 기재된 재료와 유사하게 0.05 중량% 내지 2 중량% 의 Si의 함량을 갖는 니켈 기반 합금, 및 US 6,468,367 에서와 같이 0.05 wt.% 까지의 B 및 2.0 wt.% 까지의 Re 를 함유하는 좀더 복잡한 니켈 기반 초합금을 포함하는, 표준 균질 용접 재료를 사용하여 Inconel 738의 용접성의 평가를 수행하였다.
화학 조성에 상관없이 표준 용접 재료를 사용하여 제조된 모든 용접은 기자재와 용접 비드 사이의 용융선을 따라 HAZ (열 영향부)에서 광범위한 입자간 미세 균열을 나타냈다.
Inconel 738 에서의 HAZ 균열은 용접 동안에 결정립계를 따라 저온 공정(eutectic), 탄화물 및 다른 석출의 초기 용해와, 이어지는 HAZ 안으로의 높은 수준의 잔류 인장 응력으로 인한 균열의 전파에 관련되었다. 공보 표제: Weldability Studies of High-Cr, Ni-base Filler Metals for Power Generation Applications, Welding in the World, Vol. 55, n. 3/4, pp. 65 - 76, 2011 (Doc. IIW-2111, ex Doc. IX-2313 -09)에서 Alexandrov B.T., Hope A.T., Sowards J.W., Lippold J.C.,와 McCracken S.S가 보여준 바와 같이, 저온 공정(eutectic)의 부족과 빠른 냉각은 용접 동안에 전체 균열 되메우기(back filling)를 허용하지 않았다.
이들 용접의 용접 후 열처리 (PWHT)는 HAZ에서 추가적인 변형 시효 균열을 초래하였다. 일부 균열은 용접 안으로 전파되었다.
따라서, 현재는 900℃를 초과하는 온도까지 예열하는 것만이 Mar M 247, Rene 80, CMSX 4, CMSX 10, Rene N5 및 기타 단결정 재료는 물론이고, Inconel 738, Inconel 713, GDT 111, GDT 222, Rene 80, Mar M247 및 기타 석출 경화 다결정과 1방향성으로 응고된 고 감마-프라임 초합금 위에 균열없는 용접을 가능하게 한다.
하지만, 용접전에 테빈 엔진 부품의 예열은 비용을 증가시키고 용접 작업의 생산성을 감소시킨다.
따라서, 본 발명의 주된 목적 중의 하나는 용접 및 용접 후 열처리 동안에 균열의 자가 치유를 허용해줄 주위 온도에서의 다결정, 1방향성으로 응고된 단결정 초합금 위에 용접과 클래딩을 위한 비용 효율적인 신규 방법의 개발이다.
추가적으로는 용접 후 열처리 (PWHT) 동안의 균열의 자가 치유를 위한 PWHT를 위한 파라미터를 개발하는 것이 또다른 목적이다.
클래딩과 용융 용접의 방법은 5-50% 브레이징 분말과 50-95% 고온 용접 분말을 함유하는 복합 필러 분말을 기자재에 도포하고, 동시에 그 기자재와 복합 필러 분말을 국부 용접 열 공급원에 의해 가열하는 단계를 포함한다. 필러 분말은 브레이징 분말이 완전히 용해되고, 고온 용접 분말과 또한 기자재의 표면 층을 적어도 부분적으로 용해시키는 온도까지 가열하여 용접 파라미터에 의존하는 불균일 또는 균질 용접풀을 제조하고, 그다음 이어서 용접풀을 응고 및 냉각시켜 고온 수지상 조직의 연속적 상호연결된 프레임워크와 수지상간 공정(eutectic) 매트릭스로 이루어지는 불균일 용접 비드를 형성한다. 브레이징 분말의 고체화 온도를 초과하지만 기자재의 고체화 온도보다는 아래의 온도에서 용접 후 열처리와 함께, 이 매트릭스는 모세관력에 의해 균열의 자가 치유가 가능한 한편, 고온 용접 분말에 의해 생산된 수지상 조직의 연속적 상호연결된 프레임워크에 의해 용접 비드 형상이 유지된다.
바람직한 실시예를 사용하여 수리된 물품은 수리하기 전에 손상된 영역이 제거되고, 용접풀과 용해점 저하제를 함유하는 브레이즈 기반 매트릭스가 응고하는 동안에 생산된 고온 수지상 조직의 연속적 프레임워크로 이루어지는 복합 용접 재료로 교체된, 최초 제작된 결함이 없는 기자재를 포함한다.
용접의 원하는 화학 조성과 마이크로조직을 보장하기 위하여, 용접하는 동안에, 원하는 크기의 용접 빌드업에 의존하는 한가지 이상의 패스를 사용하여, 브레이징 분말의 용해 온도를 초과하지만 고온 용접 분말의 용해 온도의 대략 1.2 배 미만인 온도까지 용접풀을 가열시킨다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 균열 치유는 바람직하게는 기자재의 적어도 부분적인 응력 제거를 허용하는, 브레이징 분말의 고체화 온도보다 아래이지만, 500℃보다는 높은 온도에서 물품을 전체 열처리하는 것과 병용하여, 용접 공급원을 사용하여 용접 비드의 국부 가열에 의해 만들어진다.
또다른 실시예에 따르면, 균열 치유를 보장하기 위하여, 용접 후 열처리는 용접 비드 재료의 고상선 액상선 범위 이내이지만 고온 용접 분말의 고체화 온도 이하에서 이루어진다. 고상선 액상선 범위는 실험에 의해 찾는다.
용접은 잔류 응력의 축적을 초래하는 반면, 고온 열 처리 동안에 균열 치유가 기자재의 기계적 성질을 감소시킨다. 따라서, 기자재의 성능 요건과 서비스 조건에 근거한 본 발명의 또다른 실시예는 어닐링, 에이징 또는 어닐링과 이어지는 에이징의 조합을 포함할 수 있다.
또다른 실시예에 따라 뒤틀림, 잔류 응력 및 냉각 균열을 감소시키는 것을 목표로, 2 - 10 용접 패스의 적용 후에, 용접 후 열처리를 한다.
바람직한 실시예에 따른 용접은 하나의 분말 호퍼를 사용하여 원하는 비율로 미리혼합된 브레이징 및 용접 분말을 사용하거나 또는 두개의 별도의 분말 호퍼를 사용하여 용접 공급원으로 가열하는 동안 이들 분말을 혼합하여 만들어진다. 용접 공급원은 레이저, 전자빔, 전기 아크 또는 플라즈마 중에서 선택된다.
기자재의 화학 조성과 상태에 의존하는 용접성의 개선 때문에, 용접전에 물품은 응력 제거, 에이징 또는 어닐링 열처리 시킨다.
바람직한 실시예에 따르면, 예를 들어 용접풀 길이 대 용접 속도의 비가 0.002 - 0.02 일때 균열없는 용접이 만들어진다.
용접에 의한 물품의 수리는 기자재와 대략적으로 동일한 화학 조성을 갖는 유사한 용접 분말을 사용하거나, 또는 기자재와 다른 조성을 갖는 다른 용접 분말과, 용해 온도저하제로서 1 내지 10 중량% 의 Si 또는 0. 2 내지 4 wt.%의 B 또는 4 wt.% 이하의 B의 총 함량으로 Si와 B의 혼합물을 1.2 내지 10 wt.% 로 포함하는 브레이징 분말을 사용하여, 기자재의 예열 없이 또는 요구되는 온도까지 물품의 예열과 함께, 주위 온도에서 이루어질 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 복합 용접 재료는 고온 용접 분말을 포함하며, 브레이징 분말은 버터링 패스를 생산하는데 사용되며, 이어서 고온 용접 분말을 사용한 용접으로, 원하는 형상을 갖는 용접 빌드업을 생성한다.
본 발명의 방법은 최소한 두가지 물품의 접합, 다결정, 1방향성으로 응고된, 단결정 및 복합 재료로 제작된 구조 부품, 케이싱, 노즐 안내 날개, 컴프레서 및 테빈 블레이드의 제조, 수리 및 치수 복원에 사용될 수 있다.
다음과 같은 이점이 관찰되었다.
이 방법은 비용을 줄이고, 생산성을 증가시키고 작업 조건의 건강과 안전을 향상시키면서, 고함량의 감마-프라임 상과 카본을 갖는 대부분의 다결정, 1방향성으로 응고된 단결정 초합금 위에, 주위 온도에서 균열없는 용접을 생성하는 것으로 확인되었다.
이 방법은 고온 및 고강도 수지상 조직의 연속적 프레임워크 및 연성 매트릭스로 이루어지는 불균일 복합 용접 비드 구조의 형성을 만든다. 이 방법은 브레이즈 및 전통적인 균질 용접된 조인트의 특성을 초과하는 기계적 성질과 내산화성을 갖는 용접 비드를 생성한다.
동일한 용접풀내에서 브레이징과 용접 분말 및 기자재의 용해에도 불구하고, 최적화된 용접 파라미터를 사용하여 제조된 용접에서 불균일 복합 구조의 형성이 발생한다.
이 방법에 의해 부착된 용접은 비용이 많이 드는 재작업의 필요성을 없애고, 용접 후 열처리 동안에, 균열의 자가 치유를 나타낸다.
이 방법은 또한 베이스 및 고온 용접 재료의 내산화성을 초과하는 우수한 내산화성을 나타낸다.
유리하게는 또한 프로세스 제어를 단순화시키는 넓은 기회의 최적 용접 파라미터가 존재한다.
본 개념은 다음의 단계를 포함하는 초합금의 클래딩 및 용융 용접의 방법이다:
a) 용해점 저하제를 포함하는 5-50중량% 브레이징 분말과, 50-95중량% 고온 용접 분말을 포함하는 복합 필러 분말을, 초합금 기자재에 도포하는 단계;
b) 기자재에 대하여 상대적으로 이동가능한 용접 열 공급원에 의해, 브레이징 분말을 완전히 용해시키고 고온 용접 분말을 적어도 부분적으로 용해시키며 또한 기자재의 표면 층을 용해시키는 온도까지, 기자재와 복합 필러 분말을 동시에 가열함으로써, 용접풀을 형성하는 단계;
c) 용접풀의 응고 및 냉각시에, 용접 비드와 기자재 사이에 융합이 존재하도록 하는 단계.
바람직하게는 여기에서 용접의 방법은 기자재로 구성되는 물품에 적용되며, 물품들을 함께 접합하는 단계, 치수 복원을 위해 물품을 클래딩하는 단계, 물품을 제조하는 단계 및 물품의 수리 단계 중에서 선택된 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 응고와 냉각시에, 높은 용해온도 수지상 조직들의 상호연결된 프레임워크와 수지상간 공정 매트릭스를 포함하는 용접 비드 중에 복합 구조가 형성되도록 한다.
바람직하게는 가열시에 불균일 용접풀이 형성되도록 한다.
바람직하게는 가열시에 균질 용접풀이 형성되도록 한다.
바람직하게는 용접 후 열처리의 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 여기에서 용접 후 열처리는 브레이징 분말의 고체화 온도를 초과하고 고온 용접 분말의 고체화 온도 보다는 아래의 온도에서 이루어지며, 이때 적어도 부분적인 매트릭스의 재-용해와 모세관 작용에 의한 공정(eutectic)으로 균열의 충전(메움)이 발생한다.
바람직하게는 이때, 용접 후 열처리는 용접 비드와 기자재의 적어도 부분적인 응력 제거가 발생하도록하는, 브레이징 분말의 고체화 온도보다는 아래이지만 500℃보다는 고온에서 이루어진다.
바람직하게는 이때, 용접 후 열처리는 용접 열 공급원에 의해 국부적으로 용접 비드를 가열함으로써 만들어진다.
도면 1은 열처리 후의 마이크로 플라즈마 용접을 사용하여 Inconel 738 상에 생성된 Mar M247 - AWS A5.8 BNi-9 클래드 용접의 횡단면(a) 과 종단면 (b)의 현미경사진이다.
도면 2 는 Inconel 738 - AWS A5.8 BNi-9 필러 재료를 써서 Inconel 738 위에 만들어진 3 패스 레이저 빔 클래드 용접(LBW)의 전형적인 매크로조직이며, 이때 (a) - 용접한 상태 그대로의 세로방향 샘플, (b) - 열 처리 후의 세로방향 샘플 .
도면 3은 열 처리하기 전의 HAZ에서의 균열 치유의 마이크로조직 (a) 및 1200℃에서 PWHT 후에 3 패스 클래드 용접의 매크로조직 (b)를 묘사한다.
도면 4는 용접된 상태 그대로의 (a) 그리고 열 처리후에 (b) Inconel 738 - AWS A5.8 BNi-9 필러 분말을 사용하여 Inconel 738 위에 생성된 클래드 용접 금속의 매크로조직이다.
도면 5는 열처리후에 Inconel 738-AMS4782를 사용하여 Inconel 738 위에 생성된 레이저 클래드 용접 (a) 및 HAZ (b) 의 매크로조직을 묘사한다.
도면 6 은 버터링 패스에 대해서는 Mar M247 - AWS A5.8 BNi-9 필러 분말을 그리고 탑 패스에 대해서는 Rene 80을 사용한, 다중 패스 클래드 용접 빌드업의 마이크로조직이며, 이때 (a) - 상단에서의 Mar M247 - AWS BNi-9 와 Rene 80 클래드 용접 사이의 용융 영역, (b) - 공정 영역을 묘사하는 열 영향부 (HAZ) .
도면 7 은 Inconel 738 - AWS A5.8 BNi-9 필러 재료를 사용하여 생성된 다중 패스 용접 빌드업을 묘사한다.
도면 8 은 수리된 터빈 블레이드인데, 결함이 없는 기자재 (1), 다중 패스 클래드 용접에 의해 생성된 블레이드의 수리된 부분 (2) 그리고 수리 부분 (2)를 기자재 (1)에 결합시키는 HAZ 에서의 공정 층 (3)을 묘사하는 현미경 사진과 함께한다.
용어 및 정의
복합 필러 분말 (재료) - 다른 화학 조성, 응고 범위 및 성질을 갖는 서로 다른 고온 용접 및 브레이징 분말들의 믹스를 포함한, 용접된 조인트 또는 클래드 용접을 만드는데 첨가되는 재료.
용접 분말 - 용접된 조인트 또는 클래드 용접을 만드는데 첨가되는 분말 형태의 용접 재료.
고온 용접 분말 - 1200℃보다 높고, 텅스텐의 용해 온도인 3422℃ 보다 아래인 고체화 온도를 갖는 용접 분말
브레이징 분말 - 400℃보다 높지만, 기자재와 고온 용접 분말의 용해 온도보다는 아래인 용해 온도를 갖는 브레이즈 조인트를 만드는데 추가되는 분말 형태의 브레이징 재료
기자재 또는 금속 - 용접될 물품이나 부품의 금속 또는 합금
클래딩 - 내마모성 및/또는 내부식성 또는 다른 특성들의 향상을 목적으로 및/또는 기자재 안으로 최소한의 침투로 원하는 치수로 부분(품)을 복원하기 위하여, 상대적으로 두꺼운 층 (> 0.5 mm (0.02 in.))의 용접 재료 및/또는 복합 용접 분말을 도포하는 프로세스.
다중 패스 클래딩 - 용접 재료 및/또는 복합 용접 분말 2가지 이상의 연이은 패스로 클래딩.
가스 텅스텐 아크 용접 = GTAW
레이저 빔 용접 = LBW
전자빔 용접 = EBW
플라즈마 아크 용접 = PAW
옥시 연료 용접 = OAW
용접 후 열처리 = PWHT
용해된 용접풀 - 용접 금속으로서 응고하기 전의 액체 또는 반 액체 상태의 용접풀.
용접 비드 - 용접 및/또는 클래드 패스 동안에, 용접 재료 및/또는 복합 용접 분말의 응고로부터 생기는 용착물.
유사한 용접 재료 - 기자재와 동일한 화학 조성을 갖는 용접 재료
서로 다른 용접 재료 - 기자재와 다른 화학 조성을 갖는 용접 재료
열 영향부(HAZ) - 용해되지는 않았지만, 그것의 기계적 성질이나 마이크로조직이 용접, 클래딩, 브레이징, 납땜, 또는 절단의 열에 의해 변경된 베이스 금속의 일부분.
균질 용접 비드 - 유사한 화학 조성, 응고 범위 및 물리적 성질을 갖는 유사한 입자, 수지상 조직 및 상으로 구성되는 용접 비드.
불균일 용접 비드 - 다른 화학 조성, 고상선 - 액상선 또는 응고 범위 및 물리적 성질을 갖는 입자, 상 및 침전물로 이루어지는 용접 비드.
용접 비드의 부분적인 재용해 - 브레이징 분말의 응고 온도를 초과하지만 고온 용접 분말의 응고 온도보다는 아래인 온도까지 복합 용접 비드를 가열.
공정 매트릭스 - 복합 용접 비드에서의 수지상 조직의 고체화 온도 보다 아래인 온도에서, 브레이징 분말과 고온 용접 분말의 금속적 상호작용 중에 형성되는 합금.
복합 용접 비드 - 용접 또는 클래딩에 의해 제조되며, 다른 응고 범위와 성질을 갖는 수지상 조직과 공정(eutectic)인, 최소한 두가지 구성성분을 포함하는 합금.
용해점 저하제 - 금속 및 합금의 용해 온도를 낮추어 때때로 공정의 형성과 고상선 - 액상선 범위(응고 범위라고도 함)의 증가를 초래하는 화학 원소 또는 원소들
고체화 온도 - 금속 또는 합금이 완전히 고체가 되는 가장 고온
액상선 온도 - 모든 금속 또는 합금이 액체가 되는 가장 낮은 온도
고상선 - 액상선 범위 또는 온도 - 금속 또는 합금이 부분적으로는 고체이고 일부는 액체 상태인 고상선과 액상선 사이의 온도 범위.
용접 침투 - 용접이 그것의 면으로부터 강화물을 제외하고, 기자재나 조인트 안으로 확장하는 최소 깊이
불연속성 - 이를테면 재료 또는 용접 비드의 기계적, 금속적, 또는 물리적 특성에서의 동질성의 부족과 같이, 용접 비드(금속)의 전형적인 구조의 중단.
용접 결함 - 본래부터 또는 누적된 영향(예를 들어, 균열 전체 길이)가 부분품이나 제품을 최소의 해당 승인 표준이나 규격에 맞출 수 없게 만드는 불연속 또는 불연속들.
균열 - 날카로운 끝과, 보통 삼(3)을 초과하는 높은 길이 대 폭의 비를 특징으로 하는 파쇄-타입 불연속성
열극 - 파쇄 표면의 단지 약간의 분리 (개구 변위)를 갖는 작은 균열-유사 불연속성. 접두사 매크로 - 또는 마이크로는 - 상대적인 크기를 나타낸다.
불균일 용접풀 - 액화된 서로 다른 브레이징, 용접 및 기자재가 복합 불균일 용접 비드로 응고하기 전에, 화학 원소들의 불균일 분포와 공존하는, 용해된 또는 반-용해된 용접풀이다.
복합 불균일 용접 비드 - 이를테면, 이 경우에는 각각이 상당히 다른 화학 조성, 응고 범위와 물리적 성질을 갖는 수지상 조직들의 상호연결된 프레임워크와 수지상간 공정 매트릭스와 같이, 최소한 두가지 금속적으로 결합된 구성성분을 생성하는, 불균일 용접풀의 응고로부터 생긴 용착물.
에이징 온도 - 금속과 합금을 열처리하는 동안 과포화 고용체로부터 2차 상(phases)의 석출이 발생하는 온도이다.
버터링 용접 패스 - 용접의 후속 완료를 위하여, 표면마무리작업(surfacing) 금속을 기자재 위에 부착하여 금속적으로 양립가능한 용접 금속 디포짓을 제공하는, 클래딩 용융 용접 프로세스를 이용한 표면 제조.
초합금 기자재 - 고온에서, 0.9 용해 온도까지, 뛰어난 기계적 강도와 크리프에 대한 저항성(고체 재료가 응력하에서 천천히 이동하거나 변형되는 경향); 양호한 표면 안정성, 내산화성 및 내부식성을 나타내는, 테빈 엔진 부품 및 다른 물품의 제조에 사용되는 금속성 재료이다. 초합금은 전형적으로 오스테나이트 면심 입방 결정 구조를 갖는 매트릭스를 가진다. 초합금은 테빈 엔진 부품의 제조에 주로 사용된다.
복합 용접 구조 - 금속적으로 결합된 고온 상호연결된 수지상 조직 프레임워크와 공정 매트릭스를 포함하는 불균일 구조로서, 이때 금속 결합은 용접풀이 용해와 응고되는 동안에, 서로 가까워지는 원자가 금속 원자들의 공간 확장의 증가로부터 발생한다.
최초 제작된 물품 - 수리를 받지 않은 물품
설명
항공 및 산업용 엔진의 테빈 블레이드는 낮은 연성을 갖는 초합금, 1방향성으로 응고된 단결정 재료로 제조되어, 높은 파열 특성을 보장한다. 하지만, 낮은 연성은 용접이 소성 변형에 의한 잔류 응력을 수용하는 능력의 제한으로 인하여, 이들 재료의 용접성을 감소시킨다.
낮은 연성을 갖는 재료 위에 성공적인 용접을 수행하기 위해서는, 필러 재료의 용해 온도를 낮추고, 침투의 깊이를 최소화하고, 기자재를 과열하고 용접 비드의 응고 범위를 증가시킴으로써, 응고 응력을 최소화하는 것이 필수적이다. 이는 용접 비드내에서 응고 및 소성 변형에 의한 열 응력의 수용을 가능하게 한다.
발명된 방법은 용접 비드와 용융선에 인접한 HAZ 에서의 균열이 용접 후 열처리 동안에 자가 치유되는, 자가 치유 용접의 창출에 의해 균열 문제를 다룬다. 추가적으로 자가 치유는 또한 차후의 패스의 입열로 인하여, 다중 패스 용접중에 일어난다.
발명된 방법에서는 한 예로서 Inconel 738로 제작된 테빈 블레이드의 수리만의 사용이 개시된다.
용접 수리에 앞서, 다른 테빈 엔진 부품 뿐만 아니라 테빈 블레이드는 관련 Original Equipment Manufacture (OEM) 표준 절차에 따라, 보호용 코팅(있는 경우)의 벗기기와 디스켈링 및 클리닝을 실시한다.
클리닝 후에, 테빈 블레이드는 AMS2647 또는 ASTM DE1417 또는 OEM 표준에 따라서 플루오로 침투 검사 (FPI) 를 하고 이어서 치수 검사를 한다.
용접하기 전에, 이를테면 Inconel 738과 같은 석출 경화 다결정 초합금으로 제작된 테빈 블레이드는 또한 재생 열 처리 또는 높은 등방압[High Isostatic Pressure (HIP)] 처리를 하여, 부분품의 파열과 피로 수명을 회복시키고 기자재가 용접을 견디는 능력을 향상시킬 수도 있다.
예를 들어, Inconel 738의 재생 (솔루션) 어닐링은 1190℃ ± 10℃의 온도에서 2 - 4 시간동안 수행되고 이어서 제어 냉각하여 γ' - 상의 양을 감소시킨다.
열처리 후에는, 기계가공이나 휴대용 회전 파일과 텅스텐 카바이드 버르(burr)을 사용한 수동 연삭에 의해, 수리 영역으로부터 손상된 재료를 기계적으로 제거한다.
견실하고 온전한 용접을 보장하기 위해서 결함있는 불량 재료는 완전히 제거되어야 한다. 따라서, 기계가공후에 수리 영역은 완전한 균열 제거를 확인하기 위해 FPI를 하고 이어서, 알칼리, 아세톤, 메탄올 또는 스팀 클리닝을 사용하여 탈지시킨다. 용접에 앞서, 수리 영역은 또한 아세톤과 보풀없는 천을 사용하여 깨끗하게 세척한다.
미리혼합된 복합 용접 분말은 예컨대 AWS A5.8 BNi-9 (추가로 AWS BNi-9), AMS 4777 과 같은 5-50% 붕소 기반 브레이징 분말 또는 규소 기반 브레이즈 AMS 4782 또는 규소-붕소 브레이즈 브레이징 분말 Amdry 788, 및 고온 용접 분말을 포함할 수 있다. 고온 용접 분말은 보다 우수한 용접을 제조하기 위하여, 기자재와 유사한 화학 조성 또는 기자재 화학 조성과는 다른 조성을 가질 수 있다.
고온 용접 분말 Inconel 738, 또는 이를테면 Mar M247, Rene 80, Rene 142 과 같이 우수한 내산화성을 갖는 서로 다른 분말들 또는 브레이징 분말과 함께 맞춤 제작된 분말을 포함한 복합 용접 분말을 사전에 준비하거나 또는 클래딩 중에 표준 멀티 호퍼 분말 공급기에서 직접 생산한다.
브레이징 및 고온 용접 분말의 선택은 사용 온도, 수리 영역의 응력 - 변형 상태 및 기자재의 화학 조성에 근거한다.
예를 들어, 적당한 온도에 노출되는 낮은 압력 테빈 블레이드의 수리를 위해서는 붕소 기반 브레이징 분말이 최상의 선택이다. 이는 HAZ 안으로 쉽게 확산하고, 모재료 용해 온도보다 더 낮은 공정의 형성에 의해, 용융존에 인접한 미세 균열을 치유하는 붕소의 능력 때문이다. 도면 3, b에 나와있듯이 이들 공정은 용접을 모재료에 금속적으로 결합시켜, 독특한 구조를 만들어낸다.
뜨겁고 가혹한 조건에 노출되는 상대적으로 가벼운 항공 엔진용 테빈 블레이드를 위해서는, AMS 4782 등과 같은 규소 기반 브레이징 분말이 보다 바람직한데, 왜냐하면 이들이 붕소 기반 브레이징 재료보다 더 우수한 내산화성을 갖기 때문이다.
높은 온도와 스트레스에 노출되는 중공업 엔진의 고압 터빈 블레이드는 규소-붕소 기반 AWS BNi-10, BCo-1 또는 유사한 브레이징 분말을 사용하여 수리될 수 있다.
유사하거나 서로 다른 철 베이스, 니켈 베이스, 코발트 베이스 초합금으로 제조될 수 있는 고온 용접 분말을 선택하는데 동일한 접근법을 사용할 수 있다.
클래딩하는 동안, 기자재 뿐만 아니라 고온 용접 및 브레이징 분말은 다수의 열 또는 용접 공급원 예컨대 레이저나 전자빔, 아크 및 플라즈마에 의해 용해될 수 있다.
레이저와 마이크로 플라즈마 용접은 테빈 블레이드의 팁(tip) 복원을 위해 현재 가장 진보된 방법이다. 따라서, 이들 용접 프로세스는 보다 상세하게 논의된다. 용접하는 동안의 입열은 최소화하는 반면, 침투의 깊이, 희석, 용접풀의 크기, 및 응고 시간을 줄이기 위해서 용접 속도는 최대화한다.
용접풀의 응고와 냉각은 고온 용접 분말에 의해 제조된 수지상 조직의 연속적 상호연결된 프레임워크와 브레이징 및 용접 분말과 기자재에 의해 형성된 수지상간 공정으로 구성된 복합 불균일 용접 비드의 형성을 초래한다.
실험에 의해, 복합 불균일 용접 비드의 형성을 위한 최적의 조건은 용접풀의 길이 대 용접 속도의 비가 0.002 내지 0.02인 레이저 클래딩에서 달성되었음을 밝혀냈다.
용접풀 안으로 복합 용접 분말의 도입과 함께 레이저 빔에 의한 기판의 용해는 모든 재료들의 용융과, 클래드 용접와 기자재 사이에서 금속 결합의 형성을 초래하였다. 첫번째 층의 화학 조성은 희석과 침투의 깊이에 의존한다.
기판에 수직으로 수지상 조직이 에피택셜 성장된 원주형 수지상 구조가 용융존을 따라 용접풀이 응고되는 동안에 형성된다. 응고 프로세스와 함께 용접 방향으로 기울어진 수지상 조직의 성장 방향은 클래드 용접의 꼭대기 부분에서 기판에 평행하게 배향된 등축 또는 연장된 입자의 형성을 야기시킨다. 하지만, 다중 패스 클래딩에서 용접의 꼭대기 부분은 재용해되었고, 이는 도면 5에 도시한 바와 같이, 기자재로부터 시작하여 전체 클래드 용접의 전역에 수지상 조직의 상호연결된 프레임워크의 형성을 초래하였다. 최적의 용접 파라미터가 사용되었다면, 이러한 마이크로조직이 형성되었다.
높은 용접 속도와 응고율, 낮은 입열, 작은 길이의 용접풀 및 액체 금속의 제한된 교반은 응고에 대한 비평형 상태를 야기하였다. 이는 복합 불균일 용접 비드의 형성을 가져오며, 이때 붕소와 규소 풍부 공정이 수지상 조직과 결정립계를 따라 분리되어, 균열을 자가 치유하는 능력이 우수한 매트릭스를 만들어낸다.
액체 브레이즈 기반 매트릭스를 갖는 HAZ에서의 미세 균열의 치유는 용접하는 동안 또한 관찰되었다. 하지만, 용접풀의 신속한 응고와 냉각으로 인하여, 용융선에 인접한 커다른 균열은 완전히 치유되지는 않았다.
모든 용접 및 HAZ 균열을 완전히 치유하기 위해서 테빈 블레이드를 브레이징 분말의 응고 온도를 초과하지만 고온 용접 분말의 응고 온도보다는 낮은 온도에서 용접 후 열처리 (PWHT)시켰고, 그결과 오로지 브레이즈 베이스 매트릭스의 부분적인 재-용해를 야기한 반면, 복합 클래드 용접의 기하학적 구조는 고온 수지상 조직의 연속적인 프레임워크에 의해 지지되었다.
또다른 바람직한 실시예에 따르면 PWHT의 제 1 단계는 사전에 용접의 열확산 분석 (DTA)에 의해 또는 일련의 실험에 의해 결정될 수 있는 용접의 고상선 - 액상선 범위 내에서 만들어진다.
PWHT 동안에 공극의 형성을 방지하기 위해서는, 브레이즈 기반 매트릭스가 전체 용접 전역에 걸쳐 상호연결되어야 한다. 따라서, 적절한 용접 및 브레이징 분말의 선택과 용접 파라미터의 최적화는 균열의 자가 치유에 있어서 중요한 역할을 수행하였다.
발명된 프로세스가 폭은 0.8 mm까지 그리고 길이는 20 mm 까지의 균열을 치유하는데 사용될 수 있음을 밝혀냈으며, 이것은 어떠한 종래 기술에서도 관찰되지 않았던 것이다.
연장된 침지(소오킹) 시간은 붕소와 어느 정도의 규소를 기자재 안으로의 확산이 가능하게 하였다. 또한 고온 용접 분말에 의해 생산된 수지상 조직 안으로 붕소의 확산이 관찰되었으며, 그결과 Inconel 738 의 HAZ에서 공정의 형성을 야기하였고 이는 균열 치유를 동반하였다. 본 발명자들은 도면 3, b에 도시한 바와 같이, 원래의 균열의 모든 흔적이 최대 1.8 mm까지의 깊이로 제거됨을 관찰하였다.
노즐 안내 날개 (NGV) 뿐만 아니라, 산업 및 항공 테빈 엔진 부품의 테빈 블레이드의 다양한 용접 수리는 서로 다른 용접 재료를 사용하여 만들어졌다. 따라서, PWHT 의 주된 목적은 기자재의 본래의 기계적 성질을 회복시키고 응력 제거를 수행하여 용접의 기계적 성질을 최대화하는 것이다.
용접후에 균열의 자가 치유를 완성하기 위해서, Inconel 738 합금을 1120 - 1220℃의 온도에서 2시간동안 열 처리하였고 이어서 980℃의 온도로부터 아르곤 퀀치하였다. 이는 기자재의 어닐링, 감마-프라임의 용해(dissolution) 및 탄화물의 재-석출을 야기하였다.
Inconel 738 기자재의 본래의 기계적 성질을 회복시키기 위해서, 1120℃의 온도에서 4시간동안 2 단계 PWHT와 이어서 845℃의 온도에서 16 시간동안 에이징하고 아르곤 퀀치를 하였다.
2 단계 에이징후에 IN 738의 전형적인 마이크로조직이 오스테나이트 매트릭스에서 감마-프라임의 입방형 석출을 포함하는 것을 관찰하였다. 감마-프라임과 탄화물과의 석출 경화는 각각 49.4 KSI 와 36.8 KSI 의 높은 극치 및 항복 강도 와 함께, 22 KSI의 응력과 982℃의 온도에서 15.5% 의 신장과 23.7 시간의 파열 시간을 갖는 크리프 강도를 보장하였다. 이러한 열 처리 후의 대부분의 결정립계는 톱니모양 형태를 가졌고 이는 연장된 블레이드 파열 수명에 기여한다.
붕소 (B - 시리즈), 규소 (S - 시리즈) 그리고 붕소와 규소 (SB - 시리즈)가 풍부한 높은 용해 온도 수지상 조직의 상호연결된 프레임워크와, 수지상간 니켈 및 코발트 기반 공정 매트릭스를 포함하는, 발명된 복합 용접 분말을 사용하여 제조된 용접은 PWHT 동안에 또한 부분적인 에이징도 받았다.
그 결과, 붕소 기반 브레이징 분말로 만들어진 용접은 더 거친 입계 특징과 매우 미세한 입방형 및 구형 감마-프라임 마이크로조직을 나타내었고, 이는 에이징된 조건에서 Inconel 738에 대해 또한 전형적이었다.
규소 첨가제를 갖는 용접은 훨씬 더 높은 열적 안정성을 가졌다. 1차(주요) 오스테나이트 입자의 재결정화의 흔적과 수지상 조직의 형태의 변화는 전혀 발견되지 않았다. 2 단계 에이징 후에 Si 기반의 브레이징 분말을 사용하여 제조된 용접 비드는 극도로 미세한 입방형 감마-프라임 상을 가졌다.
적당한 양의 붕소와 규소를 갖는 용접은 전이 마이크로조직을 가졌다. 용접에서나 HAZ의 어디에도서 균열의 흔적은 찾아볼 수 없었다.
설명한 3가지 타입의 브레이징 분말 모두가 Inconel 738 테빈 블레이드 위에 용접에 잠재적으로 사용될 수 있었지만, Si를 사용하여 제조된 용접이 표 2, 실시예 9에서 보여준 바와 같이, 가장 높은 내산화성을 가졌다. 따라서, Si 기반의 브레이징 분말이 테빈 블레이드의 첨단(tip) 복원에 가장 효과적인 반면, 붕소 기반 브레이징 분말은 블레이드 플랫폼에서 균열의 용접 수리에 사용되어야 한다.
PWHT 후에, 수리 영역은 테빈 블레이드의 원래의 윤곽의 복원을 위해 기계가공 또는 연마한다.
관련 표준 및 규격에 따라 최종 FPI 및/또는 방사선 검사 (X-레이)를 수행한다.
발명된 방법과 복합 필러 분말을 사용하여 수리된 터빈 블레이드의 대표적인 도면은 도 8에 도시되어 있다.
이 블레이드는 기자재의 원래 결함이 없는 부분(1), 이 경우에 Inconel 738, 그리고 다중 패스 레이저 클래딩과 PWHT에 의해 제조된 수리된 부분 (2)을 포함하였다.
결과적으로, 블레이드의 수리된 부분은 고온 용접 분말에 의해 생산된 상호연결된 수지상 프레임워크와, 브레이즈 기반 매트릭스를 포함하며, 이는 HAZ에서 균열없는 공정층 (3)을 통해 기자재와의 융합을 생성하였다.
엔진 부품의 수리를 위해 발명된 방법과 복합 용접 분말의 역량을 증명하기 위하여, Inconel 738, Mar M002, Inconel 625, Rene N5 및 오스테나이트 스테인레스강 304 기자재 위에 다중 패스 클래딩을 만들었다.
1 kW 레이저가 장착된 Liburdi LAWS 1000 레이저 용접 시스템을 사용하여, 자동 레이저 빔 클래딩을 만들었다.
Liburdi LAWS 4000 시스템을 사용하여 자동 마이크로플라즈마 (MPW) 용접을 제조하였다.
Liburdi Puis Weld 100 전력원과 표준 용접 토치를 사용하여 수동(Manual) GTAW-MA 용접을 하였다. 실험 결과는 하기 실시예 1 내지 9에서 논의된다.
실시예 1
70% Mar M247 고온 필러와 30% AWS BNi-9 브레이징 분말로 구성된 필러 재료를 사용하여 폭이 0.060-0.070 인치인 Inconel 738 기판 위에 삼(3) 패스 자동 마이크로플라즈마 펄스(pulsed) 클래딩을 주위 온도에서 제작하였다.
하기 아래의 파라미터를 사용하였다:
이동 (용접) 속도 - 2 ipm (분당 인치)
분말 공급율 - 3 g/min
최대 용접 전류 - 21.8 A
최소 용접 전류 - 15.6 A
듀티 사이클 - 60%
주파수 - 3 Hz
차폐 가스 - 아르곤
파일럿 아크 가스 - 아르곤
용접된 샘플은 10-4 torr 미만의 압력을 갖는 진공에서 1120°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 용접 후 열처리하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태였으며, 이는 클래드 용접에서 미세 균열의 자가 치유와 용융선을 따라 공정 합금의 형성을 가능하게 했고, 그결과 미세 균열이 치유되었다.
클래드 용접과 HAZ에서 어떠한 균열도 관찰되지 않았다. 샘플의 전형적인 현미경사진은 도면 la 와 lb에서 볼 수 있다.
실시예 2
75% Inconel 738 고온 필러와 25% AWS BNi-9 브레이징 분말로 구성된 필러 재료를 사용하여, 폭이 0.080-0.090 인치인 Inconel 738 기판 위에 주위 온도에서 삼(3) 패스 레이저 클래딩을 주위 온도에서 제작하였다.
폭이 0.090 - 0.100 인치인 클래드 용접을 제조하기 위하여, 레이저 용접 헤드를 용접 방향에 수직으로 진동하였다.
제 1 패스 동안 기판의 과열을 최소화하고 패스들 사이에서 양호한 용융을 보장하기 위하여, 레이저 빔 파워를 제 1 패스로부터 탑(마지막) 패스까지 점진적으로 증가시켰다.
아래 하기의 용접 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 6 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체에 걸침) - 45 ipm
진동 거리 - 0.033 인치 샘플의 중앙선의 양측
빔 파워: 325 W (첫번째 패스), 350 W (두번째 패스), 400 W (세번째 패스)
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
용접후에, 샘플을 2개의 동일한 부분으로 절단하였다.
한 부분은 용접된 그대로의 상태로 금속조직 평가를 수행했다. 본 발명자들은 레이저 용접을 하는 동안, 모세관 작용에 의해 용접 퍼들로부터 균열 안으로 빨아들여진 용해된 필러 재료에 의해 HAZ에서 미세균열이 자가 치유된 것을 관찰하였고, 이는 도 3 a에 나와있다.
샘플의 두번째 부분은 10-4 torr 보다 아래의 압력을 갖는 진공하에서 1200°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 용접 후 열처리하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태에 있었고 이는 용접에서 미세 균열의 자가 치유를 가능하게 하였다. 본 발명자들은 도 3 b에 보이는 바와 같이, 용융선을 따라 공정 합금이 형성되어 본래의 HAZ 미세 균열의 모든 흔적이 제거된 것을 관찰하였다.
용접 후 열처리는 또한 도 4에서 보이는 바와 같은 과포화 고용체의 분해, 붕소-풍부 입자의 석출 그리고 아래 표 1에서 보이는것처럼 클래드 용접의 미소경도를 모재료의 수준까지 감소시키는 결과를 가져왔고, 이는 구조 엔진 부품의 수리에 본 발명의 방법을 사용할 수 있는 실행가능성을 확인시켜주었다:
클래드 용접의 미소경도
재료 "용접된 그대로의" 상태, HV 열처리 후, HV
모 재료 427 419
HAZ 425 418
확산 구역 해당없음 433
클래드 용접 패스 1 554 445
클래드 용접 패스 2 581 481
클래드 용접 패스 3 573 407
실시예 3
73% Inconel 738 고온 필러와 27% AWS BNi-9 브레이징 분말로 구성된 필러 분말을 사용하여, 폭이 0.080-0.090 인치인 Mar 002 기판 위에, 삼(3) 패스 레이저 클래딩을 주위 온도에서 제작하였다.
폭이 0.090 - 0.100 인치인 클래드 용접을 제조하기 위하여, 레이저 헤드를 용접 방향에 수직으로 진동시켰다.
아래의 하기 용접 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 8 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체 가로지름) - 45 ipm
진동 거리 - 0.033 인치 샘플의 중심선의 양측
빔 파워: 모든 3 패스에 대해 475 W
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
용접된 샘플은 1200°± 10℃의 온도에서 10-4 torr보다 아래의 압력을 갖는 진공하에서 두(2)시간동안 용접 후 열처리시켰다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태였고 이는 용접에서 미세 균열의 자가 치유를 가능하게 하였다. 본 발명자들은 FPI와 금속조직 평가에서 확인된 바와 같이, 용융선을 따라 공석(eutectoid) 합금의 형성과 HAZ에서 미세 균열의 치유를 관찰하였다.
Inconel 738 - AWS BNi-9 필러 재료는 과잉의 붕소가 모재료 안으로 확산되는 능력으로 인해, 만족스러운 내산화성과 높은 기계적 성질을 갖춘다. 따라서, 이 재료는 예컨대 육상 기지 산업용 엔진의 케이싱, 노즐 안내 날개 (NGV) 및 테빈 블레이드와 같은 구조 부품의 수리에 가장 적합하다.
실시예 4
75% Inconel 738 고온 필러와 25% AMS 4782 규소 기반 브레이징 분말로 구성된 필러 분말을 사용하여, 폭이 0.080-0.090 인치인 Inconel 738 기판 위에, 삼 (3) 패스 레이저 클래딩을 주위 온도에서 제작하였다.
폭이 0.100 - 0.120 인치인 클래드 용접을 제조하기 위해, 레이저 용접 헤드를 용접 방향에 수직으로 진동하였다.
아래의 하기 용접 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 8 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체 가로지름) - 45 ipm
진동 거리 - 0.033 인치 샘플의 중심선의 양측
빔 파워: 모든 패스에 대해 475 W
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
용접된 샘플은 1120°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 10-4 torr 미만의 압력을 갖는 진공하에서 용접 후 열처리하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태였고 미세 균열의 치유를 생성하였다.
FPI 와 금속조직 평가로부터 샘플에 균열이 없음을 확인하였다. 샘플의 전형적인 현미경사진은 도 5에 도시되어 있다.
모 재료 및 붕소 기반 브레이징 재료와 비교할 때, 규소는 클래드 용접의 내산화성을 상당히 증가시킨다. Inconel 738 - AMS4782 조성물은 항공용 테빈 블레이드의 비교적 얕은 첨단(tip) 복원에 가장 특출하다.
실시예 5
표준 다결정질 및 단결정 합금으로 제작된 테빈 블레이드의 축방향 균열 수리 및 첨단(tip) 복원에 대하여, 50% Mar M247 필러와 50% AMS4782 브레이징 분말을 사용하여 제조된 클래드 용접의 평가를 수행하였다.
주위 온도에서 폭이 0.080-0.090 인치인 Inconel 738 기판 위에 삼 (3) 패스 레이저 클래딩을 생성하였다.
폭이 0.100 - 0.120 인치인 용접을 제조하기 위하여, 레이저 용접 헤드를 샘플 전체에 걸쳐 진동하였다.
아래의 하기 용접 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 6 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체를 가로지름) - 45 ipm
진동 거리 - 0.033 인치 샘플의 중심선의 양측
빔 파워: 모든 3 패스에 대해 475 W
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
섬유 직경 - 800 ㎛
필러 분말 직경 - 45 - 75㎛
용접된 샘플을 10-4 torr 보다 아래의 압력을 갖는 진공하에서 1220°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 용접 후 열처리하였다.
금속조직 평가로 샘플이 관련 승인 표준을 충족시켰음을 확인하였다.
실시예 6
최소량의 브레이징 분말을 갖는 클래드 용접의 균열 저항성의 평가를 수행하기 위하여, 95% Rene 142 고온 용접 분말과 AWS BNi-9 브레이징 분말을 사용하여 Mar M 002 기판 위에 레이저 클래드 용접을 주위 온도에서 제작하였고, 이는 1방향성으로 응고된 단결정 블레이드 및 NGV의 수리를 모의실험하기 위함이다.
샘플의 폭은 0.080 에서 0.100 인치까지 변화하였다.
폭이 0.080 - 0.100 인치인 클래드 용접을 제조하기 위해, 레이저 용접 헤드를 용접 방향에 수직으로 진동하였다.
아래의 하기 용접 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 8 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체를 가로지름) - 45 ipm
진동 거리 - 0.040 인치 샘플의 중심선의 양측
빔 파워: 모든 3 패스에 대해 475 W
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
용접된 샘플은 885°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 10-4 torr 아래의 진공하에서 용접 후 응력 제거를 하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 상태였다. 마이크로조직 평가에서는 관련 허용 한계를 초과하는 어떠한 징후(표시)도 드러나지 않았다.
실시예 7
Inconel 625 초합금으로 제작된 케이징 및 구조 부품의 대규모 수리를 모의실험하기 위해, 다음의 하기 파라미터를 사용하여, 75% Inconel 738 와 25% AWS BNi-9 분말로 구성된 필러 재료를 사용하여, 주위 온도에서 높이가 0.750 - 1.1 인치인 다중 패스 레이저 클래딩을 만들었다:
용접 속도 - 3.8 ipm
분말 공급율 - 8 g/min
진동 속도 (용접 샘플 전체 가로지름) - 45 ipm
진동 거리 - 0.040 인치 샘플의 중심선의 양측
빔 파워: 모든 3 패스에 대해 475 W
캐리어 가스 - 아르곤
차폐 가스 - 아르곤
잔류 응력을 줄이고 균열을 방지하기 위하여, 높이 0.250 - 0.500 인치의 용접후 빌드업 샘플을 1200°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 10-4 torr 미만의 압력을 갖는 진공하에서 용접 후 열처리하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태였고 이는 클래드 용접에서 미세 균열의 자가 치유를 가능하게 하였다. 본 발명자들은 용융선을 따라 확산 층의 형성과 모 재료의 재결정화 그리고 응력 제거를 관찰하였다.
열 처리 후, 요구되는 용접 빌드업에 도달할 때까지, 동일한 용접 파라미터를 사용하여 레이저 클래딩 프로세스를 계속하였고 이어서 1200°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 또다른 열 처리 사이클을 시행하였다.
두번째 열 처리 사이클 후에는, 용접 빌드업은 5% 미만의 작은 두께 감소와 함께 사실상 동일한 형상으로 유지되었다. 클래드 용접과 HAZ에서 균열은 전혀 발견되지 않았다. 클래드 용접이 있는 샘플은 도 7에 나와있다.
실시예 8
70% Inconel 738 및 30% AWS BCo-1 브레이징 분말로 구성된 필러 재료를 사용하여 폭이 0.060-0.070 인치인 Inconel 738 기판 위에 삼 (3) 패스 자동 마이크로플라즈마 펄스 클래딩을 주위 온도에서 제작하였다.
다음의 하기 파라미터를 사용하였다:
용접 속도 - 2 ipm (분당 인치)
분말 공급율 - 2.6 g min
최대 용접 전류 - 22 A
최소 용접 전류 - 15 A
듀티 사이클 - 60%
주파수 - 3 Hz
차폐 가스 - 95%Ar - 5%H2
파일럿 아크 가스 - 아르곤
용접된 샘플은 1220°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 10-4 torr 아래의 압력을 갖는 진공하에서 용접 후 열처리 하였다. 이 온도에서 클래드 용접의 재료는 고체 - 액체 상태였고, 클래드 용접에서 미세 균열의 자가 치유를 가능하게 하였다. 본 발명자들은 용융선을 따라 확산 층의 형성과 모재료의 재결정화 그리고 미소균열의 치유를 관찰하였다. 클래드 용접과 HAZ에서는 어떠한 균열도 발견되지 않았다.
실시예 9
용접 후에는 완전히 제거되고 폐기되는 손실성(sacrificial) 기자재 위에 제조된 다중 패스 레이저 클래드 용접의 기계적 성질을 평가하기 위해, 다음의 하기 분말을 사용하였다:
고온 용접 분말은 중량% 의 아래의 화학 원소들로 구성된다:
Co 9 - 15%;
Al 3-6.5%;
C 0.1 - 0.2%;
1 내지 8.5%의 총 함량을 갖는 Ti, Zr 및 Hf ;
0.5 내지 8.5%의 총 함량을 갖는 Ta 및 Nb ;
7 내지 20 %의 총 함량을 갖는 W 및 Mo ;
6.5 내지 18.5 %의 총 함량을 갖는 Cr 및 Re ;
0.1 내지 1 %의 총 함량을 갖는 Fe 및 Mn ;
나머지는 Ni 와 불순물.
브레이즈 조성물 :
붕소 기반 브레이징 분말의 조성물 1(또한 브레이즈 1)은 다음을 포함함(중량%로): Ni-20%Co -20%Cr-3%Ta-3%B-0.1La
규소 기반 브레이징 분말의 조성물 2 (또한 브레이즈 2)는 다음을 포함함(중량%로): Ni-19%Cr-10%Si
붕소와 규소를 함유하는 브레이징 분말의 조성물 3 (또한 브레이즈 3) 은 다음을 포함함(중량%로):
Co-22%Cr-21%Ni-14%W-2%B-2%Si-0.03%La
브레이징 재료의 함유량은 표 2에 나와있는 바와 같이, 5 내지 50% 에서 변화하였다. 크기가 5 x 2 x 0.120 인치인 용접 빌드업을 제조하기 위해, 레이저 클래딩을 사용하였다.
용접의 PWHT를 0.5·10-4 torr의 진공에서 1205°± 10℃의 온도에서 시행하고, 이어서 1120°± 10℃의 온도에서 두(2)시간동안 845℃에서 열여섯 (16) 시간동안 2 단계 에이징 열 처리를 하고 아르곤 퀀치하여, Inconel 738 기자재와 용접의 기계적 성질을 비교하였다.
용접의 인장 시험을 ASTM E21에 따라 982℃의 온도에서 실시하였다.
가속화 주기적 산화 테스트를 1100℃의 최대 온도에서 공기중에서 실시하고, 이어서 주위 온도로 공기 냉각하였다.
표 2에 따르는 바와 같이, 조성 1을 갖는 붕소 기반 브레이징 분말을 사용하여 제조된 용접은 우수한 기계적 성질과 뛰어난 연성을 보여주었는데, 이는 980℃의 온도에서 테빈 블레이드의 수리에 사용되고 있는 Inconel 738 와 표준 용접 재료 Inconel 625 및 Haynes 230의 기계적 성질을 초월하는 것이었다. 하지만, 붕소 첨가제는 표 3에 나와있는 바와 같이, 1100℃의 온도에서 내산화성을 감소시킨다.
조성 2를 갖는 규소 기반 브레이징 분말로 제조된 용접의 기계적 성질은 Rene 80 과 Rene 142 용접의 내산화성을 능가한 우수한 내산화성과 적당한 기계적 성질을 가졌다.
조성 3을 갖는 B 와 Si 함유 브레이징 분말로 제조된 용접은 오로지 B와 Si만으로 구성된 용접들 사이에 있는 기계적 성질을 가진다.
982℃의 온도에서 Inconel 738과 일부 표준 초합금의 성질과 비교한 레이저 클래드 용접의 기계적 성질
재료 UTS, KSI 신장, %
클래드 용접
WP + 브레이즈 조성물 1의 25% 64.8 19.5
WP + 브레이즈 조성물 1의 15% 60.8 16
WP + 브레이즈 조성물 1의 10% 67.1 18.4
WP + 브레이즈 조성물 1의 5% 63.3 12.4
WP + 브레이즈 조성물 2의 35% 35.3 15.1
WP + 브레이즈 조성물 3의 50% 44 18.8
표준 초합금 및 용접 재료
Inconel 738 49.4 15.5
Haynes 230 29.4 24.8
Inconel 625 24.1 45.9
용접과 Inconel 738의 주기적 내산화성
재료 WP + 25%의 브레이즈
조성물 1 		WP + 35%의 브레이즈
조성물 2 		WP + 50%의 브레이즈
조성물 3 		IN748
(기자재)		 Rene 80 (기자재) Rene 142
(기자재)
중량 변화, g/cm3
-0.1338
-0.0025
-0.2249
-0.0426
-0.0936
-0.0178
따라서, 앞서 논의한 바와같이, 붕소 기반 브레이징 분말은 바람직하게는 사용하는 동안 높은 응력을 훈련하고 보호용 알루미나이징 또는 백금- 알루미나이징 코팅을 갖는 구조 엔진 부품의 용접 수리와 제조에 사용되어야 한다.
규소 기반 브레이징 분말은 바람직하게는 용접의 높은 내산화성과 연성이 파열 성질보다 훨씬 더 중요한 테빈 블레이드의 첨단(tip) 복원에 사용되어야 한다.

Claims (41)

  1. 다음의 단계들을 포함하는 초합금의 클래딩 및 용융 용접의 방법:
    a) 용해점 저하제를 포함하는 5-50중량% 브레이징 분말과, 50-95중량% 고온 용접 분말을 포함하는 복합 필러 분말을, 초합금 기자재에 도포하는 단계;
    b) 기자재에 대하여 상대적으로 이동가능한 용접 열 공급원에 의해, 브레이징 분말을 완전히 용해시키고 고온 용접 분말을 적어도 부분적으로 용해시키며 또한 기자재의 표면 층을 용해시키는 온도까지, 기자재와 복합 필러 분말을 동시에 가열함으로써, 용접풀을 형성하는 단계;
    c) 용접풀의 응고 및 냉각시에, 용접 비드와 기자재 사이에 융합(합체)이 존재하도록 하는 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 용접의 방법은 기자재로 구성되는 물품에 적용되며, 물품들을 함께 접합하는 단계, 치수 복원을 위해 물품을 클래딩하는 단계, 물품의 제조 단계 및 물품의 수리 단계 중에서 선택된 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 응고와 냉각시에, 높은 용해온도 수지상 조직들의 상호연결된 프레임워크와 수지상간 공정 매트릭스를 포함하는, 용접 비드내의 복합 구조가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 가열시에 불균질 용접풀이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 가열시에 균질 용접풀이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 용접 후 열처리의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  7. 제 1항 및 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 용접 후 열처리는 브레이징 분말의 고체화 온도를 초과하고 고온 용접 분말의 고체화(고상선) 온도 보다는 아래의 온도에서 이루어지며, 이때 매트릭스의 적어도 부분적인 재-용해와 모세관 작용에 의한 공정으로 균열의 충전(메움)이 발생하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 용접 비드와 기자재의 적어도 부분적인 응력 제거가 발생하도록하는, 브레이징 분말의 고체화 온도보다는 아래이지만 500℃보다는 높은 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  9. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 용접 열 공급원에 의한 용접 비드의 가열에 의해 국부적으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  10. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 기자재의 어닐링 온도에서 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  11. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 기자재의 에이징 온도에서 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  12. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 어닐링과 이어지는 에이징 열처리를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  13. 제 6항에 있어서, 용접후 열 처리는 고상선에서 액상선까지의 범위내이지만, 고온 용접 분말의 고체화 온도보다 아래에서 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 용접 비드 재료의 고상선에서 액상선까지의 범위는 실험에 의해 발견되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 복합 필러 분말은 용접하는 동안, 열 공급원에 의해 브레이징 분말의 용해 온도를 초과하지만, 고온 용접 분말의 용해 온도의 1.2배 보다는 아래인 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  16. 제 1항에 있어서, 복합 용접 분말을 기자재에 도포하는 것은 최소한 두가지 연이은 패스를 사용하여 만들어지는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  17. 제 6항에 있어서, 용접 후 열처리는 최소한 두가지 용접 패스의 적용 후에 하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 브레이징과 용접 분말은 응고 및 냉각하기 전에 완전히 용해되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  19. 제 1항에 있어서, 고온 용접 분말을 그것의 액상선 온도 미만의 온도로 가열하는 동안, 브레이징 분말이 완전히 용해되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  20. 제 1항에 있어서, 가열 단계보다 앞서, 미리선택된 비율의 브레이징 분말과 고온 용접 분말을 미리혼합하고, 더 나아가 미리혼합된 분말을 단일 분말 호퍼로부터 용접풀 안으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  21. 제 1항에 있어서, 용접풀 안으로 들어가기 직전에 가열 단계 중에 브레이징 분말과 고온 용접 분말을 혼합하고, 더 나아가, 최소한 두가지 분말 호퍼로부터 분말을 용접풀 안으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  22. 제 1항에 있어서, 용접풀의 길이 대 용접 속도의 비는 0.002 - 0.02 사이에 속하게 선택되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  23. 제 1항에 있어서, 용접하기 전에 수행되는 어닐링 열 처리의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  24. 제 1항에 있어서, 용접하기 전에 수행되는 응력 제거 열 처리의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  25. 제 1항에 있어서, 용접하기 전에 수행되는 에이징의 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  26. 제 1항에 있어서, 용해점 저하제는 브레이징 분말의 대략 1 내지 10 중량%의 양의 Si 로 구성되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  27. 제 1항에 있어서, 용해점 저하제는 브레이징 분말의 대략 0.2 내지 4 중량%의 양의 B 로 구성되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  28. 제 1항에 있어서, 용해점 저하제는 브레이징 분말의 대략 1.2 내지 10 중량%의 양의, 미리선택된 혼합물 B 와 Si로 구성되며, 이때, B 함량은 대략 4 중량% 미만으로 유지되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  29. 제 1항에 있어서, 고온 용접 분말은 니켈 기반 합금, 니켈 기반 초합금, 코발트 기반 합금, 코발트 기반 초합금, 철 기반 합금, 및 철 기반 초합금 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  30. 제 1 항 및 제 29항 중 어느 한 항에 있어서, 고온 용접 분말은 중량%의 하기의 화학 원소들로 구성되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법:
    Co 9 - 15%;
    Al 3-6.5%;
    C 0.1 - 0.2%;
    1 내지 8.5%의 총 함량을 갖는 Ti, Zr 및 Hf ;
    0.5 내지 8.5%의 총 함량을 갖는 Ta 및 Nb ;
    7 내지 20 %의 총 함량을 갖는 W 및 Mo ;
    6.5 내지 18.5 %의 총 함량을 갖는 Cr 및 Re ;
    0.1 내지 1 %의 총 함량을 갖는 Fe 및 Mn ;
    나머지는 Ni 와 불순물.
  31. 제 1항에 있어서, 고온 용접 분말은 기자재와 대략 동일한 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  32. 제 1항에 있어서, 고온 용접 분말은 기자재와는 다른 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  33. 제 1항에 있어서, 용접 열 공급원은 레이저 빔, 전자빔, 전기 아크, 및 플라즈마 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  34. 제 1항에 있어서, 복합 필러 분말은 오로지 버터링 용접 패스 만을 생산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  35. 제 1항에 있어서, 용접은 기자재의 예열 없이 주위 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  36. 제 1항에 있어서, 용접하기 전에, 기자재는 응력 완화 온도를 초과하지만, 기자재의 응고 온도 이하인 온도까지 예열시키는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  37. 제 2항에 있어서, 물품은 터빈 블레이드인 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  38. 제 37항에 있어서, 터빈 블레이드의 재료는 다결정 재료, 1방향성으로 응고된 재료, 및 단결정 재료 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  39. 제 2항에 있어서, 물품은 노즐 안내 날개, 구조 터빈 엔진 부품, 터빈 케이싱, 및 컴프레서 블레이드 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  40. 제 2항에 있어서, 물품은 복합 재료로 제작되는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
  41. 제 1항에 있어서, 물품의 수리를 수행하기 위하여, 기자재로 구성되는 최초 제작된 물품으로부터 손상된 영역을 제거하는 초기 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 및 용융 용접의 방법.
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