JPH11156559A - 硬化可能なニッケルベース合金を溶接する方法 - Google Patents

硬化可能なニッケルベース合金を溶接する方法

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JPH11156559A
JPH11156559A JP10268075A JP26807598A JPH11156559A JP H11156559 A JPH11156559 A JP H11156559A JP 10268075 A JP10268075 A JP 10268075A JP 26807598 A JP26807598 A JP 26807598A JP H11156559 A JPH11156559 A JP H11156559A
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hot isostatic
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バルバッハ ヴェルナー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬化可能なニッケルベース合金を溶接する方
法を提供する。 【解決手段】 硬化可能なニッケルベース合金（１,
２）からなる工作物（５）を、基礎材料と同じ組成の充
填剤を用いて溶接し、工作物（５）を熱間静水圧プレス
（ＨＩＰ）することにより硬化可能なニッケルベース合
金を溶接する方法において、溶接の際に形成される溶接
物（３）を、熱間静水圧プレスの前に可延性材料からな
る緻密な保護層（４）により被覆することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念に記載の硬化可能のニッケルベース合金を溶接する方
法から出発する。
【０００２】
【従来の技術】ニッケルベース合金は、クロムの他に、
特に混晶の強度を高めるためにコバルト、モリブデンお
よびタングステンおよび一般に金属間相（γ′相）の形
のクリープを阻止する析出層を形成するためにチタンお
よびアルミニウムを含有し、この相がこの合金を硬化可
能にする。更に腐食を阻止する作用のために、しばしば
少量の希土類金属、例えばセリウム、ハフニウム、ジル
コニウムおよびイットリウムを添加する。
【０００３】硬化可能なニッケルベース合金は溶接が困
難であるとみなされ、熱作用帯域、特に溶接物中で亀裂
する傾向がある。この理由から、これらの合金は、基礎
材料の高い強度を有しない扱いやすい（amenable）ニッ
ケルベース合金、例えばＩＮ６２５を用いて問題のない
場所でのみ溶接する。これによりこの種の溶接した工作
物は扱いやすいニッケルベース合金の最大強度を有す
る。
【０００４】従って硬化可能なニッケルベース合金、例
えばＩＮ７３８ＬＣからなる精密鋳造部品は、混入物、
気孔の巣等のような鋳造の欠陥の場合には廃棄しなけれ
ばならない、それというのも前記方法により溶接した精
密鋳造品は不十分な材料特性を有するために、これらの
欠陥は溶接により改良できないからである。
【０００５】ドイツ特許出願公開第３０１５６３８号明
細書から、ニッケルベース合金に行われる溶接の熱損傷
帯域の物理的特性を改良する方法が公知である。このた
めに、溶接した成形体を加熱し、アイソスタティックプ
レスし、これにより材料を可塑的に成形し、気孔率を減
少し、熱損傷帯域を均一化する。この場合に成形体を不
活性のおよび酸素不含の雰囲気中で加熱する。溶接を同
じ組成の充填材料および基礎材料で行う。この方法の欠
点は、表面と接続していない亀裂および気泡の部分のみ
が前記の処理により閉鎖されることである。これは一般
に構造部材の機能に関して不満足である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載の形式の硬化可能なニッケルベース合金を溶接す
る方法において、溶接により基礎材料と少なくともほぼ
同じ特性を有する溶接物を製造することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り請求項１の特徴部分により解決される。
【０００８】従って、本発明の核心は、硬化可能なニッ
ケルベース合金からなる工作物を基礎材料と同じ組成の
充填剤を用いて溶接し、その際生じる溶接物を、可延性
の材料からなる緻密な保護層により被覆し、工作物を熱
間静水圧プレスすることである。
【０００９】本発明の利点は、特に溶接物の微細構造お
よび機械特性が工作物の基礎材料に相当することであ
る。熱間静水圧プレスにより溶接物の亀裂および気泡が
閉鎖され、これにより基礎材料の特性が達成される。
【００１０】例えば保護層として溶接するかまたははん
だ塗布層もしくは溶射層である緻密な可延性の保護層の
利点は、保護層を実質的に亀裂がなく被覆できることに
ある。応力が分解され、亀裂形成を生じない。従ってそ
の下にある基礎材料と同じ組成の高い強度の、可延性の
低い溶接物中の亀裂が閉鎖される。熱間静水圧プレスの
際に亀裂はもはや表面と接続されてなく、プロセスガス
にもはや接近できないので、亀裂は全治する。
【００１１】この方法により、硬化可能なニッケルベー
ス合金からなる精密鋳造部品を修復するかまたは接合溶
接することができる。これにより、硬化可能なニッケル
ベース合金からなる精密鋳造品を製造する際の廃物率が
劇的に減少する。
【００１２】本発明の他の有利な構成は請求項２以下に
記載されている。
【００１３】
【実施例】本発明を図面により詳細に説明する。
【００１４】図１は溶接した試料の部分断面図である。
【００１５】図２は図１の部分ＩＩの詳細な図である。
【００１６】図面には本発明を理解するために必要不可
欠な部材のみを示す。
【００１７】図１および図２により、同じ基礎材料、こ
こではＩＮ７３８ＬＣからなる２つの部分１および２
を、タングステン不活性ガス溶接（ＴＩＧ）により互い
に溶接し、工作物５を製造する。羽根のために使用する
ことができるニッケルベースまたはニッケル−鉄ベース
のすべての硬化可能な鋳造合金および練り合金を、基礎
材料として使用してもよい。この場合にタングステン電
極と工作物１および２の間にアークを形成し、これは不
活性ガスからなる保護流に包囲されている。溶接の際に
添加する充填剤を手でまたは機械でローラーから供給す
ることができる。この場合に溶接物３を形成する充填材
料は基礎材料と同じ組成の材料からなり、そのために溶
接物３の組成が基礎材料に相当する。充填材料を小さい
ビーズに塗布し、大きな欠陥を取り除く。溶接物３が完
全に塗布されている場合は、溶接物３のまわりに配置さ
れ、可延性材料、ここでは可延性ニッケルベース合金、
例えばＳ−ＮｉＣｒ２０Ｎｂ、ＩＮ６１７、ＩＮ６０
０、Ｈａｙｎｅｓ２３０、ＩＮ６２５からなる保護層４
を溶接物と溶接する。この場合に溶接物３が外部に対し
て密閉されているように保護層４が溶接物３を閉鎖する
ことが重要である。
【００１８】溶接した保護層４の代わりに他の緻密な保
護層４を塗布することもできる。例えば焼結した、ペー
ストまたははんだ皮膜、例えばＡｍｄｒｙ１０３を用い
るはんだの緻密な塗布層が適当である。この緻密な塗布
層は、例えばプラズマ溶射またはＨＶＯＦ（High Veloc
ity Oxygen Fuel 高速酸素燃料）を用いて被覆された被
覆層により供給されてもよい。
【００１９】工作物５を炉に導入し、熱間静水圧プレス
する。この場合に熱間静水圧法のパラメータは材料に依
存し、溶接範囲の亀裂および閉じた気泡が完全に除去さ
れるように選択しなければならない。この場合に選択さ
れる温度は使用される合金の融点より低い温度である。
本発明の例においては、工作物を約１００ＭＰａ（１０
００バール）および１１８０℃で熱間静水圧プレスす
る。熱間静水圧プレスは、例えば１００〜１７０ＭＰａ
および１０８０〜１２６０℃で３〜４時間実施すること
ができる。
【００２０】その後、工作物５の所望の材料特性を達成
するために、工作物に、例えば精密鋳造品に使用するた
めに、通常の熱処理をする。
【００２１】熱処理は、γ′相を十分に溶解するため
の、１１２０℃で２〜２.５時間の溶体化処理からな
り、その後工作物を１分間当たり２０〜７０℃で冷却
し、８５０℃で１６〜２０時間硬化する。この場合に熱
処理法のこれらのパラメータは材料に依存し、そのため
に他の材料に対してこれらの値を相当して適合しなけれ
ばならない。
【００２２】この熱処理後、工作物を機械的におよび顕
微鏡により検査する。このために溶接線材から引張試験
品を製造し、完全に基礎材料から構成される引張試験品
と比較する。この場合に溶接線材から製造した引張試験
品が完全に基礎材料から構成される引張試験品と同じ強
度を有することが理解できる。微細構造の検査から、溶
接物が均一な、基礎材料に匹敵する微細構造を有するこ
とが理解される。
【００２３】前記方法により処理された工作物の使用に
応じておよび例えばスケール安定性に関する可延性保護
層の材料特性に応じて、保護層を放置するかまたは除去
してもよい。
【００２４】この方法は、例えばタービン羽根における
精密鋳造部品の修復または接合に使用することができ、
その際一般に保護層を除去する。
【００２５】もちろん本発明は図に示され、記載された
実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶接した試料の部分断面図である。
【図２】前記試料の部分ＩＩの詳細な図である。
【符号の説明】
１、２ ニッケルベース合金、 ３ 溶接物、 ４ 保
護層、 ５ 工作物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゾーリン ケラー スイス国 オーバーローアドルフ ミュー リバッハヴェーク ３ (72)発明者 ライナー レーデッカー ドイツ連邦共和国 ホーエンテンゲン ア ッベルガーシュトラーセ 13

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硬化可能なニッケルベース合金（１,
    ２）からなる工作物（５）を、基礎材料と同じ組成の充
    填剤を用いて溶接し、工作物（５）を熱間静水圧プレス
    （ＨＩＰ）することにより硬化可能なニッケルベース合
    金（１,２）を溶接する方法において、溶接の際に形成
    される溶接物（３）を、熱間静水圧プレスの前に可延性
    材料からなる緻密な保護層（４）により被覆することを
    特徴とする、硬化可能なニッケルベース合金を溶接する
    方法。
  2. 【請求項２】 保護層（４）として、可延性のニッケル
    ベース合金からなる溶接した保護層を塗布する請求項１
    記載の方法。
  3. 【請求項３】 保護層（４）として、はんだ塗布層を塗
    布する請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 保護層（４）として、塗布層を溶射によ
    り被覆する請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】 工作物（５）を融点より低い温度で１０
    ０〜１７０ＭＰａの圧力で熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）
    する請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 工作物（５）に、熱間静水圧プレスの後
    に、溶体化処理および硬化からなる熱処理をする請求項
    １から５までのいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 工作物（５）を使用する前に可延性の保
    護層（４）を除去する請求項１から６までのいずれか１
    項記載の方法。
  8. 【請求項８】 硬化可能なニッケルベース合金からなる
    精密鋳造部品のための請求項１から７までのいずれか１
    項記載の方法の使用。
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