KR960005062B1 - 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법 및 장치와 이에 의해 제작된 물품 - Google Patents

박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법 및 장치와 이에 의해 제작된 물품 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법 및 장치와 이에 의해 제작된 물품
제1도는 본 발명에 따라 박육단면의 기판에 비이드를 인가하기 위한 장치의 개략도.
제2도는 마멸된 에어 시일링 세그먼트의 사시도.
제3도는 본 발명에 따라 재생된 에어 시일링 세그먼트의 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 토오치 11 : 전극
12 : 전원 13 : 주전원
16 : 제1의 통로 17 : 제2의 통로
19 : 제3의 통로 21 : 기판
22,24,29 : 유량제어 및 측정장치
본 발명은 박육단면의 기판에 용접 비이드를 인가하기 위한 방법 및 장치와 이에 의해 제작된 물품에 관한 것이다.
이제까지 기판에 코팅막을 가하는 여러 가지 기술이 공지되어 있다. 예를들어, 고전류의 용접 아이크가 토크 애노드와 캐소드사이에 발생하고, 코팅분말이 플라즈마컬럼으로 가속되어 반용융상태가 된 후, 극히 높은 속도로 기판상에 충돌하게 하는 플라즈마 분무기술이 공지되어 있다. 고속의 분말입자가 기판상으로 비산 정지되기 때문에, 그 입자의 에너지는 열방산되어, 해당 입자는 기판상으로 유동적으로 흐르게 된다. 그러나, 이와같은 플라즈마 분무 처리는 코팅재료와 기판사이에 야금학적 결합을 부여하지 않는다. 이로인해, 기판이 응력 또는 뒤틀림력을 받게 될 때에는, 코팅재료가 기판에서 분리되게 된다.
다른 공지 기술은 예를 들어 50암페어 이상이며, 용도에 따라 500 내지 600암페어 범위에 까지 달하는 고전류하에서, 플라즈마 용접토크가 용접토치와 피가공재사이에 유기되게 하는 것이다. 이 경우에, 피가공재의 표면은 용융상태로 가열되어 용융금속의 푸울을 형성하게 된다. 그후에, 용접분말이 푸울 내로 인도되어 용융되고, 고형화시에 용접 비이드를 형성하게 한다. 일반적으로, 이들 기술은 용접아아크에 의해 발생된 열이 박육단면을 관통하여 용융시키기 때문에 박육단면의 피가공재에는 사용 불가능하다.
또한 공지되어 있는 바와같이, 비교적 얇은 부분을 가지는 여러 가지 형태의 구조체는 사용동안 마모되기 쉬워 때마다 교체 또는 재생해야 한다. 예를들어, 각종 형태의 에어 시일체가 다수의 터빈엔진에 사용되고 있는데, 이 엔진은 많은 개별의 세그먼트가 터빈 또는 콤프레서 블레이드를 가지고 있는 로우터의 주위에 하나의 연속성 링을 형성하고 있다. 사용동안, 이들 밀봉체는 세그먼트의 단부가 서로 접촉하게 되고, 블레이드가 매우 높은 속도로 회점함에 따라 터빈 블레이드에 접촉하기 때문에 마모 및 마손되게 된다. 부가하여, 발생된 열과 원심력 때문에, 터빈 블레이트는 길이 연장되거나 확장되어, 밀봉 세그먼트내의 홈 및 노치를 마모시켜 결과적으로 부품을 마멸시키게 한다. 일반적으로, 이들 세그먼트들은 마모의 정도, 즉 원래의 크기로부터 제거되는 재료의 량에 의해 분류되는데, 어는 정도의 마멸도까지는 엔진의 사용에 지장이 없다. 그러나, 터빈블레이드와 세그먼트간의 마모가 진행됨에 따라, 세그먼트들은 새로운 세그먼트나 몇가지 방식으로 재생되는 세그먼트들로 대체되게 된다.
세그먼트들이 교체되지 않으면, 엔진은 심각한 타격을 받게 된다. 종래에, 밀봉체를 재구성하기 위한 여러 가지 방법들이 시도되어 왔다. 예를들어, 그 중 한 방법은 여러 재료가 복수의 층으로 증착되어 원하는 두께를 얻는 플라즈마 분무 기술이 있다. 그러나, 프라즈마 분무 기술은 일반적으로 각 패스시 매우 얇은 두께, 예를들어 패스당 수천분의 일 인치가 증착되게 된다. 따라서, 원하는 두께를 만드는데 50 또는 60패스 정도의 다수의 패스가 필요하게 된다. 코팅막이 시일 세그먼트의 야금학적으로 결합되지 않기 때문에, 동일한 세그먼트의 반복적인 충전에 의해 분리가 발생할 수 있다. 즉, 각 세그먼트는 엔진의 엔진의 진동과 세그먼트를 통하여 작용하는 터빈 블레이드의 압력에 의해 압축 및 인장력을 받게 된다. 예를들어, 블레이드에 의한 스크레이프동안에, 세그먼트는 압축상태에 놓이게 되지만, 블레이드가 접촉 시점을 통과할 때에는 압력이 급격히 해방되어 세그먼트에 장력이 가해지게 된다. 부가하여, 엔진내의 온도 변화로 재료가 베이스 물질로부터 분리될 수 있다. 이러한 결점이 엔진에 치명적이지는 않지만, 엔진 고장을 유발할 수도 있다.
내열성 및 내부식성 재료의 허니콤형부를 시일링 세그먼트로 만드는 것이 또한 제안되어 있다. 그러나, 이 구조체는 경제 문제상 적용이 제한되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 용접 비이드를 경제적으로 박육단면의 기판상에 인가하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 박육단면의 기판에 금속적으로 결합된 용접 비이드를 제공하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판상에 용접 비이드를 형성할 때 저 전압을 사용하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 경제적으로 링 밀봉체상에 마모표면을 재생하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 박육단면의 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법 및 장치와 이렇게 만들어진 제작된 물품을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 저전류로 박육단면을 가지는 기판과 전극 사이에 플라즈마아아크가 발생하지만, 이때 플라즈마아아크를 발생하는 전류는 적어도 15KHZ의 스위칭 주파수를 가지고 있어 안정화되고, 이것은 기판의 표면을 용융금속의 푸울로 용융시켜도 기판을 관통하여 태워지지 않게 한다. 부가하여, 용융푸울의 바로 위 지점에서 제어된 량의 용접 분말이 아아크내로 공급되어, 용융 푸울에 공급되기 전에 미리 가열된다. 용접 분말은 캐리어 가스에 포획되어 아아크내로 공급된다. 이후에 공급된 분말과 용융 푸울은 기판에 야금학적으로 결합되게 되는 용접 비이드로 고형화되게 된다.
용접은 또한 아아크가 통과하게 되는 부분 이온화된 가스 또는 플라즈마 칼럼에 의해 보충된다. 부가하여, 불활성 가스의 시일드가 플라즈마 칼럼을 둘러싸고 있어 용융된 금속 푸울이 대기 오염 또는 산화되기 않게 한다.
전원 및 분말과 가스공급의 제어는 기판의 최소한의 희석량과 최소한의 뒤틀림량으로 얇은 기판상에 고도로 제어된 도금층이 증착되게 한다.
이 처리과정에서는, 상당한 양의 도금재료를 용융시키기 위해 고전압을 이용할 필요가 없는 것이 판명되었다. 대신에, 기판을 용융 및 변형 시키지 않고도 공급된 용접 분말을 용융시키기 위해 가해지는 열을 정밀학 효과적으로 조절해야 한다. 이를 위해 전류치가 정밀하게 제어되고 플라즈마 칼럼이 기판위에 집속된다. 예를들어, 전류치는 0.5 암페어에서 76 암페어까지의 범위로 설정할 수 있다. 그러나, 박육단면상에 용접 비이드를 인가하기 위해서는, 전류치는 0.5암페어에서 60암페어의 범위가 바람직하다. 더욱이, 용접분말을 플라즈마 아아크내로의 공급이 정밀히 조절되고, 이에 따라 아아크내 및 그 주위로의 가스유량의 조절에 의해 용접퍼들(puddle)로의 공급을 정밀히 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 방법은 기판위에 용접 비이드가 예를들어 0.125인치를 초과하지 않는 두께의 용착물로 0.030인치의 두께에 달하는 기판상에 용접 비이드를 인가하는 데에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법은 단순히 기존 재료를 재생용접하는 것에 제한을 두지 않는다. 예를들어, 본 발명의 방법은 내화성 탄화물 또는 내마모성 입자로 구성된 재료를 포함하는 다양한 내마모성 용착을 인가하는 데에 사용될 수 있다. 이와같이 본 발명의 방법은 합금의 정도와 용착물 내에서의 크기 및 위치에 관련하는 탄화물량에 따라서, 매우 높은 내마모성이나 가능하게는 절단된 면을 생성하는 데에 사용될 수 있다.
용접을 위한 전원공급은 초당 15,000사이클의 스위칭 주파수(15KHZ)를 가지는 인버터 전원을 사용할 수 있다. 높은 스위칭속도로 인해, 임의의 전류치 입력에 대해 매우 효율적인 출력전원을 얻을 수 있다. 이것은 전력소모와 관련하여 상당한 비용 절감을 이룰 수 있게 한다. 또한, 인버터의 출력은 매우 안정되고 효율적인 전류치 출력을 제공하는 한편, 기판에 대한 평균 유효열 입력은 SCR에 접속된 전원 또는 그의 전원의 상당 출력에 대해 성취될 수 있는 열입력보다 상당히 크다.
전류치를 저감시킴으로써, 토치와 피가공재사이의 거리가 축소될 수 있다. 이러한 축소에 의하여 플라즈마 아아크의 위치 및 기판의 열입사위치를 정확히 맞출수 있다. 이것은 분발이 용착되는 영역을 정확하게 한정할 수 있게 한다. 따라서, 용접분말의 공급을 기판의 바로 위에서 플라즈마 아아크내로 실시할 수 있어, 아아크의 열의 효과적인 사용으로 기판으로 아아크의 전체열의 소모하지 않고 분말을 용융되게 할 수 있다.
용접 비이드를 인가하는 장치는 플라즈마 칼럼을 압축하는 오리피스를 가지는 용접 토치와, 용접전류를 제공하기 위해 토치에 연결된 전원과, 조절된 양 만큼의 용접분말을 플라즈마 아아크내로 공급하는 수단과, 조절된 캐리어 가스를 공급하여 용접분말이 플라즈마 아아크내로 공급되게 하는 수단을 포함한다. 부가하여, 토치에 제어된 시일드가스를 플라즈마 아아크주위로 방출되게 공급하는 수단이 설치될 수 있다.
본 발명은 박육단면과 넓은 표면을 가지는 금속기판과, 이 급속기판에 야금학적으로 결합되는 용접 비이드로 이루어지는 물품을 제공하고 있다. 더욱이, 용접 비이드는 기판에서 분리되지 않고 굽힘응력을 견딜 수 있을 정도로 연성으로 되어 있다.
본 발명은 예를들어 에어 시일체로서, 굽혀진 박육단면을 가지는 기판과, 이 박육단면에 야금학적으로 결함된 용접 비이드 도금층으로 이루어진 금속 링 밀봉체를 제공하고 있다.
본 발명의 상기 목적과 그 외의 목적 및 장점들은 첨부된 도면에 따른 이하의 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
제1도에서 토오치(10)는 전극(11)을 수납하기 위한 제1의 중심통로(16)와, 분말금속(18)의 흐름을 수용하기 위해 제1의 통로(16) 주위로 동심원상에 있는 제2의 통로(17)와, 시일드가스의 흐름을 수용하기 위해 제2의 통로(17) 주위로 동심원상에 있는 제3의 통로(19)를 포함한다. 또한 토오치(10)는 중심통로(16)의 단부에 제한용 오리피스(20)를 가지며 이를 통해 불활성 기체가 피가공재 도는 기판(21)으로 유도된다.
제1도에 나타낸 바와같이 가스라인(22)이 토치의 중심통로(16)로 연결되어 아르곤과 같은 불활성 기체를 공급하게 된다. 또한 가스라인(22)은 적당한 불활성 기체공급원(도시안됨)에 연결된 불활성 기체라인을 가지는 가스유량 제어 및 측정장치(23)에 연결되어 있다. 이 장치(23)는 토치(10)의 중심통로(16)내로 공급되는 불활성기체의 양을 제어 및 측정한다.
비슷한 방식으로, 유량제어 및 측정장치(24)는 가스라인(25)을 통해 토오치(10)의 외부챔버, 즉 제3의 통로(19)에 연결됨으로써 적당한 시일드 가스 공급원(도시안됨)으로부터 아르곤과 같은 시일드가스를 공급하게 된다.
또한 분말금속재료(27) 저장소를 포함하는 분말금속 공급장치(26)는 가스라인(30)을 통해 분말 금속공급장치(26)에 연결되어 있어 분말금속의 운반을 지원하기 위해 불활성 기체를 적당한 공급원(도시생략)으로부터 공급라인(28)내로 운반한다. 공급장치(26)에 공급되는 가스는 분말금속을 중력낙하에 의해 토치중에 운송시키기 위해 이용되면서, 분말금속의 대기 오염되지 않게 하는 데에도 이용된다. 이 가스는 또한 용접영역에서 전체 가스량과 성분에 부가된다.
파일럿 아아크 용접전원(12)은 전극(11)과 제한용 오리피스(20)에 그리고 이들 사이에 적당한 도선(31) 및 (32)과, 토치(10) 내의 내부접속체(도시생략)에 의해 접속된다. 파일럿 아아크 용접전원(12)은 전극(11)과 제한용 오리피스(20) 사이에서 전기아아크가 발생되는 데에 필요한 용접전류를 제공한다. 도시된 바와같이, 전극(119은 전원(12)의 음극단자에 연결되는 한편, 토오치(10)의 제한용 오리피스(20)는 전원의 양극에 연결되어 있다.
주 아아크 전원(13)은 도선(33), (34)을 통해 각각 전극(11)과 기판(21)에 그리고 이들 사이에 연결되어 있어, 전극(11)과 기판(21) 사이에서 아아크가 발생되게 용접전류를 공급 제공한다. 도시된 바와같이, 전극(11)은 전원(13)의 음극단자에 연결되어 있고, 기판(21)은 전원(13)의 양극단자에 연결되어 있다.
주 아아크전원(13)은 예를들면 0.5A~75A 범위의 비교적 작은 전류치를 조절하기 위한 적당한 수단이 구비되어 있는 다이매트릭스, 센토르(Dimetrics, Centaur) 아이크 용접기가 가능하다. 더욱이, 전원(13)에는 예를들어 스위칭 주파수 15KHZ에서 용접 아아크에 고주파수를 중첩시키는 전자 스위칭 기구가 설치되어 있다. 이것은 직류전류 아아크가 저전류치 출력하에서도 안정되게 한다.
시스템 제어기(15)는 각 전원(12),(13)과, 분말금속 공급장치(26) 및 다수개의 유량제어 및 측정장치(23),(24),(29)에 연결되어 있어 이들 장치의 동작을 동기화되게 한다.
기판(21)은 예를들어 0.030인치에서 0.10인치 범위의 얇은 두께부를 가지고 있다. 더욱이 이 기판은 용접 비이드가 형성되게 되는 두께에 비해 비교적 넓은 표면을 가진다.
동작시에 분말금속 재료(27)가 중력 작용으로 공급장치(26)로부터 토치(10)로 공급되고, 가스가 비교적 저속으로 통로(16) 및 (19)로 유입되며, 전원(12) 및 (13)이 작동되어 이전 아아크가 전극(11)과 기판(21) 사이에 발생되게 된다. 동시에, 중심통로(16)를 통해 공급된 불활성 가스의 프라즈마 컬럼(36)이 전극(11)과 기판(21) 사이에 형성된다. 공급된 분말 금속은 이 플라즈마 컬럼(36)으로 공급되고 기판(21)의 넓은 표면위에서 반용융성 상태로 전이되어 용접 비이드를 형성하게 된다. 분말금속의 공급은 공급장치(26)에서 정확하게 측정되는 한편, 외부통로(19)로부터 공급되는 가스는 용접 영역에서 전체 가스량과 성분에 부가되면서 대기오염으로부터 용접영역을 차폐시킨다. 토치(10)와 전극(11)이 기판(21)의 길이를 따라 이동함에 따라, 용접 퍼들이 기판(21)상에 형성되고, 이 퍼들내로 공급된 소모성 분말금속이 지정의치에서 용착된다. 여기서, 퍼들내로 통과한 분말이 이미 반용융상태에 있는 동안 매우 작은 퍼들이 생성되게 된다. 따라서, 기판(21) 내로 유입되는 열량이 최소가 되어 기판(21)을 태워버릴 수 있는 가능성이 저감된다. 이와같이, 기판(21)의 관련 열감응 지역과 용접에 기인한 왜곡이 감소되어진다.
모든 공정이 가변되게 조절될 수 있다. 그러나 서어보재어 또는 피이드백 제어의 의해 단지 2개 처리 파라메터 즉, 주전원(13)의 전류치 및 전압치가 감시 및 제어된다. 서어보 제어하에서 바람직한 제어특성은 가스유량과 같은 것으로서, 용접중의 바람직한 가스유량을 예측할 수 있을 뿐만 아니라, 여러 세그먼트들에 대한 조건에 따라 지정할 수 있도록 한다. 따라서, 고속의 가스유량을 어느 장소에 적용하고, 저 속의 가스유량을 다른 장소에 적용할 수 있다. 이것은 플라즈마 가스와 전류치의 결합이 기판의 침투 및 희석을 결정한다는 점에서, 플라즈마가스와 관련하여 특히 중요하다. 이와 비슷한 제어도 바람직하다. 또다른 바람직한 제어로서 직접 서어보 제어하의 분말 공급장치를 제어하여 금속분말의 공급량과 공급률을 수치제어 또는 컴퓨터 제어하에 변화시키는 것이 있다. 이는 고정된 분말 공급속도가 초과하지 않도록 하는 제어장치를 이용하면, 고정된 분말송급속도를 결정되게 할 수 있다.
토치(10)는 전류치 및 가스유량에 따라 다양한 오리피스 크기를 만들 수 있다. 오리피스의 크기는 소요전류와 직접적인 관계가 있기 때문에, 0.060인치이 오리피스가 충분할 때 매우 낮은 전류치로 운전하면 0.125인치의 오리피스를 가질 필요가 없게 된다. 아아크를 제한하고, 또 가스유량을 제한하여 이 가스유량을 제어할 수 있기 때문에, 소구경의 오리피스가 사용될 수 있다.
더욱이, 토치의 분말 출구의 각도를 변화시키는 것이 매우 중요하다. 또한 인버터형 전원으로도, 아아크는 저전류치에서 기판으로부터 먼 거리로 이격되어 유지될 수 없다. 따라서, 토오치에서 작업거리는 처리에 적합한 간격으로 좁혀져야 한다. 예를들어, 자기적으로 결합된 전원에서, 그 간격은 약 1/2인치(이것은 100암페어 이상의 전류에 대한 SCR형태의 전원에서 통상적) 내지 인버터형 전원으로 50암페어 아아크에 대해 약 3/8인치일 수 있다. 여기서, 10암페어 이하의 저전류로 동작시킬 때에, 토치와 피가공재의 거리로서, 1/4인치 이하의 거리를 이용할 수 있다.
상술한 처리방법의 특정실시예가 제2도 및 제3도를 참조하여, 터빈엔진용 에어 시일의 마모 세그먼트상에 마모표면을 형성하는 것과 관련하여 이하 설명된다.
잘 알려진 바와같이, 터어보 프롭엔진에 대한 에어 시일링을 다수의 원호상 세그먼트들로 형성되어 있다. 예를들어, 제2도에서와 같이 각 링세그먼트(35)는 절단면이 주몸체부(36)와 하나 이상의 역 L자형 플랜지부(37)로 형성되어 있다. 이 기본적 구성은 잘 알려져 있어 더이상 설명하지는 않는다.
사용중 표면(38)은 엔진의 회전날개의 스크레이핑에 의해 제2도에 나타낸 것처럼 마멸된다. 그 결과, 링세그먼트가 교체 또는 재생이 필요하게 되는 정도의 마멸에 이르면, 전체의 시일링이 엔진에서 제거된다. 이때, 링세그먼트는 예를들어 구리칠(chill)에 장치되어 짐으로써 원형 어레이로 배치되며, 예를들어 상기 설명한 바와같은 처리방법을 사용하여 용접 토치에 의해 각 링세그먼트(35)상에 용접 비이드가 형성되어진다. 여기서, 용접 토치는 각 링세그먼트의 마멸된 표면(38) 위로 통과하여 그 위로 용착된 용접 비이드(39)를 형성하게 되고 연속적으로 구리 칠에 있는 다음 링세그먼트로 통과되게 된다.
비이드의 용접이 완료된 후에, 링 밀봉체는 최종 크기로 기계가공되고, 그 후 개별의 링세그먼트로 절단된다. 각 개별 링세그먼트의 단부표면은 단부 모서리에 내마모성 표면을 만드는데에 적당한 방법으로 가공될 수 있다. 이후 링세그먼트들은 터어보 엔진으로 교체될 수 있다.
제3도의 단면도에서 볼 수 있는 바와같이, 마멸된 링세그먼트상에 형성된 용접 비이드(39)는 링세그먼트(35)의 몸체부(36)에 야금학적으로 결합되어 있다. 따라서, 용접 비이드(39)는 몸체부(36)으로부터 이탈됨이 없이 사용중에 굽힘 및 비틀림 응력을 흡수할 수 있다. 예를들면, 용접 비이드는 약 9인치의 반경을 갖고 인코넬 625금속으로 만들어진 에어 시일링 세그먼트에 인가된다. 이 경우, 용접 분말 역시 베이스 금속과 동일한 것을 사용하였다. 용접 비이드에 사용할 수 있는 다른 금속은 니켈기 합금을 포함한다.
본 발명은 금속, 합금 또는 금속 혼합물 및 탄화물과 같은 내화성 경질물질을 첨가한 금속을 용착시키는 데 사용할 수 있는 방법을 제공한다. 여기서, 특히 철, 니켈 및 코발트기 합금이 용착된다. 예를들어, 이들 합금은 스테이레스 스틸, 고크롬강, 공구강, 코발트 크롬 텅스텐 합금 및 니켈 크롬 실리콘 붕소합금이 포함된다. 더욱이 이들 재료의 몇가지 혼합물에 탄화물을 첨가한 텅스텐 탄화물, 티타늄 탄화물 및 바나듐 텅스텐 탄화물이 용착되어 진다. 재료선택에 있어 위와 같은 융통성은 종래에 분말만을 사용하는 처리방법에서 볼 수 없었던 독특한 장점이 될 수 있다.
본 발명은 또한 막대한 양의 도금재료를 용해시키지 않고 얇은 절단면을 갖는 기판을 도금시키는 방법을 제공한다. 또, 도금을 입히기 위해 필요한 전기적 에너지가 최소로 되고 종래 플라즈마 이전 아아크 또는 플라즈마 스프레이 공법에서 사용되는 것보다 실질적으로 적은 가스유량으로도 가능하다.
본 발명은 또한 기판에 야금학적으로 결합되도록 충분히 용착된 금속기판상의 용접 비이드를 제공한다.
이와같이 용접 비이드는 기판에서 떨어지거나 분리됨이 없이 다양한 회전체 부하의 압축 및 팽창과 비틀림 응력을 지탱할 수 있게 된다. 비이드가 비교적 미세분말구조를 얻을 수 있으므로, 소정의 화학적 조성에 대해 더욱 경질인 합금을 얻을 수 있다. 예를들어 Sb 용착이 42록크웰 C를 가지면 비이드는 평균 45록크웰 C를 갖게 된다.
또한, 본 발명은 비교적 간단하고 경제적인 기술을 사용하여 마모된 세그먼트를 원래의 크기로 복구하는 방법을 제공할 수 있게 되어 항공기 산업분야에서 요구되는 장시간 사용을 만족시킬 있다.
제1도에 표시한 토오치가 상기한 바와같은 작업을 수행할지라도 그 방법은 토오치를 이용하는데 있어 어떤 제한이나 한정을 두지 않는다. 어떠한 특출한 능력이나 이점을 제공하는 다른 구조의 토오치가 필요에 따라 선정되어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 플라즈마 아아크가 전극과 기판 사이에서 발생되고, 조절된 양 만큼의 용접분말이 캐리어가스에 실려 기판상의 용융푸울의 바로 위 지점에서 상기 아아크 내로 공급되게 하는, 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법에 있어서, 상기 플라즈마 아아크는, 상기 기판을 관통하여 용융시키는 일 없이 상기 기판의 표면을 용융푸울내로 용융시키기에 충분한 적어도 15KHZ의 고주파수에 의해 안정화된 저전류하에서 발생되고 ; 상기 공급된 분말과 용융푸울은 상기 기판에 야금학적으로 결합된 용접 비이드로서 응고되는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전류치는, 0.5암페어에서 60암페어까지의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스에 실려진 용접분말은, 기판상의 용융푸울내로 진입하기 전에 상기 분말을 용융시키기 충분한 지점에서 상기 아아크내로 공급되는 것을 특징으로 하는 도전성 기판의 도금방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용접분말은, 조절된 양만큼 또 조절된 각도로 상기 아아크내로 공급되는 것을 특징으로 하는 도전성 기판의 도금방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 아아크를 형성하도록 불활성기체가 상기 전극 주위로 공급되는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  6. 제1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 표면은 약 0.030인치의 두께의 박육단면으로 되어 있고, 상기 용접 비이드는 0.125인치를 초과하지 않는 두께로 되어 있는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 용접분말은 환원성 탄화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  8. 제1항 내지 7항중 어느 한항에 있어서, 상기 아아크는, 길이가 3/8 내지 1/2인치이고, 직경은 0.090~0.178인치인 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 분말은, 상기 기판의 바로 위에서 약 0.04인치 간격 이격된 지점에 공급되는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  10. 다수의 박육단면 세그먼트를 가지고 한개의 원형 어레이를 형성하는 마손된 금속 시일링을 재생하기 위하여, 박육단면 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법에 있어서, 상기 세그먼트를 원형렬로 장착하는 단계와 ; 상기 세그먼트를 관통하여 용융시키는 일 없이 상기 세그먼트의 표면을 용융푸울로 용융시키기에 충분한 고주파수에 의해 안정화된 저전류하에서 상기 세그먼트중 하나와 전극 사이에 플라즈마 아아크를 생성하는 단계와 ; 상기 분말을 부분 용융시켜 상기 용융푸울내로 용착되게 하기 위해 상기 하나의 세그먼트상의 용융푸울 위 지점에서 가스에 실려진 조절된양의 용융분말을 상기 아아크 내로 공급하는 단계와 ; 상기 공급된 분말과 용융푸울이 상기 세그먼트에 야금학적으로 결합된 용접 비이드로서 응고되게 하는 단계와 ; 상기 아아크를 상기 원형렬의 나머지 세그먼트 위로 이동시켜 용접 비이드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 아아크는 상기 세그먼트 위를 연속적으로 이동되게 하여 하나의 세그먼트에서 다음 세그먼트로 연속적인 용접 비이드가 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 그 후에 상기 세그먼트를 서로 분리시키는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 세그먼트상의 용접 비이드를 미리 설정된 크기로 기계가공하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에 용접 비이드를 인가하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 세그먼트를 칠내에 장착하여 상기 세그먼트상에 용접 비이드를 형성하는 중에 열이 방사되게 하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가방법.
  15. 박육단면과 넓은 표면을 갖는 금속기판과 상기 금속기판의 표면에 야금학적으로 결합된 용접 비이드로 이루어져 제작된 물품에 있어서, 상기 비이드는 연성인 것을 특징으로 하는 제작물품.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기판은 단면이 0.030인치~0.1인치의 두께로 되어 있고 상기 용접 비이드는 0.125인치를 초과하지 않는 두께로 되어 있는 것을 특징으로 하는 제작물품.
  17. 제17항에 있어서, 만곡된 박육단면을 가지는 기판과 ; 상기 기판에 야금학적으로 결합된 용접 비이드 도금층을 가지는 재생된 금속 시일링 세그먼트인 것을 특징으로 하는 제작물품.
  18. 용접 비이드를 박육단면의 기판에 인가하는 장치에 있어서, 아아크를 제한하기 위한 오리피스를 갖는 용접 토오치와 ; 상기 토오치에 연결된 전원과 ; 상기 아아크 내로 조절된 양 만큼의 용접분말을 공급하는 수단과 ; 상기 용착분말을 실어 아아크내로 공급하도록 조절된 캐리어가스를 공급하는 수단을 포함하고, 상기 전원은 상기 기판을 관통하여 용융시키지 않게 아아크를 발생하여 상기 기판의 표면을 용융금속푸울내로 용융시키는 데에 충분한 중첩고주파수 안정화로 저 전류치의 용접전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가장치.
  19. 제19항에 있어서, 상기 전원은 상기 아아크에 대해 고주파를 중첩시키기 위한 전자스위칭 기구와, 용접전류를 0.5암페어에서 60암페어까지의 범위로 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 박육단면 기판에의 용접 비이드 인가장치.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4864094A (en) * 1988-01-13 1989-09-05 Metallurgical Industries, Inc. Process of fabricating a cutting edge on a tool and a cutting tool made thereby
US4897519A (en) * 1988-03-14 1990-01-30 Westinghouse Electric Co. More creep resistant turbine rotor, and procedures for repear welding of low alloy ferrous turbine components
US4958431A (en) * 1988-03-14 1990-09-25 Westinghouse Electric Corp. More creep resistant turbine rotor, and procedures for repair welding of low alloy ferrous turbine components
JPH01152091U (ko) * 1988-04-08 1989-10-19
US4990739A (en) * 1989-07-07 1991-02-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Plasma gun with coaxial powder feed and adjustable cathode
WO1993009261A1 (en) * 1991-11-01 1993-05-13 Opa (Overseas Publishers Association) Methods and apparatus for treating a work surface
US5464958A (en) * 1994-04-05 1995-11-07 General Electric Company Arc welding apparatus with variable polarity reversing device and control
US5466905A (en) * 1994-04-05 1995-11-14 General Electric Company Low electric D.C., low time rate polarity reversing arc welding method
GB2288351B (en) * 1994-04-08 1998-03-18 Cutting & Wear Resistant Dev Method for facing a substrate
US5545873A (en) * 1994-11-09 1996-08-13 Howmet Corporation Variable control of weld torch parameters
EP0727504A3 (en) * 1995-02-14 1996-10-23 Gen Electric Plasma coating process for improved adhesive properties of coatings on objects
US5525429A (en) * 1995-03-06 1996-06-11 General Electric Company Laser shock peening surface enhancement for gas turbine engine high strength rotor alloy repair
US5735044A (en) * 1995-12-12 1998-04-07 General Electric Company Laser shock peening for gas turbine engine weld repair
US5783795A (en) * 1996-03-20 1998-07-21 Sony Corporation Bonding of sputtering target by variable polarity plasma arc welding
US6124564A (en) * 1998-01-23 2000-09-26 Smith International, Inc. Hardfacing compositions and hardfacing coatings formed by pulsed plasma-transferred arc
US6084196A (en) * 1998-02-25 2000-07-04 General Electric Company Elevated-temperature, plasma-transferred arc welding of nickel-base superalloy articles
DE10019095B4 (de) * 2000-04-18 2004-07-22 Alexander Binzel Schweisstechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Plasma-Pulver-Löten
US6467339B1 (en) * 2000-07-13 2002-10-22 United Technologies Corporation Method for deploying shroud segments in a turbine engine
US6914210B2 (en) * 2002-10-30 2005-07-05 General Electric Company Method of repairing a stationary shroud of a gas turbine engine using plasma transferred arc welding
US6963044B2 (en) * 2003-10-08 2005-11-08 General Electric Compnay Coating apparatus and processes for forming low oxide coatings
US7115832B1 (en) * 2005-07-26 2006-10-03 United Technologies Corporation Microplasma spray coating apparatus
US20070023402A1 (en) * 2005-07-26 2007-02-01 United Technologies Corporation Methods for repairing workpieces using microplasma spray coating
DE102008008049A1 (de) * 2008-02-08 2009-08-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Heizvorrichtung für eine Turbinenschaufel und ein Verfahren zum Schweißen
DE102008056726A1 (de) 2008-11-11 2009-06-18 Daimler Ag Verfahren zur Herstellung einer Schicht auf einem Grundwerkstoff eines Bauteils
EP2277655B1 (de) * 2009-07-16 2013-05-15 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Plasma-Stichlochschweissen mit Veränderung des Gasvolumenstrom und/oder der Gaszusammensetzung in Abhängigkeit von mindestens einer Randbedingung des Schweissvorganges
DE202010016599U1 (de) * 2010-12-15 2012-03-16 Leoni Bordnetz-Systeme Gmbh Vorrichtung zum Aufspritzen einer Struktur aus leitfähigem Material auf ein Substrat
CN103008894A (zh) * 2011-09-20 2013-04-03 上海图博可特石油管道涂层有限公司 石油开采用钻具表面耐磨带的移动式两用堆焊成套设备
EP2857140B1 (en) 2013-10-02 2019-04-03 Oerlikon Metco (US) Inc. Brazing rod for forming a wear resistant coating and wear resistant coating
GB201409693D0 (en) 2014-05-31 2014-07-16 Element Six Gmbh Thermal spray assembly and method for using it
GB201409692D0 (en) 2014-05-31 2014-07-16 Element Six Gmbh Thermal spray assembly and method for using it
CN115815725B (zh) * 2023-02-20 2023-05-12 成都大金航太科技股份有限公司 一种蜂窝类零部件钎焊定位保护装置及钎焊方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3016447A (en) * 1956-12-31 1962-01-09 Union Carbide Corp Collimated electric arc-powder deposition process
NL271417A (ko) * 1960-11-15 1900-01-01
US3405247A (en) * 1964-12-03 1968-10-08 Armco Steel Corp Method and apparatus for producing smooth overlays for tool joints
GB1195420A (en) * 1967-11-09 1970-06-17 Westinghouse Brake & Signal Electric Power Supplies for Arc Welding
US3809850A (en) * 1972-05-17 1974-05-07 Union Carbide Corp Plasma arc power system for welding
US3819901A (en) * 1972-09-14 1974-06-25 Inst Cercetari Tehnologice Pen Welding process using granular or powder filler delivered on open-channel strip
US4142090A (en) * 1974-04-05 1979-02-27 U.S. Philips Corporation Method of and device for plasma MIG welding
JPS5913307B2 (ja) * 1976-05-19 1984-03-28 三菱電機株式会社 溶接方法
JPS5421942A (en) * 1977-07-21 1979-02-19 Inoue Japax Res Inc Padding method and apparatus therefor
US4536640A (en) * 1981-07-14 1985-08-20 The Standard Oil Company (Ohio) High pressure, non-logical thermal equilibrium arc plasma generating apparatus for deposition of coatings upon substrates
JPS60111771A (ja) * 1983-11-24 1985-06-18 Daido Steel Co Ltd プラズマ肉盛溶接方法
ATE45521T1 (de) * 1985-02-12 1989-09-15 Metallurg Ind Inc Schweissvorrichtung und verfahren zum auftragen verschleissfester materialien auf ein grundwerkstoff.

Also Published As

Publication number Publication date
EP0234848A3 (en) 1989-01-11
JPH0512072B2 (ko) 1993-02-17
AU589494B2 (en) 1989-10-12
EP0234848A2 (en) 1987-09-02
IL81622A (en) 1992-08-18
KR870008052A (ko) 1987-09-23
EP0234848B1 (en) 1991-12-18
JPS62252676A (ja) 1987-11-04
DE3775234D1 (de) 1992-01-30
AU6909987A (en) 1987-08-27
CA1272765A (en) 1990-08-14
US4739146A (en) 1988-04-19
IL81622A0 (en) 1987-09-16
ATE70482T1 (de) 1992-01-15

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