NO801432L - Fremgangsmaate og anordning ved boring med energistraaler - Google Patents

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.

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"),

ved den flate av arbeidsstykket som vender bort fra strålen,

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.

Bærere av metall, f.eks. messing eller sink, er anvendt

ved utviklingen av elektronstråleboringen. Disse er anvendbare

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.

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.

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.

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.

Et formål ved den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en bærer og en fremgangsmåte til energistråleboring, fortrinnsvis elektronstråleboring, som medfører bedre hullkvalitet.

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-

etter de kan rekondisjoneres og gjenanvendes etter ønske. I

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

Bindemidlet i bærersjiktet er til en viss grad avhengig

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-

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.

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".

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.

En egnet metode til å oppnå det polymerbundete bærersjikt ved utgangsflaten er å blande partikkelmaterialet i polymeren

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

film på arbeidsstykket.

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.

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.

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.

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.

Når bæreren er omdannet til en form hvor den oppfører seg som en

i

væske, kan den lettvint fjernes fra arbeidsstykket ved hjelp av innvirkningen av tyngdekraften eller andre strømningsbevirkende anordninger.

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.

Ved boring av dype hull, f.eks. mer enn 2,54 mm, særlig

i bearbeidete nikkellegeringer, inneholder bæreren fortrinnsvis et uorganisk bindemiddel med eller uten et fordampbart, flytende tynningsmiddel. De uorganiske bindemidler funksjonerer

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

til flytende form. Bærere som inneholder uorganiske bindemidler påføres på samme måte som de ovennevnte bærere med polymere bindemidler.

Bindemidlet tilføres i mengder som er tilstrekkelige til

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Eksempler

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Claims (23)

1. Bærermateriale for et arbeidsstykke hvor det skal bores et hull med nøyaktig geometri ved hjelp av stråleenergi, f.eks. elektronstråleenergi og hvor boreskjegg ved inn- og utgangsflater stort sett skal hindres samt hvor gjenstøpte sjikt i hullet blir holdt så små som mulig, karakterisert ved et partikkelmateriale for varmeabsorpsjon og fordampning når dette treffes av strålen, og

et bindemiddel som blandes med og nøye omslutter partiklene i partikkelmaterialet for adhesjon av disse til hverandre og som fordampes under strålens innvirkning samt omdannes delvis til væskeform etter boring, hvorved bærermaterialet oppviser nødvendig kombinasjon av partikkelmateriale og bindemiddel for absorpsjon av strålen, dannelse av tilstrekkelig mengde gass for utstøtning av smeltet metall av hullet ved inngangsflaten og minskning av boreskjegget om dette samt gjenstøpt sjikt i det, hvorved hullets symmetri og arbeidsstykkets funksjon ved etterfølgende anvendelse bedres.-

2. Bærermateriale i samsvar med krav 1, karakterisert ved at partikkelmaterialet er et ikke-metallisk pulver, f.eks. keramisk materiale eller gass, gir bæreren under-støttelse for gasstrykkene som dannes i denne og får partikkelmaterialet til å støtes ut av hullet i arbeidsstykket, samt hindrer ,at strålen skader noen flate utenfor arbeidsstykkets utgangsflate.

3. Bærermateriale i samsvar med krav 1, karakterisert ved at bindemidlet er et materiale som er smelt-bart ved forandring av temperaturen.

4. Bærermateriale i samsvar med krav 1, karakterisert ved at bindemidlet kan lekke ut av arbeidsstykke-flaten i form av en væske.

5. Bærermateriale i samsvar med krav 3 eller 4, karakterisert ved at bindemidlet er en polymer.

6. Bærermateriale i samsvar med krav 1, karakterisert ved at en fremstilt bærer, anbringes på arbeidsstykkets utgangsflate i form av et belegg.

7. Bærermateriale i samsvar med krav 2, karakterisert ved at partikkelmaterialet utgjør 50-90 % av bærerens vekt.

8. Fremgangsmåte til boring av et hull ved hjelp av en energistråle, f.eks. en elektronstråle, gjennom et arbeidsstykke som har inngangsflate som strålen forplanter seg mot og først trenger gjennom, og en utgangsflate som strålen sist trenger gjennom, karakterisert ved a) at en bærer bringes i nøye kontakt med utgangsflaten og består av et partikkelmateriale som er bundet sammen ved hjelp av et bindemiddel, hvorved partikkelmateriale og bindemiddel oppviser egenskaper som hindrer dannelse av reaksjonsprodukter som er skadelige for arbeidsstykket under hullboringen og bæreren er innrettet til etter boring i det minste delvis å fjernes i væskeform, b) at en energistråle rettes mot en del av inngangsflaten med tilstrekkelig intensitet til å danne et hull i arbeidsstykket, trenge gjennom utgangsflaten og i bæreren danne gassprodukter som,muliggjør utstøting av smeltet arbeidsstykkemateriale av hullet ved inngangsflaten i motsatt retning av strålens utbredelsesretning, samt c) at bæreren fjernes ved omdannelse av denne til en i det minste delvis flytende tilstand på en måte som ikke negativt påvirker arbeidsstykket.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8, karakterisert ved at bæreren påføres på arbeidsstykket som et klebende belegg.

10. Fremgangsmåte, i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at bæreren er smeltbar og at fjerning av den foregår ved oppvarming.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at bæreren lutes ut fra arbeidsstykket i væskeform.

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8 eller 9, karakterisert ved at partikkelmaterialet fremstilles av et uorganisk, ikke-metallisk stoff og bindemidlet av en polymer som gjøres flytende ved en temperatur på under ca. 15 0°C.

13. Fremgangsmåte til boring av ét hull ved hjelp av energistråle, f.eks. en elektronstråle, gjennom et første element i et arbeidsstykke som også omfatter et andre element som flukter med og ligger i avstand fra, men nær utgangsflaten på det første element, karakterisert ved at mellomrommet mellom elementene i det minste delvis er fylt med en bærer i nøye kontakt med utgangsflaten, at bæreren befinner seg i det minste i delvis flytende tilstand ved anbringelse mellom elementene og i fast tilstand under boring av hullet, og at bæreren etter boring fjernes ved omdannelse til en i det minste delvis flytende tilstand på en måte som ikke innvirker negativt på arbeidsstykket.

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 13, karakterisert ved at det første element er en vegg på en rør-formet gjenstand, mens det andre element utgjøres av den motstående vegg.

15. Fremgangsmåte til boring av et hull ved hjelp av en elektronstråle i en hul gassturbinaerofoil med en stråleinngangs-flate som danner aerofoilens ytterside og som strålen først forplanter seg til og først trenger gjennom, og med en innerside som avgrenser et hulrom som strålen sist trenger inn i, karakterisert ved at det indre hulrom fylles med en bærer som består av et uorganisk, ikke-metallisk partikkelmateriale som er bundet sammen og til innersiden ved hjelp av et polymert bindemiddel, hvorved materialene og mengdene velges for å hindre strålens gjennomtrengning pg for å inneholde gasstrykket som dannes i det ved strålens innvirkning, at en energistråle rettes mot en del av aerofoilens inngangsflate med en intensitet som er innrettet til å danne et hull i aerofoilveggen og dessuten trenge gjennom bæreren, at et tilstrekkelig damptrykk dannes under strålens innvirkning på bæreren for utstøtning av smeltet arbeidsstykkemateriale av hullet ved inngangsflaten i motsatt retning i forhold til strålens utbredelsesretning, at strålen hindres i å treffe den motstående vegg i forhold til veggen som bores, ved absorpsjon av overskuddsenergi i bæreren, samt at bæreren fjernes ved omdannelse av denne i det minste delvis til en væske på en måte som ikke negativt påvirker aerofoilen, dvs. enten ved smelting eller utluting, til dannelse av et hull med stort sett jevn symmetri i lengderetning i aerofoilens vegg og minimalisering av dannelse av boreskjegg, gjen-støpte sjikt og andre hulldefekter som nedsetter produktets funk-sjon.

16. Gjenstand som omfatter et arbeidsstykke hvor det skal bores et hull ved hjelp av stråleenergi, og omfatter en stråleinngangs- flate og en stråleutgangsflate samt et bærermateriale som holdes i nøye kontakt med arbeidsstykkets stråleutgangsflate, karakterisert ved at bærermaterialet består av et partikkelmateriale som er i stand til å absorbere stråleénergi og til å medvirke til å motstå gasstrykk som dannes av strålen, samt et bindemiddel som er nøye blandet med partikkelmaterialet for å binde partiklene til hverandre og for å danne.gasser under strålens innvirkning samt for å lede ut gassene av et hull i arbeidsstykket frembrakt av strålen, idet bindemidlet delvis kan omdannes til en væske etter at et hull er boret i arbeidsstykket, at bærermaterialet er avpasset til å danne tilstrekkelig mengde gassprodukter og tilstrekkelig motstand mot gasstrykk til å støte ut smeltet metall av arbeidsstykket i en retning motsatt strålens utbredelsesretning, og at bærermaterialet har tilstrekkelig motstandsevne mot strålens gjennomtrengning til å hindre skader på noen flate i nærheten av ut-gangsf laten, bedre hullets symmetri og hindre dannelse av boreskjegg om dette.

17. Artikkel i samsvar med krav 16, karakterisert ved et bærermateriale som er anordnet på arbeidsstykket som et belegg, et partikkelmateriale som er uorganisk og ikke-metallisk samt et polymert bindemiddel som kan fjernes i væskeform ved smelting eller utluting.

18. Gjenstand som omfatter et metallarbeidsstykke med en inngangsflate for opptakelse av stråleénergi for boring av et hull i arbeidsstykket, og en utgangsflate samt en bærer anbrakt i gasstett kontakt med arbeidsstykkets utgangsflate, karakterisert ved at bærermaterialet består av a) et partikkelmateriale for absorpsjon av stråleénergi og derved fordampes når strålen treffer det, samt b) et bindemiddel som er blandet med og nøye omslutter partikkelmaterialet for adhesjon av partiklene til hverandre, idet bindemidlet kan fordampes under strålens innvirkning og omdannes til en væske etter boring uten negativ effekt på arbeidsstykket, idet bæreren er avpasset til å fjernes fra arbeidsstykket etter boring ved omdannelse av bindemidlet til en væske og oppviser en hensiktsmessig kombinasjon av partikkelmateriale og bindemiddel samt har tilstrekkelig tykkelse til stråleabsorpsjon og dannelse av tilstrekkelig mengde gass for utstøting av smeltet metall av hullet i inngangsflaten.

19. Gjenstand i samsvar med krav 18, karakterisert ved at partikkelmaterialet er et ikke-metallisk pulver, f.eks. et keramisk materiale eller glass, og at bindemidlet er en organisk polymer som kan omdannes til en væske ved en temperatur på under ca. 150°C.

20. Gjenstand i samsvar med krav 18, karakterisert ved at bæreren ved hjelp av bindemidlet er anordnet som et belegg på utgangsflaten.

21. Gjenstand i samsvar med et av kravene 18-20, karakterisert ved at gjennomsnittsstørrelsen for partiklene i partikkelmaterialet er over 5 p og utgjør 50-90% av bærerens vekt, og at bærerens tykkelse er 1,5 - 6,0 mm.

22. Fremgangsmåte til boring av et hull ved hjelp av en energistråle, f.eks. en elektronstråle, gjennom en første seksjon av et arbeidsstykke med minst to atskilte seksjoner langs strålens bane, karakterisert ved at mellomrommet mellom seksjonene i det minste delvis fylles med en fast bærer i nøye kontakt med strålens utgangsflate i den første seksjon under boring, og at bæreren omdannes i det minste delvis til en flytende tilstand når den anbringes i og fjernes fra mellomrommet .

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 22, karakterisert ved at arbeidsstykket er en rørformet gjenstand hvis første seksjon er en vegg og hvis andre seksjon er en motstående vegg.