NO801432L

NO801432L - PROCEDURE AND DEVICE FOR DRILLING WITH ENERGY RAYS

Info

Publication number: NO801432L
Application number: NO801432A
Authority: NO
Inventors: Curtiss Gilmore Howard; Lester Warren Jordan; Chester Edwin Yaworsky
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1981-11-16
Also published as: IT8022317A0; DK206180A; IT1130760B; IL60092A; JPS579590A; IL60092A0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører bearbeidelse, nærmere bestemt boring av hull, spor og andre kanaler gjennom et arbeidsstykke ved hjelp av elektronstråle- eller annen energistråle-teknikk. The present invention relates to machining, more specifically drilling holes, grooves and other channels through a workpiece using electron beam or other energy beam techniques.

Anvendelse av elektronstråleenergi for boring av ett eller flere hull i et metallisk eller ikke-metallisk arbeidsstykke er i den senere tid blitt undersøkt og utviklet. Det har ved for-søk med elektronstråleboring vist seg at for å frembringe et hull som er symmetrisk langs sin lengdeakse gjennom arbeidsstykket, må elektronstrålen ha en viss mengde overskuddsenergi, dvs. mer energi enn det som vanligvis kreves for å trenge gjennom arbeidsstykket. Dersom denne overskuddsenergi ikke fore-ligger, vil det dannes et hull med usymmetrisk tverrsnitt og/ eller avsmalnende form. På grunn av dette behov for overskuddsenergi behøves det et materiale, en såkalt bærer ("backer"), Application of electron beam energy for drilling one or more holes in a metallic or non-metallic workpiece has recently been investigated and developed. Experiments with electron beam drilling have shown that in order to produce a hole that is symmetrical along its longitudinal axis through the workpiece, the electron beam must have a certain amount of excess energy, i.e. more energy than is usually required to penetrate the workpiece. If this excess energy is not present, a hole will be formed with an asymmetrical cross-section and/or tapered shape. Because of this need for excess energy, a material, a so-called carrier ("backer"), is needed.

ved den flate av arbeidsstykket som vender bort fra strålen,at the surface of the workpiece facing away from the beam,

dvs. den flate som sist gjennomtrenges av strålen når denne trenger gjennom arbeidsstykket. I det etterfølgende benevnes denne flate utgangsflaten. Formålet med bærermaterialet er både å absorbere eller forbruke elektronstråleoverskuddsenergi ved strålens gjennomtrengning av utgangsflaten og å frembringe et tilstrekkelig gasstrykk ved strålens lokale virkning til å støte ut smeltet arbeidsstykkemateriale av hullet som bores. Det smeltede materiale støtes vanligvis ut i motsatt retning av strålens forplantningsretning, dvs. fra hullets innløp i den først gjennomtrengte flate, eller arbeidsstykkets inngangsflate. Når ut-støtingen er utilstrekkelig dannes det boreskjegg rundt'hull-inngangen. Dette er ofte koplet til et "omstøpt" sjikt eller en del av det smeltede og størknete metall i.hullet. i.e. the surface that is last penetrated by the beam when it penetrates the workpiece. In what follows, this flat output surface is called. The purpose of the carrier material is both to absorb or consume excess electron beam energy when the beam penetrates the exit surface and to produce a sufficient gas pressure by the local action of the beam to eject molten workpiece material from the hole being drilled. The molten material is usually ejected in the opposite direction to the direction of propagation of the beam, i.e. from the entrance of the hole in the first penetrated surface, or the entrance surface of the workpiece. When the ejection is insufficient, burrs form around the hole entrance. This is often connected to a "recast" layer or part of the melted and solidified metal in the hole.

Bærere av metall, f.eks. messing eller sink, er anvendtCarriers of metal, e.g. brass or zinc, are used

ved utviklingen av elektronstråleboringen. Disse er anvendbarein the development of electron beam drilling. These are applicable

på grunn av at de har større damptrykk enn arbeidsstykket, såsom stål. Metallbærere er også blitt anvendt i kombinasjon med for-dampende filmer som danner det gassformete medium for utstøtning av det smeltede metall av'det borete hull i arbeidsstykket, slik det er kjent fra US-patentskrift 3.649.806. Imidlertid er mange arbeidsstykker som anvendes til formål med høy ytelse fremstilt av materiale som er følsomme overfor forurensninger. Der vil metallbærere negativt påvirke materialegenskapene ved legeringsdannelse ved hullet. Dette foregår f.eks. når sink-bærere anvendes i kombinasjon med høytemperatur- og utmattings-bestandige nikkellegeringer. For tidlig svikt opptrer ved hul-lene på grunn av forurensning. Andre bærermaterialer kan like-ledes medføre nedbrytning på grunn av dårligere egenskaper eller forårsakning av korrosjon under anvendelse. due to their higher vapor pressure than the workpiece, such as steel. Metal carriers have also been used in combination with evaporating films which form the gaseous medium for ejecting the molten metal from the drilled hole in the work piece, as is known from US patent 3,649,806. However, many workpieces used for high performance purposes are made from materials that are sensitive to contaminants. There, metal carriers will negatively affect the material properties due to alloy formation at the hole. This takes place e.g. when zinc carriers are used in combination with high-temperature and fatigue-resistant nickel alloys. Premature failure occurs at the holes due to contamination. Other carrier materials can likewise cause degradation due to poorer properties or cause corrosion during use.

Kombinasjon av metallpulver og forskjellige organiske grunnmasser er også blitt anvendt. Anvendelsen av bærere som inneholder metallpulver har samme potensielle forurensnings-ulempe som metallfilmer. Dessuten kan partikkelrester i det indre av en komponent hvor det-er boret hull reagere med komponenten ved oppvarming under anvendelse med ugunstig resultat. Sammen med metallpulver er det hittil blitt anvendt organiske bindemidler som vanligvis har bestått av silikongummi og epoksyder. Disse er blitt fjernet på mekanisk måte eller ved forbrenning idet de ikke er lettløselige i vanlige løsningsmidler som ikke angriper arbeidsstykket. Combinations of metal powders and different organic bases have also been used. The use of carriers containing metal powder has the same potential contamination disadvantage as metal films. Also, particle residues in the interior of a component where holes have been drilled can react with the component when heated during use with unfavorable results. Together with metal powder, organic binders have been used up to now, which have usually consisted of silicone rubber and epoxies. These have been removed mechanically or by burning, as they are not easily soluble in common solvents that do not attack the workpiece.

Prefremstilte cellestrukturer av metall eller kjemiske cellestrukturer som inneholder flyktige stoffer er også blitt anvendt. Disse har imidlertid den ulempe, som også metallplater har i mindre utstrekning, at de ikke kan fremstilles slik at de passer nøye til uregelmessige flater, og de er normalt uegnet til anbringelse i eller fjernes fra komplisert formete indre hulrom. Når det ikke opprettholdes nær kon,takt med arbeidsstykket, funksjonerer bærerne dårligere og det kan dannes et ikke ønskelig boreskjegg ved utgangsflaten. Prefabricated cell structures of metal or chemical cell structures containing volatile substances have also been used. However, these have the disadvantage, which metal sheets also have to a lesser extent, that they cannot be manufactured so that they fit irregular surfaces closely, and they are normally unsuitable for placement in or removal from complicatedly shaped internal cavities. When close contact with the workpiece is not maintained, the carriers function less well and an undesirable burr beard can form at the output surface.

Bærere anvendes som nevnt for å bedre de dimensjonsmessige kvaliteter av hullet som bores. Hittil har imidlertid kunnskapene vært små om den spesielle sammenheng mellom bærermaterialets fysikalske egenskaper og det borete hulls karakter. Fagfolk på området har således ikke hjelp av kjent teknikk ved valg av bærermateriale for spesielle hullutførelser eller arbeidsstykke- materialer. F.eks. kan vinkelrette hull bores i visse nikkellegeringer under anvendelse av tidligere kjente bærermaterialer eller -strukturer. Med samme materiale oppstår imidlertid uregelmessige og uønskete former ved boring av skråttstilte hull i andre støpte, nikkelsuperlegeringer. Videre er energien som skal absorberes og bærerens ønskete effekt vesentlig større for dypere hull enn for grunne hull. Følgelig arbeider en del bærere bra i det sistnevnte tilfelle, men dårligere i det førstnevnte. Carriers are used as mentioned to improve the dimensional qualities of the hole being drilled. Until now, however, little has been known about the special connection between the physical properties of the carrier material and the character of the drilled hole. Professionals in the field thus do not have the help of known techniques when choosing a carrier material for special hole designs or workpiece materials. E.g. perpendicular holes can be drilled in certain nickel alloys using previously known carrier materials or structures. With the same material, however, irregular and undesirable shapes occur when drilling inclined holes in other cast nickel superalloys. Furthermore, the energy to be absorbed and the carrier's desired effect are significantly greater for deeper holes than for shallow holes. Consequently, some carriers work well in the latter case, but worse in the former.

Et formål ved den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en bærer og en fremgangsmåte til energistråleboring, fortrinnsvis elektronstråleboring, som medfører bedre hullkvalitet. One purpose of the present invention is to produce a carrier and a method for energy beam drilling, preferably electron beam drilling, which results in better hole quality.

Ifølge oppfinnelsen anbringes en bærer av partikkelformet materiale kombinert med et bindemiddel på arbeidsstykket før boring. Bærerne kan i det minste gjøres delvis flytende ved oppløsning, smelting, utluting eller liknende. Etter boring fjernes bærerne ved omdannelse til flytende tilstand, hvor- According to the invention, a carrier of particulate material combined with a binder is placed on the workpiece before drilling. The carriers can at least be partially liquefied by dissolution, melting, leaching or the like. After drilling, the carriers are removed by conversion to a liquid state, where-

etter de kan rekondisjoneres og gjenanvendes etter ønske. Iafter they can be reconditioned and reused as desired. IN

en utførelsesform er bindemidlet en termoplastisk polymer, f.eks. polyvinylklorid eller voks. I en annen utførelsesform, for dypere hull, er bindemidlet et silikat, f.eks. natriumsilikat. in one embodiment, the binder is a thermoplastic polymer, e.g. polyvinyl chloride or wax. In another embodiment, for deeper holes, the binder is a silicate, e.g. sodium silicate.

I visse utførelsesformer er partikkelmaterialet keramisk, f.eks. aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd, silisiumdioksyd eller liknende, eller et glassmateriale. Partikkelfraksjon i forhold til binde-middelfraksjon kan varieres. Vanligvis utgjør partikkelmaterialet 50-90 vekts% av bæreren. In certain embodiments, the particulate material is ceramic, e.g. alumina, zirconium oxide, silicon dioxide or the like, or a glass material. Particle fraction in relation to binder fraction can be varied. Typically, the particulate material makes up 50-90% by weight of the carrier.

Ifølge oppfinnelsen fremstilles bæreren ved å blande et partikkelmateriale med bindemidlet og ved å anbringe blandingen tett inntil arbeidsstykkets utgangsside. Ved anbringelse eller fremstilling er bæreren vanligvis oppvarmet eller inneholder According to the invention, the carrier is produced by mixing a particulate material with the binder and by placing the mixture close to the output side of the workpiece. During application or manufacture, the carrier is usually heated or contains

et flyktig, flytende tynningsmiddel og omdannes til anvendbar form ved avkjøling eller tørking. Bæreren kan dannes in situ eller separat i forhold til arbeidsstykket. Ved fremstilling in situ er det bindemidlets virkning som fortrinnsvis muliggjør adhesjon av bæreren på arbeidsstykket. a volatile, liquid thinner and is converted into usable form by cooling or drying. The carrier can be formed in situ or separately in relation to the workpiece. When manufactured in situ, it is the action of the binder that preferably enables adhesion of the carrier to the workpiece.

Oppfinnelsen gir de egenskaper som stilles til et kommersielt masseprodusert bærermateriale, som er (a) rimelig i pris, (b) lettvint å påføre på kompliserte former, (c) bibeholder god kontakt med arbeidsstykkets overflate, (d) lettvint å fjerne fra arbeidsstykket etter boring, (e) absorberer eller avleder lettvint overskudd på stråleenergi, (f) støter ut smeltet arbeids stykkemateriale av hullet som bores, (g) danner en metallurgisk akseptabel gjenstøpstruktur i hullet, (h) ikke skadelig for leve-tiden til elektronstrålekanon, (i) minimaliserer boreskjegget langs hullets kant i den sist gjennomtrengte flate, samt (j) . uskadelig for arbeidsstykkets metallurgiske og andre egenskaper samt dettes struktur. The invention provides the properties required for a commercially mass-produced carrier material, which is (a) reasonable in price, (b) easy to apply to complicated shapes, (c) maintains good contact with the workpiece surface, (d) easy to remove from the workpiece after drilling, (e) readily absorbs or dissipates excess beam energy, (f) ejects molten workpiece material from the hole being drilled, (g) forms a metallurgically acceptable recast structure in the hole, (h) not detrimental to the life of the electron beam gun, ( i) minimizes the drill bit along the edge of the hole in the last penetrated face, as well as (j) . harmless to the metallurgical and other properties of the workpiece as well as its structure.

Oppfinnelsen vedrører videre en fremgangsmåte til energistråleboring av ett eller, flere hull, inklusive spor, kanaler og liknende, med stort sett jevn symmetri i deres lengde gjennom en arbeidsstykkevegg. Selv om oppfinnelsen er særlig anvendbar ved fremstilling av symmetriske hull med stort sett konstant diameter gjennom arbeidsstykkeveggen, kan den også anvendes for symmetrisk avsmalnende hull og for reduksjon av dannelsen av boreskjegg ved inngangs- og utgangsflåtene. The invention further relates to a method for energy beam drilling of one or more holes, including slots, channels and the like, with largely uniform symmetry in their length through a workpiece wall. Although the invention is particularly applicable to the production of symmetrical holes with a largely constant diameter through the workpiece wall, it can also be used for symmetrically tapering holes and for reducing the formation of burrs at the entry and exit flutes.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart i det etterfølgende under henvisning til de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser skjematisk et arrangement for utførelse av fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen på en arbeidsstykkevegg hvor det er anbrakt et bærersjikt. Fig. 2 viser i tverrsnitt boring av en hul gassturbinaerofoil hvis hulrom er fylt med en bærer. Fig. 1 viser en arbeidsstykkevegg 2 som skal bores, og som omfatter en inngangsflate 4 og en utgangsflate 6, hvor inngangsflaten er vendt mot en elektronkanon 8 som danner en elektronstråle 8a og retter og leder denne mot inngangsflaten. Som et sjikt på utgangsflaten er det anbrakt en bærer 10 for absorpsjon av overskuddsenergi fra strålen når denne trenger gjennom flaten og for frembringelse av tilstrekkelig gasstrykk under strålens lokale virkning for å støte ut smeltet arbeidsstykkemateriale 14 av hullets 12 inngang i flaten 4 i motsatt retning i forhold til stråleretningen. The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 schematically shows an arrangement for carrying out the method according to the invention on a workpiece wall where a carrier layer has been placed. Fig. 2 shows in cross-section the drilling of a hollow gas turbine aerofoil whose cavity is filled with a carrier. Fig. 1 shows a workpiece wall 2 which is to be drilled, and which comprises an entrance surface 4 and an exit surface 6, where the entrance surface faces an electron gun 8 which forms an electron beam 8a and directs and directs this towards the entrance surface. As a layer on the output surface, a carrier 10 is placed for absorption of excess energy from the beam when it penetrates the surface and for generating sufficient gas pressure under the local action of the beam to eject molten workpiece material 14 from the hole 12 entrance into the surface 4 in the opposite direction in relative to the beam direction.

Ifølge oppfinnelsen består bæreren av et partikkelformet materiale 10a som er sammenføyet med og festet til flaten 6 ved hjelp av et bindemiddel 10b. Mange typer partikkelformet materiale er egnet for bærersjiktet, f.eks. metallegeringer, små glass-kuler, glassfritte, smeltede silisiumdioksydpartikler samt aluminiumoksyd-, kaliumoksyd-, magnesiumoksyd-, silisiumdioksyd-samt zirkoniumoksydpulver. Mengden partikkelformet materiale kan variere for å oppnå spesielle formål sammen med anvendt type bindemiddel og dybden av hullet som skal bores. Partiklenes funk- sjon i fremgangsmåten er å absorbere en stor del av elektronstrålens overskuddsenergi når strålen trenger gjennom utgangsflaten 6. According to the invention, the carrier consists of a particle-shaped material 10a which is joined with and fixed to the surface 6 by means of a binder 10b. Many types of particulate material are suitable for the carrier layer, e.g. metal alloys, small glass balls, glass frit, fused silicon dioxide particles as well as aluminum oxide, potassium oxide, magnesium oxide, silicon dioxide and zirconium oxide powder. The amount of particulate material may vary to achieve particular purposes along with the type of binder used and the depth of the hole to be drilled. The function of the particles in the method is to absorb a large part of the electron beam's excess energy when the beam penetrates through the output surface 6.

Bindemidlet i bærersjiktet er til en viss grad avhengigThe binder in the carrier layer is to some extent dependent

av dybden på hullet som skal bores. Ved grunne hull, dvs. mindre enn 2,54 mm, kreves det et bindemiddel av termoplastisk polymer. Forskjellige typer termoplastiske polymerer er anvendbare i bærersjiktet, f.eks. elastomerer, harpikser og vokser samt naturlige og syntetiske harpikser. Foretrukne termoplastpoly-merer er polyvinylklorid, polyetylenglykol, polyvinylalkohol og voks. Selv om de ikke foretrekkes kan i en del tilfeller varmeherdende polymerer også anvendes i bærersjiktet. Myknings- of the depth of the hole to be drilled. For shallow holes, ie less than 2.54 mm, a thermoplastic polymer binder is required. Different types of thermoplastic polymers can be used in the carrier layer, e.g. elastomers, resins and waxes as well as natural and synthetic resins. Preferred thermoplastic polymers are polyvinyl chloride, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol and wax. Although they are not preferred, in some cases thermosetting polymers can also be used in the carrier layer. softening

og smeltetemperaturene til polymeren må være tilstrekkelig høy for at under boring den overskuddsenergi som absorberes av bæreren ikke stort sett eller i større grad skal mykgjøre eller smelte polymeren og derved bevirke dårligere adhesjon eller delaminering av bærersjiktet. Selvfølgelig vil den del av bæreren som elektronstrålen støter mot lokalt smelte og fordampes. Etter fullført hullboring fjernes bærersjiktet fra arbeidsstykketlaten 6. For dette formål må polymerbindemidlet gjøre bærersjiktet borttakbart ved f.eks. oppvarming, oppløs-ning, avskraping eller liknende. and the melting temperatures of the polymer must be sufficiently high so that during drilling the excess energy absorbed by the carrier will not largely or to a greater extent soften or melt the polymer and thereby cause poorer adhesion or delamination of the carrier layer. Of course, the part of the carrier that the electron beam hits will locally melt and vaporize. After completion of hole drilling, the carrier layer is removed from the workpiece plate 6. For this purpose, the polymer binder must make the carrier layer removable by e.g. heating, dissolving, scraping or similar.

Et særlig fordelaktig polymerbindemiddel for et fleksibelt bærersjikt er en fleksibel voks med varemerket "Cerita 1003 Dipping Wax", samt en mykgjort polyvinylkloridpolymer. På den annen side kan et halvfast bærersjikt hensiktsmessig utformes på en termo-plastharpiks med varemerket "WINF". A particularly advantageous polymer binder for a flexible carrier layer is a flexible wax with the trademark "Cerita 1003 Dipping Wax", as well as a softened polyvinyl chloride polymer. On the other hand, a semi-solid carrier layer can conveniently be formed on a thermoplastic resin with the trademark "WINF".

Når det gjelder betydningen av myknings- eller smelte-temperatur ved valget av bindemiddel, har det vist seg at ved boring i konstruksjoner med høy hulldensitet foretrekkes "WINF" fremfor "Cerita 1003", idet den sistnevnte hurtigere mykgjøres og smelter ved akkumulering av varme ved boringen. As regards the importance of softening or melting temperature when choosing a binder, it has been shown that when drilling in constructions with a high hole density, "WINF" is preferred over "Cerita 1003", as the latter softens faster and melts due to accumulation of heat at the drilling.

En egnet metode til å oppnå det polymerbundete bærersjikt ved utgangsflaten er å blande partikkelmaterialet i polymeren A suitable method to achieve the polymer-bound carrier layer at the output surface is to mix the particulate material into the polymer

i flytende tilstand og deretter påføre blandingen på flaten ved påsmøring, stryking, sprøyting, injeksering eller liknende samt etterfølgende herding til et fast bærersjikt. Deretter er bindemidlet i god kontakt og festet til en ren arbeidsstykkeflate. Selvfølgelig kan adhesjon med hensikt hindres med et typisk skittent arbeidsstykke eller ved nærvær av en ikke-mottakelig in a liquid state and then applying the mixture to the surface by smearing, ironing, spraying, injecting or the like and subsequent curing to a solid carrier layer. The binder is then in good contact and attached to a clean workpiece surface. Of course, adhesion can be intentionally prevented with a typically dirty workpiece or in the presence of a non-receptive

film på arbeidsstykket.film on the workpiece.

Den mest foretrukne utførelsesform av bærerdannelse in situ omfatter adhesjon av bæreren på arbeidsstykket, men ifølge oppfinnelsen er denne adhesjon ikke nødvendig. Det har vist seg nød-vendig å oppnå tilstrekkelig grad av gasstrykktetning mellom bærer og arbeidsstykke, slik at de fordampete eller forgassete bærer-bestanddeler tvinges gjennom det borete hull istedenfor å slippes fri enten gjennom en permeabel bærer eller langs et hulrom mellom arbeidsstykket og bæreren. Som det fremgår av det etterfølgende kan dette oppnås ved hjelp av en separat fremstilt bærer som har tilstrekkelig evne til å føye seg etter uregelmessigheter i arbeidsstykket, i kombinasjon med et organ for sammenpressing av arbeidsstykke og bærer. Videre kan en separat fremstilt bærer festes til et arbeidsstykke ved hjelp av en heftfilm av samme type som bindemidlet. The most preferred embodiment of carrier formation in situ comprises adhesion of the carrier to the workpiece, but according to the invention this adhesion is not necessary. It has proved necessary to achieve a sufficient degree of gas pressure sealing between carrier and workpiece, so that the evaporated or gassed carrier components are forced through the drilled hole instead of being released either through a permeable carrier or along a cavity between the workpiece and the carrier. As can be seen from what follows, this can be achieved with the help of a separately produced carrier which has sufficient ability to conform to irregularities in the workpiece, in combination with a device for compressing the workpiece and carrier. Furthermore, a separately manufactured carrier can be attached to a workpiece using an adhesive film of the same type as the binder.

Bærerens nødvendige tykkelse varierer med bindemiddel og partikkelmateriale, tykkelsen på arbeidsstykket som skal bores, samt stråleegenskapene. Det har vist seg at en tykkelse på fra 1,54 - 6,35 mm er tilfredsstillende, hvorved den større tykkelse er forbundet med mindre prosentinnhold partikkelmateriale, tykkere arbeidsstykker og større stråleintensitet. The required thickness of the carrier varies with the binder and particle material, the thickness of the workpiece to be drilled, and the beam properties. It has been shown that a thickness of from 1.54 - 6.35 mm is satisfactory, whereby the greater thickness is associated with a lower percentage content of particulate material, thicker workpieces and greater beam intensity.

Fleksible bindemiddelsmaterialer er særlig viktige når fleksible arbeidsstykker i form av strimler, ark og liknende bearbeides på en sylindrisk, trommelformet anordning for boring. Derved ekstruderes et emne av det fleksible bindemiddel med de deri dispergerte partikler til arkform. Det fleksible bærersjikt anbringes deretter på utgangsflaten av en fleksibel, plan metall-arbeidsstykkeflate, hvoretter alt sammen vikles om en trommel-anordning, hvorved bærersjiktets frie overflate er i kontakt med trommelen. Denne enhet anbringes deretter i en elektronstråle-maskin og bores. Etter boring av hullet avskalles, avrives eller oppløses bærersjiktet fra metallarbeidsstykket på vanlig måte. Ifølge oppfinnelsen kan derved bærermaterialet lettvint rekondisjoneres til ytterligere bærermateriale for liknende formål. Flexible binder materials are particularly important when flexible workpieces in the form of strips, sheets and the like are processed on a cylindrical, drum-shaped device for drilling. Thereby, a blank of the flexible binder with the particles dispersed therein is extruded into sheet form. The flexible carrier layer is then placed on the output surface of a flexible, flat metal workpiece surface, after which everything is wound around a drum device, whereby the free surface of the carrier layer is in contact with the drum. This unit is then placed in an electron beam machine and drilled. After drilling the hole, the carrier layer is peeled off, torn off or dissolved from the metal workpiece in the usual way. According to the invention, the carrier material can thereby be easily reconditioned into additional carrier material for similar purposes.

En foretrukket måte til å fjerne en bærer .på er å omdanne denne til væskeform, i det minste delvis. Med væske menes her en tilstand hvor bæreren stort sett oppfører seg som en væske, men selvfølgelig behøver hverken partikkelmaterialet eller alt bindemidlet være en væske for å oppnå formålet med oppfinnelsen. A preferred way to remove a carrier is to convert it into liquid form, at least partially. By liquid is meant here a state where the carrier mostly behaves like a liquid, but of course neither the particle material nor all the binder need be a liquid to achieve the purpose of the invention.

Når bæreren er omdannet til en form hvor den oppfører seg som enWhen the bearer is transformed into a form where it behaves as one

iin

væske, kan den lettvint fjernes fra arbeidsstykket ved hjelp av innvirkningen av tyngdekraften eller andre strømningsbevirkende anordninger. liquid, it can easily be removed from the workpiece by the action of gravity or other flow-causing devices.

Av de ovennevnte polymere bærermaterialer har det vist seg at oppvarming av "WINF"- eller "Cerita 1003"-materialene til 80-149°C er tilstrekkelig til å få bærerne til å renne bort fra arbeidsstykket. Fjerningen foregår lettvint ved nedsenkning i varmt vann hvorfra de ublandbare, smeltede polymerer og partikkelformet materiale lettvint kan gjenvinnes ved avskumming eller avkjøling og størkning. Andre konveksjons-, lednings- og strå-lingsoppvarmingsfjerningsmåter kan benyttes, f.eks. ovnsopp-varming og mikrobølgestråling. Alternativt kan det anvendes et løsningsmiddel til å løse opp bindemidlet." Bærerens partikkelmateriale suspenderes eller bunnfelles i oppløsningen. Fjerningen av det løste materiale, f.eks. ved destillasjon, vil gjenopprette bæreren i dennes opprinnelige form. Eksempel på dette er oppløsning av polyvinylalkohol i vann eller en parafin-voks i trikloretylen. En avdampavfetningsmetode er egnet i sist- . nevnte tilfelle. Bæreren kan også spaltes til væskeformet tilstand ved hjelp av en syre eller en alkali. Alle disse oppløs-ningsprosesser kan kjennetegnes som utluting. Of the above polymeric carrier materials, it has been found that heating the "WINF" or "Cerita 1003" materials to 80-149°C is sufficient to cause the carriers to flow away from the workpiece. The removal takes place easily by immersion in hot water, from which the immiscible, melted polymers and particulate material can easily be recovered by skimming or cooling and solidification. Other convection, conduction and radiation heating removal methods can be used, e.g. oven mushroom heating and microwave radiation. Alternatively, a solvent can be used to dissolve the binder." The carrier's particulate material is suspended or precipitated in the solution. The removal of the dissolved material, for example by distillation, will restore the carrier to its original form. An example of this is the dissolution of polyvinyl alcohol in water or a paraffin wax in trichloroethylene. A vapor degreasing method is suitable in the latter case. The carrier can also be decomposed into a liquid state by means of an acid or an alkali. All these dissolution processes can be characterized as leaching.

Ved boring av dype hull, f.eks. mer enn 2,54 mm, særligWhen drilling deep holes, e.g. more than 2.54 mm, esp

i bearbeidete nikkellegeringer, inneholder bæreren fortrinnsvis et uorganisk bindemiddel med eller uten et fordampbart, flytende tynningsmiddel. De uorganiske bindemidler funksjonerer in wrought nickel alloys, the carrier preferably contains an inorganic binder with or without an evaporable liquid thinner. The inorganic binders function

på samme måte som de organiske, dvs. at de både binder partikkelmaterialet til seg til dannelse av bæreren, og ved fremstilling in situ, bæreren til arbeidsstykkets utgangsflate. Det er unød-vendig å brenne de uorganiske bindemiddelsbærersjikt ved høye temperaturer for å oppnå en anvendbar bærer eller muliggjøre adhesjon til arbeidsstykket dersom det anvendes egnete bindemidler som natriumsilikat, -aluminat eller -fosfat eller liknende. Disse blandes med partikkelmaterialet og et vanntynnings-middel. Nevnte natriumsilikat er et eksempel på en uorganisk polymer. Andre forbindelser som er løselige i løsningsmidler er åpenbare for fagfolk. Selvfølgelig er det nødvendig at det uorganiske bindemiddel ikke reagerer ugunstig med partikkelmaterialet ved blanding eller med arbeidsstykket under hullboring. Videre bør bindemidlet muliggjøre fjerning av bæreren ved omdannelse in the same way as the organic ones, i.e. that they both bind the particulate material to themselves to form the carrier, and when manufactured in situ, the carrier to the starting surface of the workpiece. It is unnecessary to burn the inorganic binder carrier layers at high temperatures in order to obtain a usable carrier or enable adhesion to the workpiece if suitable binders such as sodium silicate, aluminate or phosphate or the like are used. These are mixed with the particulate material and a water thinner. Said sodium silicate is an example of an inorganic polymer. Other compounds that are soluble in solvents will be apparent to those skilled in the art. Of course, it is necessary that the inorganic binder does not react adversely with the particulate material during mixing or with the workpiece during hole drilling. Furthermore, the binder should enable removal of the carrier upon conversion

til flytende form. Bærere som inneholder uorganiske bindemidler påføres på samme måte som de ovennevnte bærere med polymere bindemidler. to liquid form. Carriers containing inorganic binders are applied in the same way as the above-mentioned carriers with polymeric binders.

Bindemidlet tilføres i mengder som er tilstrekkelige tilThe binder is added in quantities that are sufficient for

å oppnå god sammenbinding av partiklene og feste til arbeidsstykkets overflate. F.eks. i en blanding av flytende natrium-silikatbindemiddel og keramiske partikler som aluminium- eller zirkoniumoksyd, forekommer natriumsilikatet i mengder på 25-40 vekts% av oppslemmingen ved blanding. Natriumsilikat er et foretrukket bindemiddel idet et bærersjikt som inneholder dette lettvint kan fjernes fra den sist gjennomtrengte flate etter boring ved oppløsning i varmt vann. Bærersjikt med andre bindemidler, f.eks. kolloidalt silisiumdioksyd, kan lettvint fjernes ved opp-løsning i egnet syre eller alkali, som selvfølgelig er materialer med pH-verdi langt fra 7 og som må velges ut fra deres ikke-skadelige virkning på arbeidsstykket. Alle ovennevnte løsninger kan karakteriseres som- utluting. to achieve good bonding of the particles and attachment to the surface of the workpiece. E.g. in a mixture of liquid sodium silicate binder and ceramic particles such as aluminum or zirconium oxide, the sodium silicate occurs in amounts of 25-40% by weight of the slurry upon mixing. Sodium silicate is a preferred binder as a carrier layer containing this can easily be removed from the last penetrated surface after drilling by dissolving in warm water. Carrier layer with other binders, e.g. colloidal silicon dioxide, can be easily removed by dissolving in a suitable acid or alkali, which of course are materials with a pH value far from 7 and which must be selected on the basis of their non-damaging effect on the workpiece. All of the above solutions can be characterized as leaching.

Det flytende tynningsmiddel som kan anvendes ved fremstilling av oppslemming kan være et vilkårlig tynningsmiddel som er forenelig med vann eller organiske væsker eller blandinger av disse. Det viktigste krav til det flyktige tynningsmiddel er at det er relativt sikkert å anvende, rimelig og tilstrekkelig flytende ved.normale temperaturer til å funksjonere som dis-pergerin<g>smiddel for partikkelmaterialet, slik at oppslemmingen kan påføres tilfredsstillende på arbeidsstykketlaten, og at det samtidig er tilstrekkelig flyktig til å avdampe ved luft- eller ovnstørking. Selvfølgelig kan typen eller mengden flytende tynningsmiddel til fremstilling av oppslemmingen reguleres etter den spesielle påføringsteknikk, f.eks. stryking, påsmøring, sprøyting, dypping eller andre hensiktsmessige måter for spred-ning av oppslemmingssjiktet på utgangsflaten. Ved en hul del eller en del med utilgjengelig utgangsflate, kan bærermaterialet påføres ved utstøping, ramming, sprøytestøping etc. Andre metoder til påføring av oppslemmingen på arbeidsstykkets overflate er åpenbare for fagfolk. Bæreren kan som beskrevet ovenfor fremstilles separat. The liquid thinner which can be used in the preparation of the slurry can be any thinner which is compatible with water or organic liquids or mixtures thereof. The most important requirement for the volatile thinner is that it is relatively safe to use, reasonable and sufficiently liquid at normal temperatures to function as a dispersing agent for the particulate material, so that the slurry can be satisfactorily applied to the workpiece surface, and that it at the same time is sufficiently volatile to evaporate by air or oven drying. Of course, the type or amount of liquid thinner for making the slurry can be adjusted according to the particular application technique, e.g. ironing, smearing, spraying, dipping or other appropriate ways of spreading the slurry layer on the output surface. In the case of a hollow part or a part with an inaccessible exit surface, the carrier material can be applied by casting, ramming, injection molding, etc. Other methods of applying the slurry to the surface of the workpiece are obvious to those skilled in the art. As described above, the carrier can be manufactured separately.

Bærermaterialet kan altså formes separat eller påføres på utgangsflaten som en fast film, f.eks. en ekstrudert film, eller som en væske eller oppslemming som senere størkner på plass. Bærersjiktets tykkelse varierer selvfølgelig med det frembrakte hulls dybde og med elektronstrålens støtenergi. For hull med mindre enn 2,54 mm dybde har en tykkelse på 1,52 - 3,18 mm vist seg å være tilfredsstillende. Til dypere hull anvendes det tyk-kelser på 1,52 - 6,35 mm. Nødvendig tykkelse er avhengig av type og mengde anvendt partikkelmateriale, anvendt bindemiddel samt nødvendig stråleenergi for å oppnå et bestemt hull i et spesielt arbeidsstykke. The carrier material can thus be formed separately or applied to the output surface as a solid film, e.g. an extruded film, or as a liquid or slurry which later solidifies in place. The thickness of the carrier layer naturally varies with the depth of the created hole and with the impact energy of the electron beam. For holes less than 2.54 mm deep, a thickness of 1.52 - 3.18 mm has been found to be satisfactory. For deeper holes, thicknesses of 1.52 - 6.35 mm are used. The required thickness depends on the type and amount of particle material used, the binder used and the required radiation energy to achieve a specific hole in a particular workpiece.

Mengden partikkelmateriale kan varieres for oppnåelse av • ønsket energiabsorpsjons- og fordampningsevne. Med et uorganisk bindemiddel såsom natriumsilikat kan et partikkelmateriale som aluminiumoksyd, zirkoniumoksyd eller glass forekomme i mengder på 60-70 vekts% av oppslemmingen ved blanding. Bærersjiktene ifølge oppfinnelsen er særlig anvendbare ved boring av ett eller flere hull i hule deler eller deler med flere vegger, hvor strålen etter å ha passert en vegg utilsiktet kan fortsette å treffe neste vegg. I slike tilfeller skal bæreren ha egnete egenskaper til å motstå gjennomtrengning i slik grad som det er nødvendig for hulrommet som skal fylles. The amount of particulate material can be varied to achieve • the desired energy absorption and evaporation capacity. With an inorganic binder such as sodium silicate, a particulate material such as aluminum oxide, zirconium oxide or glass can occur in amounts of 60-70% by weight of the slurry during mixing. The carrier layers according to the invention are particularly applicable when drilling one or more holes in hollow parts or parts with several walls, where the beam after passing one wall can inadvertently continue to hit the next wall. In such cases, the carrier must have suitable properties to resist penetration to the extent necessary for the cavity to be filled.

Mange forskjellige sammensetninger av partikkelmaterialet kan anvendes. Som nevnt skal imidlertid metallpulver unngås på grunn av deres potensielle tilbøyelighet til å danne legering med arbeidsstykket, men de er helt egnet for ikke-kritiske utførelser. Keramisk partikkelmateriale som aluminium- og zirkoniumoksyd samt silisiumdioksyd har vist seg å være særlig egnet sammenliknet med metaller. Glasspartikler er også anvendbare. Partikkelmaterialets egenskaper og størrelse velges avhengig av deres tilgjengelighet kommersielt, kravene til tilfredsstillende viskositet i væskeoppslemmingen som anvendes til fremstilling av bæreren samt partikkelmaterialet. Runde og uregelmessige kornformer er anvendbare uten spesiell utskilling. Partikler som er mindre enn 17 5 pra er blitt anvendt mest, mens noen så findelte som 5 pm i gjennomsnittsstørrelse er anvendbare. Det er kjent at vektsprosenten partikkelmateriale i bæreren i en tett struktur er avhengig av partikkelstørrelsesfordelingen, men denne aspekt er ikke spesielt evaluert. Many different compositions of the particulate material can be used. However, as mentioned, metal powders are to be avoided due to their potential tendency to alloy with the workpiece, but they are perfectly suitable for non-critical applications. Ceramic particulate material such as aluminum and zirconium oxide as well as silicon dioxide have proven to be particularly suitable compared to metals. Glass particles are also applicable. The properties and size of the particulate material are chosen depending on their commercial availability, the requirements for satisfactory viscosity in the liquid slurry used to produce the carrier and the particulate material. Round and irregular grain shapes are usable without special separation. Particles smaller than 17 5 pra have been used most, while some as finely divided as 5 pm in average size are useful. It is known that the weight percentage of particulate material in the carrier in a dense structure depends on the particle size distribution, but this aspect has not been particularly evaluated.

Selv om oppfinnelsen i figuren er vist anvendbar for boring av hull hvis lengdeakse er vinkelrett på arbeidsstykke-flåtene, skal det bemerkes at ett eller flere hull hvis lengdeakse er skråstilt i forhold til arbeidsstykketlåtene også kan dannes. Slike hull må selvfølgelig passere gjennom en større effektiv mengde materiale. Dessuten danner den spisse vinkel mellom hullet og utgangsflaten et uvanlig forhold som gjør slike hull vanskeligere å tilforme. Frem til i dag har bærere ifølge oppfinnelsen, særlig de med keramisk partikkelmateriale som er sammenføyet og heftet til arbeidsstykketlaten ved hjelp av et bindemiddel som.natriumsilikat eller "WINF", vist seg å være egnet ved boring av slike hull med stort sett jevn symmetri i en arbeidsstykkevegg av nikkel- eller koboltlegeringer, hvor hullets dybde ikke overstiger 2,54 mm. Although the invention is shown in the figure to be applicable for drilling holes whose longitudinal axis is perpendicular to the workpiece rafts, it should be noted that one or more holes whose longitudinal axis is inclined in relation to the workpiece rafts can also be formed. Such holes must of course pass through a larger effective amount of material. Moreover, the acute angle between the hole and the output surface forms an unusual relationship that makes such holes more difficult to shape. To date, carriers according to the invention, particularly those with ceramic particulate material joined and adhered to the workpiece surface by means of a binder such as sodium silicate or "WINF", have been found to be suitable in drilling such holes with substantially uniform symmetry in a workpiece wall of nickel or cobalt alloys, where the depth of the hole does not exceed 2.54 mm.

EksemplerExamples

De ovennevnte bindemiddels- og partikkelmaterialkombina-sjoner og flere andre av liknende type.er blitt undersøkt. Som en ytterligere illustrasjon av anvendelse av oppfinnelsen angis følgende: En Stiegerwald elektronstrålehullboremaskin modell G-10P-K6 med akselerasjonsspenning på 120 kV, en strålestrømstyrke på 50 mA og en pulsvarighet på 1 ms for boring av et hull med diameter på 0,635 mm i en 0,558 mm tykk plate av AMS 5544 Waspaloy bearbeidet nikkellegering ble anvendt. The above-mentioned binder and particulate material combinations and several others of a similar type have been investigated. As a further illustration of application of the invention, the following is given: A Stiegerwald electron beam hole drilling machine model G-10P-K6 with an acceleration voltage of 120 kV, a beam current of 50 mA and a pulse duration of 1 ms for drilling a hole with a diameter of 0.635 mm in a 0.558 mm thick plate of AMS 5544 Waspaloy wrought nickel alloy was used.

I et eksempel skulle det bores i en plan plate på 122 x 7,6 cm. Før boring ble 100 vektdeler "Cerita 1003"-voks oppvarmet til ca. 60°C og 110 vektdeler sodaglasspartikler med nominell størrelse 175 p. m ble innrørt i denne mens viskositeten ble regulert av temperaturen for oppnåelse av en jevn suspensjon. Blandingen ble avkjølt til dannelse av et materiale som deretter ble ekstrudert gjennom en 35°C rektangulær form inn i romatmos-fære til dannelse av en bærerplate på 1,57 mm og en lengde som tilsvarte platen som skulle bores. Bæreren ble viklet rundt en trommeltormet borefesteanordning av aluminium, og metallplaten ble deretter viklet rundt bæreren og fastspent for oppnåelse av god kontakt. Enheten ble anbrakt i hullboremaskinen og ønsket antall hull boret. Etter fjerning fra maskinen ble spennorganene løsgjort og platematerialet løsnet fra trommelen. Vanligvis henger bæreren noe fast til platematerialet og fjernes ved av-skalling eller avskraping. Bærermaterialet omsmeltes til stoffer for videre ekstrusjon og gjenanvendelse. In an example, a flat plate of 122 x 7.6 cm was to be drilled. Before drilling, 100 parts by weight of "Cerita 1003" wax were heated to approx. 60°C and 110 parts by weight of soda glass particles of nominal size 175 µm were stirred into this while the viscosity was regulated by temperature to obtain a uniform suspension. The mixture was cooled to form a material which was then extruded through a 35°C rectangular die into room atmosphere to form a carrier plate of 1.57 mm and a length corresponding to the plate to be drilled. The carrier was wrapped around a drum-shaped aluminum drill fixture, and the sheet metal was then wrapped around the carrier and clamped to achieve good contact. The unit was placed in the hole drilling machine and the desired number of holes drilled. After removal from the machine, the clamping devices were loosened and the plate material was detached from the drum. Usually the carrier is somewhat attached to the plate material and is removed by peeling or scraping. The carrier material is remelted into substances for further extrusion and recycling.

I et annet eksempel hadde metallet som skulle bores form av et rør som var lukket i den ene ende. En "WINF"-termoplast- polymer ble ved 121-135°C blandet med en mengde sodaglasspartikler med størrelse 175 pm i mengder som ga 60 vekts% glass. Pulveret ble rørt inn i den flytende "WINF", og den oppnådde blanding ble trykksprøytet inn i røret som var oppvarmet til 149°C. Deretter kunne det anvendes vakuum for fjerning av inne-sluttet luft. Bærermaterialet ble avkjølt i luft for størkning av i det minste dets overflate, og røret ble deretter dyppet i kaldt vann for å påskynde avkjølingen. Etter boring ble røret oppvarmet til 14 9°C i luft slik at bæreren strømmet ut av røret og ned i en oppsamlingsanordning for gjenanvendelse. Rester av bæreren i røret ble fjernet ved hjelp av et dampavfetnings-middel som inneholdt perkloretylen, forsterket ved hjelp av væskefasespyling. In another example, the metal to be drilled took the form of a tube closed at one end. A "WINF" thermoplastic polymer was mixed at 121-135°C with a quantity of 175 µm soda glass particles in amounts giving 60% glass by weight. The powder was stirred into the liquid "WINF" and the resulting mixture was pressure injected into the tube heated to 149°C. A vacuum could then be used to remove trapped air. The support material was cooled in air to solidify at least its surface, and the tube was then dipped in cold water to accelerate cooling. After drilling, the pipe was heated to 149°C in air so that the carrier flowed out of the pipe and into a collection device for reuse. Residues of the carrier in the tube were removed by means of a vapor degreaser containing perchlorethylene, enhanced by liquid phase flushing.

Et annet, mer spesifikt eksempel på det foregående er boring av en hul gassturbinaerofoil. Det indre hulrom ble fylt med en bærer 18 med uorganisk, ikke-metallisk partikkelmateriale bundet med en polymer, f.eks. den ovenfor angitte kombinasjon av glass og voks. Idet hulrommet var fylt sto bæreren i god kontakt med en indre hulromsflate 20. Således kunne det bores et hull 21 på et vilkårlig punkt på aerofoilen ved å rette en stråle 22 mot en ytterflate 24. Da strålen trengte gjennom aerofoilen inn i bæreren-ble det dannet et damptrykk fra bindemidlet, hvorved smeltet bæreflatemateriale ble støtet ut av hullets inngangsflate på utsiden av aerofoilen. Overskuddsenergi ble absorbert av bæreren i hulrommet og strålen hindret i å treffe og skade aerofoilens motstående vegg 26. På samme måte kunne flere hull bores i en hul aerofoil til frembringelse av en kjent, transpirasjonskjølt gassturbindel. Another, more specific example of the foregoing is the drilling of a hollow gas turbine aerofoil. The inner cavity was filled with a carrier 18 of inorganic, non-metallic particulate material bound with a polymer, e.g. the combination of glass and wax indicated above. As the cavity was filled, the carrier was in good contact with an inner cavity surface 20. Thus, a hole 21 could be drilled at an arbitrary point on the aerofoil by directing a jet 22 towards an outer surface 24. When the jet penetrated through the aerofoil into the carrier, it was generated a vapor pressure from the binder, whereby molten airfoil material was ejected from the hole entrance face on the outside of the aerofoil. Excess energy was absorbed by the carrier in the cavity and the jet was prevented from hitting and damaging the aerofoil opposite wall 26. Similarly, several holes could be drilled in a hollow aerofoil to produce a known transpiration cooled gas turbine part.

I et annet eksempel ble det boret i et støpestykke av en nikkelsuperlegering under anvendelse av analoge boreparametre i forhold til de med platen og hvor det ble tatt hensyn til forskjell i tykkelsen. In another example, a casting of a nickel superalloy was drilled using analogous drilling parameters to those of the plate and where the difference in thickness was taken into account.

Før boring ble det in situ fremstilt en bærer med et bindemiddel av polyvinylalkohol. Et noe hydrolysert polyvinylalkohol-pulver av handelsvanlig kvalitet ble blandet med 9 deler kaldt vann. Blandingen ble oppvarmet til 88°C for fullstendig oppløs-ning av pulveret. Til denne ble det tilsatt 150-175 pm store sodaglasspartikler i en mengde på 7 0 vekts% av oppslemmingen. Den oppnådde oppslemming ble deretter anbrakt på arbeidsstykkets utgangsside ved påsmøring til en tykkelse på ca. 5,08 mm og fikk Before drilling, a carrier was prepared in situ with a binder of polyvinyl alcohol. A commercially grade slightly hydrolyzed polyvinyl alcohol powder was mixed with 9 parts of cold water. The mixture was heated to 88°C to completely dissolve the powder. To this was added 150-175 pm soda glass particles in an amount of 70% by weight of the slurry. The obtained slurry was then placed on the output side of the workpiece by spreading it to a thickness of approx. 5.08 mm and got

I et annet eksempel inneholdt bæreren et bindemiddel av natriumsilikat hvortil det ble tilsatt en mengde 175 um soda-glasspulver til dannelse av en oppslemming hvor pulveret utgjorde 60 vekts%. Oppslemmingen ble deretter helt rundt arbeidsstykket og fikk lufttørke. In another example, the carrier contained a binder of sodium silicate to which was added an amount of 175 µm soda glass powder to form a slurry where the powder constituted 60% by weight. The slurry was then poured around the workpiece and allowed to air dry.

Etter boring i begge tilfeller ble arbeidsstykket anbrakt i varmt vann ved 88°C, og bindemidlet løste seg opp og partiklene ble frie og bæreren ble fjernet. After drilling in both cases, the workpiece was placed in hot water at 88°C, and the binder dissolved and the particles became free and the carrier was removed.

For fagfolk vil det være klart at bæreren ifølge oppfinnelsen også kan anvendes i andre bearbeidelsesprosesser med en energistråle for å fjerne materiale gjennom arbeidsstykket, f. eks. laser- eller ioneboring. Det er videre åpenbart at oppfinnelsen kan anvendes til boring av andre materialer enn metal-lene som er nevnt for å belyse den foretrukne utførelsesform. Dessuten er det åpenbart at under spesielle omstendigheter kan materialet i bæreren påføres på arbeidsstykkets inngangsflate for å unngå påhengende skvett og boreskjegg, såsom ifølge US-patentskrift 4.156.807. It will be clear to those skilled in the art that the carrier according to the invention can also be used in other machining processes with an energy beam to remove material through the workpiece, e.g. laser or ion drilling. It is also obvious that the invention can be used for drilling other materials than the metals mentioned to illustrate the preferred embodiment. Moreover, it is obvious that under special circumstances the material in the carrier can be applied to the entry surface of the workpiece to avoid lingering spatter and burrs, such as according to US patent 4,156,807.

Claims

1. Carrier material for a workpiece where a hole with precise geometry is to be drilled using radiant energy, e.g. electron beam energy and where burrs at the entry and exit surfaces are largely to be prevented as well as where recast layers in the hole are kept as small as possible, characterized by a particle material for heat absorption and evaporation when this is hit by the beam, and

a binding agent that is mixed with and carefully encloses the particles in the particulate material for adhesion of these to each other and that evaporates under the influence of the jet and is partially converted into liquid form after drilling, whereby the carrier material exhibits the necessary combination of particulate material and binder for absorption of the beam, formation of a sufficient amount of gas for ejection of molten metal from the hole at the entrance surface and reduction of the drill bit about this as well as a recast layer in it, whereby the symmetry of the hole and the function of the workpiece during subsequent use are improved .-

2. Carrier material in accordance with claim 1, characterized in that the particulate material is a non-metallic powder, e.g. ceramic material or gas, the carrier provides support for the gas pressures that form in it and causes the particulate material to be ejected from the hole in the workpiece, as well as preventing the beam from damaging any surface outside the output surface of the workpiece.

3. Carrier material in accordance with claim 1, characterized in that the binder is a material which is meltable when the temperature changes.

4. Carrier material in accordance with claim 1, characterized in that the binder can leak out of the workpiece surface in the form of a liquid.

5. Carrier material in accordance with claim 3 or 4, characterized in that the binder is a polymer.

6. Carrier material in accordance with claim 1, characterized in that a manufactured carrier is placed on the output surface of the workpiece in the form of a coating.

7. Carrier material in accordance with claim 2, characterized in that the particulate material constitutes 50-90% of the carrier's weight.

8. Method for drilling a hole using an energy beam, e.g. an electron beam, through a workpiece that has an entrance surface that the beam propagates towards and first penetrates, and an exit surface that the beam finally penetrates, characterized by a) that a carrier is brought into close contact with the output surface and consists of a particulate material that is bound together by means of a binder, whereby the particulate material and binder exhibit properties that prevent the formation of reaction products that are harmful to the work piece during the hole drilling and the carrier is designed for after drilling at least partially to be removed in liquid form, b) that an energy beam is directed towards a part of the entrance surface with sufficient intensity to form a hole in the workpiece, penetrate the exit surface and form gas products in the carrier which enable the ejection of molten workpiece material from the hole at the entrance surface in the opposite direction to the direction of propagation of the beam, and c) that the carrier is removed by converting it to an at least partially liquid state in a way that does not adversely affect the workpiece.

9. Method in accordance with claim 8, characterized in that the carrier is applied to the workpiece as an adhesive coating.

10. Method, in accordance with claim 8 or 9, characterized in that the carrier is fusible and that its removal takes place by heating.

11. Method in accordance with claim 8 or 9, characterized in that the carrier is leached from the workpiece in liquid form.

12. Method in accordance with claim 8 or 9, characterized in that the particulate material is produced from an inorganic, non-metallic substance and the binder from a polymer that is liquefied at a temperature below approx. 15 0°C.

13. Method for drilling one hole using an energy beam, e.g. an electron beam, through a first element in a work piece which also comprises a second element that is in flight with and is located at a distance from, but close to the exit surface of the first element, characterized in that the space between the elements is at least partially filled with a carrier in close contact with the output surface, that the carrier is at least in a partially liquid state when placed between the elements and in a solid state during drilling of the hole, and that the carrier after drilling is removed by conversion to an at least partially liquid state in a manner that does not affect negative on the workpiece.

14. Method in accordance with claim 13, characterized in that the first element is a wall on a tube-shaped object, while the second element is made up of the opposite wall.

15. Method for drilling a hole by means of an electron beam in a hollow gas turbine aerofoil with a beam entry surface forming the outer side of the aerofoil and to which the beam first propagates and first penetrates, and with an inner side that delimits a cavity which the beam finally penetrates into, characterized by that the inner cavity is filled with a carrier consisting of an inorganic, non-metallic particulate material which is bound together and to the inner side by means of a polymeric binder, whereby the materials and quantities are chosen to prevent the penetration of the jet pg to contain the gas pressure which forms in that by the impact of the ray, that an energy beam is directed at a part of the aerofoil's entry surface with an intensity that is designed to create a hole in the aerofoil wall and also penetrate the carrier, that a sufficient steam pressure is formed during the impact of the jet on the carrier to eject molten workpiece material from the hole at the entrance face in the opposite direction to the direction of propagation of the jet, that the beam is prevented from hitting the opposite wall in relation to the wall being drilled, by absorption of excess energy in the carrier, and that the carrier is removed by converting it at least partially into a liquid in a way that does not adversely affect the aerofoil, i.e. either by melting or leaching, to form a hole with largely uniform longitudinal symmetry in the wall of the aerofoil and minimization of formation of burrs, recast layers and other hole defects that reduce the product's function.

16. Object which comprises a workpiece where a hole is to be drilled using beam energy, and comprises a beam entry surface and a beam exit surface as well as a carrier material which is kept in close contact with the workpiece's beam exit surface, characterized in that the carrier material consists of a particulate material which is in able to absorb beam energy and to help resist gas pressure created by the beam, as well as a binder which is carefully mixed with the particle material to bind the particles to each other and to form gases under the influence of the jet as well as to lead the gases out of a hole in the workpiece produced by the jet, the binder being partially converted into a liquid after a holes are drilled in the workpiece, that the carrier material is adapted to form a sufficient amount of gas products and sufficient resistance to gas pressure to eject molten metal from the workpiece in a direction opposite to the direction of propagation of the beam, and that the carrier material has sufficient resistance to the penetration of the beam to prevent damage to some surface near the exit surface, improve the symmetry of the hole and prevent the formation of drill burrs in this regard.

17. Article in accordance with claim 16, characterized by a carrier material which is arranged on the workpiece as a coating, a particulate material which is inorganic and non-metallic and a polymeric binder which can be removed in liquid form by melting or leaching.

18. Object comprising a metal workpiece with an input surface for absorbing radiation energy for drilling a hole in the workpiece, and an output surface as well as a carrier placed in gas-tight contact with the output surface of the workpiece, characterized in that the carrier material consists of a) a particulate material for absorption of radiation energy and thereby evaporates when the radiation hits it, and b) a binder which is mixed with and thoroughly envelops the particulate material for adhesion of the particles to each other; as the binder can evaporate under the influence of the jet and turn into a liquid after drilling without negative effect on the workpiece, in that the carrier is adapted to be removed from the workpiece after drilling by converting the binder to a liquid and exhibits an appropriate combination of particulate material and binder and has sufficient thickness for radiation absorption and the formation of a sufficient amount of gas for ejection of molten metal from the hole in the entrance surface.

19. Item in accordance with claim 18, characterized in that the particulate material is a non-metallic powder, e.g. a ceramic material or glass, and that the binder is an organic polymer that can be converted into a liquid at a temperature below approx. 150°C.

20. Item in accordance with claim 18, characterized in that the carrier is arranged with the aid of the binder as a coating on the output surface.

21. Item in accordance with one of claims 18-20, characterized in that the average size of the particles in the particulate material is over 5 p and constitutes 50-90% of the carrier's weight, and that the carrier's thickness is 1.5 - 6.0 mm.

22. Method for drilling a hole using an energy beam, e.g. an electron beam, through a first section of a workpiece with at least two separate sections along the path of the beam, characterized in that the space between the sections is at least partially filled with a solid carrier in close contact with the exit surface of the beam in the first section during drilling, and that the carrier is at least partially converted to a liquid state when placed in and removed from the interstitial space.

23. Method in accordance with claim 22, characterized in that the workpiece is a tubular object whose first section is a wall and whose second section is an opposite wall.