(57)【要約】【課題】母材をより適切に補修すること。【解決手段】ヒータ８を用いて母材１０を加熱するステップと、母材１０が加熱された後に、レーザー発振器１１を用いて母材１０の補修領域にレーザーを照射するステップとを備えている。このような補修方法は、母材１０を予熱しないで補修領域にレーザーを照射する他の補修方法に比較して、その補修領域に割れが発生することを低減することができ、その補修領域をより適切に修復することができる。【選択図】図１
2015033717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材を加熱するステップと、
前記母材の補修領域が加熱された後に、前記補修領域にレーザーを照射するステップ
とを具備する補修方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記母材は、チタンとアルミニウムとを含有する金属間化合物から形成され、
前記金属間化合物は、
γ相と、
β相と、
α２／γラメラ相とを有し、
前記レーザーは、前記母材の温度が５００℃以上かつ８００℃以下であるときに、前記補修領域に照射される
補修方法。
【請求項３】
請求項１から請求項２のいずれか一項において、
前記母材が形成される材料から形成される粉末を前記補修領域に吹き付けるステップをさらに具備し、
前記レーザーは、前記粉末が吹きつけられている最中に、前記補修領域に照射される
補修方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記粉末の粒径は、５０μｍ以上、１５０μｍ以下である
補修方法。
【請求項５】
請求項３から請求項４のいずれか一項において、
前記粉末が前記補修領域に吹き付けられてから所定の時間だけ経過した後に、前記補修領域に他の粉末を吹きつけながら前記補修領域に他のレーザーを照射する他のステップ
をさらに具備する補修方法。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか一項において、
前記補修領域に形成された欠肉部の表面が除去されるように、前記母材に前記開先を形成するステップをさらに具備し、
前記レーザーは、前記開先が形成された後に、前記粉末が溶融した溶融金属が前記開先の内部に充填されるように、前記補修領域に照射される
補修方法。
【請求項７】
金属間化合物から形成される母材を加熱するヒータと、
前記補修領域にレーザーを照射するレーザー発振器
とを具備する補修装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記母材が形成される材料から形成される粉末を前記補修領域に吹き付ける粉末供給装置をさらに具備し、
前記レーザーは、前記粉末が吹きつけられている最中に、前記補修領域に照射される
補修装置。
【請求項９】
請求項７から請求項８のいずれか一項において、
イナートガスで充填された雰囲気を生成するシールドチャンバーをさらに具備し、
前記補修領域は、前記母材が前記雰囲気に配置されているときに、前記レーザーが照射される
補修装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補修方法に関し、特に、母材に形成された欠陥を補修するときに利用される補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタンとアルミニウムとを含有するＴｉＡｌ金属間化合物が知られている。そのＴｉＡｌ金属間化合物は、耐熱性と軽量であることが必要とされる部品に適用される。その部品としては、飛昇体及び航空宇宙用エンジン部品が例示される。そのＴｉＡｌ金属間化合物は、機械加工する際に、欠け・割れが発生しやすい。ＴｉＡｌ金属間化合物から形成される部品は、このような欠け・割れが発生したときに、その欠け・割れが発生した領域を肉盛する必要がある。そのＴｉＡｌ金属間化合物から形成される部品は、一般的に脆く、母材と同等の溶加材を用いて肉盛したときに、その肉盛りした箇所に生じる残留応力が高く、延性が低いために、割れが発生しやすく、補修が困難である。このため、ＴｉＡｌ金属間化合物から形成される部品の肉盛には、ＴｉＡｌ金属間化合物と異なる材料から形成される溶加材によるろう付けが適用される。ＴｉＡｌ金属間化合物に例示される脆い母材をより適切に補修することが望まれている。
【０００３】
特許第３７４１５４７号公報には、特に航空分野で必要とされるような十分な品質標準を実現し得るチタンアルミナイド製部品の拡散ろう付けによる方法が開示されている。その接合方法は、チタンアルミナイド製部品の拡散ろう付けによる接合方法である。その接合方法は、（ａ）粉末Ａと粉末Ｂの均質混合物を調製する段階と、（ｂ）前段階（ａ）で得られた粉末混合物に有機結合剤を混合してペーストを調製する段階と、（ｃ）部品の接合ギャップを覆うようにペーストを堆積する段階と、（ｄ）前段階（ｃ）で得られたアセンブリを１０００℃〜１３００℃の温度の真空炉で数分間〜６時間加熱する段階を含んでいる。粉末Ａは、その均質混合物の総量の４０〜９０％の重量比率に相当するチタンアルミナイド合金から構成される。粉末Ｂは、粉末Ａの溶融開始温度よりも低い融点をもち、粉末Ａを化学的に湿潤させることが可能なチタン又は銅をベースとする合金から構成され、その均質混合物の総量の１０〜６０％の重量比率に相当する（ここで粉末Ａ及びＢの前記比率は方法の実施パラメーター、温度及び粉末の粒度に応じて決定される）。
【０００４】
特開２０１０−２０３２５８号公報には、補修された動翼をガスタービン等の回転機械に適用しても問題なく使用することができる動翼の補修方法が開示されている。その動翼の補修方法は、チップシュラウドの外側表面に立設されたフィンを補修する動翼の補修方法であって、前記フィンの表面に、Ａｌを３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下、Ｔｉを２ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下含む耐熱超合金の粉体を吹き付けながら、レーザー装置を用いて粉体肉盛を実施して、損傷した前記フィンを補修することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７４１５４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、母材をより適切に補修する補修方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、母材の補修領域に割れが発生することを低減する補修方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、母材をより適切に肉盛する補修方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００８】
本発明による補修方法は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）を加熱するステップと、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）の補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が加熱された後に、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）にレーザーを照射するステップとを備えている。このような補修方法は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）を予熱しないで補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）にレーザーを照射する他の補修方法に比較して、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に割れが発生することを低減することができる。その結果、本発明による補修方法は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【０００９】
母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）は、チタンとアルミニウムとを含有する金属間化合物から形成されている。その金属間化合物は、γ相と、β相と、α２／γラメラ相とを有している。このとき、そのレーザーは、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）の温度が５００℃以上かつ８００℃以下であるときに、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に照射される。このような補修方法は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）の温度が５００℃未満であるときにレーザーを照射する他の補修方法に比較して、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に割れが発生することを低減することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。このような補修方法は、さらに、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）の温度が８００℃以上であるときにレーザーを照射する他の補修方法に比較して、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が酸化することを低減することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１０】
本発明による補修方法は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）が形成される材料から形成される粉末を補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に吹き付けるステップをさらに備えている。そのレーザーは、その粉末が吹きつけられている最中に、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に照射される。このような補修方法は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）を肉盛することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。このような補修方法は、さらに、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）と同じ材料で肉盛されることにより、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が所定の継手強度を有するように修復されることができる。その結果、本発明による補修方法は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）が形成される材料と異なる他の材料から形成される粉末を補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に吹き付ける他の補修方法に比較して、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１１】
その粉末の粒径は、５０μｍ以上、１５０μｍ以下である。粒径が５０μｍ未満である粉末は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に吹き付けられると、飛び散ってしまうことがある。このため、このような補修方法は、粒径が５０μｍ未満である粉末を吹き付ける他の補修方法に比較して、溶加材をより効率よく補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に供給することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。粒径が１５０μｍ以上である粉末は、粒径が１５０μｍ未満である粉末に比較して、レーザーが照射されることにより溶融しにくい。このため、このような補修方法は、さらに、粒径が１５０μｍ以上である粉末を吹き付ける他の補修方法に比較して、その粉末をより効率よく溶融させることができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１２】
本発明による補修方法は、その粉末が補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に吹き付けられてから所定の時間だけ経過した後に、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に他の粉末を吹きつけながら補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に他のレーザーを照射する他のステップをさらに備えている。このような補修方法は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に粉末を吹きつけながらレーザーを照射する動作を複数回繰り返すことにより、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより多く肉盛することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）は、その粉末が吹きつけられることにより、冷却される。このような補修方法によれば、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）は、十分に加熱されていないときに、レーザーが照射されることが防止され、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１３】
本発明による補修方法は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に形成された欠肉部の表面が除去されるように、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）にその開先を形成するステップをさらに備えている。そのレーザーは、その開先が形成された後に、その粉末が溶融した溶融金属がその開先の内部に充填されるように、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に照射される。このような補修方法は、その欠肉部の表面が酸化・汚染されている場合でも、その欠肉部の表面が除去されることにより補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１４】
本発明による補修装置（１）は、金属間化合物から形成される母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）を加熱するヒータ（８）と、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）にレーザーを照射するレーザー発振器（１１）とを備えている。このような補修装置（１）は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）の補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が加熱された後に補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）にレーザーを照射することにより、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に割れが発生することを低減することができる。その結果、本発明による補修装置（１）は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１５】
本発明による補修装置（１）は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）が形成される材料から形成される粉末を補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に吹き付ける粉末供給装置（１２）をさらに備えている。そのレーザーは、その粉末が吹きつけられている最中に、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に照射される。このような補修装置（１）は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）に形成された欠肉部を肉盛することができ、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【００１６】
本発明による補修装置（１）は、イナートガスで充填された雰囲気を生成するシールドチャンバー（５）をさらに備えている。補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）は、母材（１０）（３０）（３５）（４０）（４５）（５０）（５５）（６０）がその雰囲気に配置されているときに、そのレーザーが照射される。このような補修装置（１）は、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）が酸化されることが防止され、補修領域（２２）（３２）（３６）（４２）（４６）をより適切に修復することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による補修方法は、母材の補修領域にレーザーを照射する前にその母材を加熱することにより、その補修領域に割れが発生することを低減することができ、その補修領域をより適切に修復することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明による補修方法を実行する補修装置を示すブロック図である。
【図２】図２は、母材に形成された欠陥を示す断面図である。
【図３】図３は、母材に形成された開先を示す断面図である。
【図４】図４は、シールパス溶接により母材に形成された溶接部を示す断面図である。
【図５】図５は、肉盛溶接により母材に形成された複数の溶接部を示す断面図である。
【図６】図６は、母材に形成された他の開先を示す断面図である。
【図７】図７は、母材に形成されたさらに他の開先を示す断面図である。
【図８】図８は、他の肉盛溶接により母材に形成された複数の溶接部を示す断面図である。
【図９】図９は、さらに他の肉盛溶接により母材に形成された複数の溶接部を示す断面図である。
【図１０】図１０は、母材の減肉した部分に形成された複数の溶接部を示す断面図である。
【図１１】図１１は、母材の欠けた部分に形成された複数の溶接部を示す断面図である。
【図１２】図１２は、シールパス溶接のみにより補修された母材の溶接部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して、本発明による補修装置の実施の形態を記載する。その補修装置１は、図１に示されているように、補修装置本体２と制御装置３とを備えている。補修装置本体２は、シールドチャンバー５と台６とアルゴンガス供給装置７とヒータ８とを備えている。シールドチャンバー５は、母材１０が入る容器に形成されている。シールドチャンバー５は、さらに、その容器の内部とその容器の外部とを接続する開口部が上部に形成されている。台６は、シールドチャンバー５の内部に配置され、母材１０が所定の姿勢に配置されるように、母材１０を支持する。シールドチャンバー５の下部には適切な穴が形成されており，アルゴンガス供給装置７は、その穴を介してシールドチャンバー５の内部にアルゴンガスを供給する。ヒータ８は、加熱対象を放射加熱で加熱するヒータから形成されている。ヒータ８は、シールドチャンバー５の内部に母材１０が配置されているときに、制御装置３に制御されることにより、母材１０を加熱する。
【００２０】
母材１０は、チタンとアルミニウムとを含有する金属間化合物から形成されている。その金属間化合物は、γ相とβ相とα２／γラメラ相とを有している。このような金属間化合物は、周知であり、たとえば、特許第３７４１５４７号公報と特開２０１０−２０３２５８号公報とに開示されている。このような母材１０は、脆く、欠け・割れが形成されやすく、鋳造されたときに、または、加工されたときに、表面に欠け・割れが形成されることがある。母材１０は、鍛造により、所定の形状に形成されている。
【００２１】
補修装置本体２は、さらに、レーザー発振器１１とノズル１２とアクチュエータ又はロボット１４とを備えている。レーザー発振器１１は、図示されていない光ファイバを備えている。その光ファイバは、一端がレーザー発振器１１に接続され、ノズル１２が向けられている方向に他端が向くように、その他端がノズル１２に固定されている。レーザー発振器１１は、その光ファイバのその一端にレーザーを出射することにより、ノズル１２が向けられている方向にレーザーを出射する。母材１０は、そのレーザーが照射されることにより加熱される。ノズル１２は、図示されていない母材粉末供給装置とアルゴンガス供給装置とを備えている。その母材粉末供給装置は、母材粉末をノズル１２に供給する。その母材粉末は、母材１０が形成されている金属間化合物から形成され、粉末状に形成されている。その母材粉末の粒径としては、５０μｍ〜１５０μｍが例示される。そのアルゴンガス供給装置は、アルゴンガスをノズル１２に供給する。ノズル１２は、ノズル１２が向けられている方向にその母材粉末をそのアルゴンガスとともに吹き出す。アクチュエータ１４は、シールドチャンバー５の内部のうちの所定の領域にそのレーザーが照射されるようにレーザー発振器１１を移動させ、その所定の領域にその母材粉末が吹き付けられるようにノズル１２を移動させる。
【００２２】
制御装置３は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、そのコンピュータにインストールされているコンピュータプログラムを実行することにより、その記憶装置とそのインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより作成される情報を一時的に記録する。
【００２３】
そのインターフェースは、そのコンピュータに接続されている外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力したり、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力したりする。その外部機器としては、入力装置、出力装置、通信装置、リムーバルメモリドライブが例示される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を作成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネルが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成される情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、ディスプレイ、音響装置、タッチパネルが例示される。その通信装置は、通信ネットワークを介してそのＣＰＵにより作成された情報を他のコンピュータに送信し、その通信ネットワークを介して他のコンピュータから受信された情報をそのＣＰＵに出力する。その通信装置は、さらに、そのコンピュータにインストールされるコンピュータプログラムを他のコンピュータからダウンロードすることに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、さらに、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムをそのコンピュータにインストールするときに利用される。その記録媒体としては、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク）、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスク、フラッシュメモリが例示される。その外部機器は、アルゴンガス供給装置７とヒータ８とレーザー発振器１１とノズル１２とアクチュエータ１４とを含んでいる。
【００２４】
制御装置３にインストールされるコンピュータプログラムは、制御装置３に複数の機能をそれぞれ実現させる複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、予熱部とシールパス溶接部と肉盛溶接部とを含んでいる。
【００２５】
その予熱部は、母材１０が所定の向きに配置されているときに、アルゴンガスで充満した雰囲気に母材１０が配置されるように、シールドチャンバー５の内部にアルゴンガスを供給する。その予熱部は、母材１０が配置される雰囲気がアルゴンガスで充満しているときに、母材１０が所定の予熱温度まで加熱されるように、ヒータ８を制御する。その所定の予熱温度は、母材１０が形成される金属間化合物の融点より低く、５００℃〜８００℃である。
【００２６】
そのシールパス溶接部は、母材１０が加熱され、母材１０がその予熱温度で維持されるように、ヒータ８を制御する。そのシールパス溶接部は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、母材１０に形成された開先の一部分にレーザーが照射されるように、ノズル１２を制御する。そのシールパス溶接部は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、さらに、ノズル１２が移動することにより、そのレーザーに照射される部分がその開先を辿って所定の速さで移動するように、アクチュエータ１４を制御する。
【００２７】
その肉盛溶接部は、母材１０を加熱することにより、母材１０がその予熱温度で維持されるように、ヒータ８を制御する。その肉盛溶接部は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、母材粉末がその開先に吹き付けられることにより、その母材粉末がその開先に堆積するように、ノズル１２を制御し、レーザーが照射されることにより、その吹き付けられた母材粉末が母材１０の融点より高い温度に加熱されるように、レーザー発振器１１を制御する。その肉盛溶接部は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、さらに、ノズル１２が移動することにより、その母材粉末が吹き付けられ、そのレーザーに照射される部分がその開先を辿って所定の速さで移動するように、アクチュエータ１４を制御する。その肉盛溶接部は、その開先に複数のビードが形成された後に、母材１０が加熱されることが停止するように、ヒータ８を制御する。
【００２８】
母材１０は、表面に複数のクラックが形成されている。その複数のクラックは、母材１０が作製されたときに生じているものであり、母材１０が鋳造されたときに生じたクラックと母材１０が熱間加工されたときに生じたクラックと母材１０が冷間加工されたときに生じたクラックとを含んでいる。
【００２９】
その複数のクラックのうちの任意のクラック２１は、図２に示されているように、母材１０の表面から裂けたように、形成されている。クラック２１は、母材１０の表側から裏側に貫くように形成されることもある。クラック２１は、クラック２１を形成している表面に不純物が付着していることがある。その不純物としては、母材１０が配置される雰囲気に浮遊する浮遊物、その表面が酸化されることにより生成された酸化物が例示される。
【００３０】
本発明による補修方法の実施の形態は、開先加工する動作と予熱する動作とシールパス溶接する動作と肉盛溶接する動作と仕上げる動作とを備えている。
【００３１】
その開先加工する動作では、母材１０に形成される複数のクラックに対応する複数の開先が形成される。その複数の開先のうちのクラック２１に対応する開先２２は、図３に示されているように、所謂Ｖ形開先に形成され、クラック２１の表面の全部が母材１０から除去されるように、形成されている。開先２２は、作業者が工具を操作することにより、形成される。
【００３２】
その予熱する動作は、その複数の開先が形成された後に、補修装置１により実行される。母材１０は、まず、シールドチャンバー５の内部に配置され、複数の開先のうちの開先２２が鉛直上側を向くように台６に支持される。制御装置３は、母材１０が配置される雰囲気がアルゴンガスで充満しているときに、ヒータ８を制御することにより、母材１０が所定の予熱温度になるように、母材１０を加熱する。その所定の予熱温度は、母材１０が形成される金属間化合物の融点より低く、５００℃〜８００℃である。
【００３３】
そのシールパス溶接する動作は、その予熱する動作が実行された後に、実行される。制御装置３は、母材１０がその予熱温度で維持されるように、ヒータ８を制御することにより、母材１０を加熱する。制御装置３は、アクチュエータ１４を制御することにより、開先２２の一端にノズル１２が向けられるように、ノズル１２を移動させる。制御装置３は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、レーザー発振器１１を制御することにより、開先２２の一部分が母材１０の融点より高い温度に加熱されるように、その部分にレーザーを照射する。
【００３４】
このとき、そのレーザーが照射される部分は、融解し、そのレーザーが照射されなくなった部分が凝固する。このため、このような動作によれば、母材１０は、図４に示されているように、開先２２に沿って溶接部２３が形成される。その結果、母材１０は、開先２２を母材１０の表側から裏側に貫く隙間がシールされる。
【００３５】
その肉盛溶接する動作は、そのシールパス溶接する動作が実行された後に、実行される。制御装置３は、ヒータ８を制御することにより、母材１０がその予熱温度で維持されるように、母材１０を加熱する。制御装置３は、アクチュエータ１４を制御することにより、開先２２の一端にノズル１２が向けられるように、ノズル１２を移動させ、その一端にノズル１２が向けられるように、ノズル１２を移動させる。母材１０がその予熱温度に維持されているときに、ノズル１２を制御することにより、開先２２に母材粉末が堆積するように、母材粉末を開先２２に吹き付け、レーザー発振器１１を制御することにより、その吹き付けられた母材粉末が母材１０の融点より高い温度に加熱されるように、レーザーを照射する。
【００３６】
制御装置３は、母材１０がその予熱温度に維持されているときに、さらに、アクチュエータ１４を制御することにより、その母材粉末が吹き付けられ、そのレーザーに照射される部分が開先２２を辿って開先２２のその一端から他端に所定の速さで移動するように、ノズル１２を移動させる。
【００３７】
このとき、その母材粉末は、レーザーが照射されることにより融解し、その融解した溶融金属は、開先２２の内側に堆積する。開先２２の内側に堆積した溶融金属は、そのレーザーが照射されなくなることにより凝固する。このため、このような動作によれば、母材１０は、開先２２に沿って１つのビードが形成される。このような動作は、所定の時間だけ間隔を設けて、複数回繰り返して実行される。その所定の時間としては、３分が例示される。このような動作がｎ回（ｎ＝２，３，４，…）繰り返して実行されることによれば、母材１０は、図５に示されているように、開先２２を埋めるように、開先２２の内側に複数のビード２４−１〜２４−ｎが形成される。複数のビード２４−１〜２４−ｎのうちの任意のビードは、開先２２に沿って形成されている。
【００３８】
制御装置３は、複数のビード２４−１〜２４−ｎが形成された後に、ヒータ８を制御することにより、母材１０が加熱されることを停止し、母材１０を冷却する。母材１０は、十分に冷却された後に、シールドチャンバー５の内部から取り出される。
【００３９】
その仕上げる動作では、母材１０は、母材１０の表面に複数のビード２４−１〜２４−ｎで形成された突起が除去されるように、その表面が加工される。
【００４０】
このような補修方法によれば、母材１０は、その予熱温度に維持した状態で溶接部２３または複数のビード２４−１〜２４−ｎが形成されることにより、溶接部２３が形成されるときに、または、複数のビード２４−１〜２４−ｎのうちのいずれかが形成されるときに、欠け・割れが形成されることが防止される。このため、このような補修方法は、母材１０がその予熱温度より低い温度で溶接部２３または複数のビード２４−１〜２４−ｎを形成する他の補修方法に比較して、母材１０に欠け・割れが形成されることが防止され、母材１０をより適切に補修されることができる。
【００４１】
母材１０は、母材１０の温度が５００℃未満であるときに、レーザーが照射されることにより、そのレーザーが照射される領域近傍に割れが発生することがある。このため、このような補修方法は、その母材の温度が５００℃未満であるときにレーザーを照射する他の補修方法に比較して、母材に割れが発生することを低減することができ、その母材をより適切に修復することができる。母材１０は、さらに、母材１０の温度が８００℃以上であるときに、レーザーが照射されることにより、そのレーザーが照射された領域が酸化することがある。このため、このような補修方法は、その母材の温度が８００℃以上であるときにレーザーを照射する他の補修方法に比較して、その補修領域が酸化することを低減することができ、その補修領域をより適切に修復することができる。
【００４２】
粒径が５０μｍ未満である母材粉末は、母材１０に吹き付けられると、飛び散ってしまうことがある。このため、このような補修方法は、粒径が５０μｍ未満である母材粉末を母材１０に吹き付ける他の補修方法に比較して、溶加材をより効率よくその母材１０に供給することができ、その母材１０をより適切に修復することができる。粒径が１５０μｍ以上である母材粉末は、粒径が１５０μｍ未満である母材粉末に比較して、レーザーが照射されることにより溶融しにくい。このため、このような補修方法は、さらに、粒径が１５０μｍ以上である母材粉末を母材１０に吹き付ける他の補修方法に比較して、その母材粉末をより効率よく溶融させることができ、その母材１０をより適切に修復することができる。
【００４３】
本発明による補修方法によれば、開先２２に複数のビード２４−１〜２４−ｎを形成することにより、開先２２をより多く肉盛することができ、母材１０をより適切に修復することができる。母材１０は、その母材粉末が吹きつけられることにより、冷却される。このような補修方法は、複数のビード２４−１〜２４−ｎのうちの１つのビードが形成されてから他のビードが形成されるまでに所定の時間の間隔が設けられていることにより、母材１０をより確実にその予熱温度まで昇温することができ、母材１０が十分に加熱されていないときにレーザーが照射されることが防止され、母材１０をより適切に修復することができる。
【００４４】
なお、開先２２は、Ｖ形開先と異なる他の形状に形成された他の開先に置換されることもできる。図６は、その開先が形成されている母材を示している。その母材３０は、既述の実施の形態における母材１０と同様にして、クラックが母材３０から除去されるように、Ｕ形開先に形成されている開先３２が形成されている。母材３０は、既述の実施の形態における母材１０と同様にして、溶接部３３を形成されることができ、さらに、開先３２の内部に複数のビードが形成されることができる。このような開先が適用された補修方法も、既述の実施の形態における補修方法と同様にして、母材３０をより適切に修復することができる。
【００４５】
なお、本発明による補修方法は、シールパス溶接する動作を省略することもできる。このような補修方法は、たとえば、シールパス溶接することが困難であるときに、または、シールパス溶接を省略しても十分に適切に母材が補修されるときに、適用されることができる。
【００４６】
図７は、シールパス溶接する動作が省略された補修方法により補修された母材を示している。その母材３５は、Ｖ形開先３６が形成されている。母材３５は、Ｖ形開先３６が形成されている部分で突き合わされている部分がシールパス溶接することが困難である程度に小さい。母材３５は、その突き合わせた部分をシールパス溶接しないで、複数のビード３７−１〜３７−ｎが形成されている。このような補修方法は、母材３５が十分な強度を有するように、複数のビード３７−１〜３７−ｎが形成されるときに、適用されることができる。
【００４７】
図８は、シールパス溶接する動作が省略された他の補修方法により補修された母材を示している。その母材４０は、Ｖ形開先４２が形成されている。母材４０は、Ｖ形開先４２が形成されている部分で突き合わされている部分をシールパス溶接しないで、複数のビード４３−１〜４３−ｎが形成されている。このような補修方法は、母材４０が十分な強度を有するように、複数のビード４３−１〜４３−ｎが形成されるときに、適用されることができる。
【００４８】
図９は、シールパス溶接する動作が省略されたさらに他の補修方法により補修された母材を示している。その母材４５は、Ｕ形開先４６が形成されている。母材４５は、Ｕ形開先４６が形成されている部分で突き合わされている部分をシールパス溶接しないで、複数のビード４３−１〜４３−ｎが形成されている。このような補修方法は、母材４５が十分な強度を有するように、複数のビード４３−１〜４３−ｎが形成されるときに、適用されることができる。
【００４９】
このように、本発明による補修方法は、シールパス溶接する動作が省略されても、その予熱温度に維持された状態で複数のビードが形成されることにより、母材に欠け・割れが形成されることが防止され、母材をより適切に補修されることができる。
【００５０】
なお、本発明による補修方法は、開先加工する動作を省略することもできる。図１０は、開先加工する動作が省略された補修方法により補修された母材を示している。その母材５０は、母材５０が所定の厚さより薄くなるように減肉している表面に複数のビード５１−１〜５１−ｎが形成されている。母材５０は、このように複数のビード５１−１〜５１−ｎが形成されることにより、母材５０が所定の厚さに形成されるように、肉盛されることができる。
【００５１】
図１１は、開先加工する動作が省略された他の補修方法により補修された母材を示している。その母材５５は、母材５５の角が欠け、その欠けた角にビード５６が形成されている。母材５５は、このようにビード５６が形成されることにより、母材５５の角が所定の形状に形成されるように補修されることができる。
【００５２】
このように、本発明による補修方法は、開先加工する動作が省略されても、その予熱温度に維持された状態でビードが形成されることにより、母材に欠け・割れが形成されることが防止され、母材をより適切に補修されることができる。
【００５３】
なお、本発明による補修方法は、肉盛溶接する動作を省略することもできる。図１２は、肉盛溶接する動作が省略された他の補修方法により補修された母材を示している。その母材６０は、極めて小さいクラックが形成され、そのクラックが形成されている部分がシールパス溶接されることにより、複数の溶接部６１−１〜６１−ｎが形成されている。母材６０は、複数の溶接部６１−１〜６１−ｎが形成されることにより、そのクラックが除去され、十分な強度を有するように補修される。このように、本発明による補修方法は、肉盛溶接する動作が省略されても、その予熱温度に維持された状態でシールパス溶接されることにより、母材に欠け・割れが形成されることが防止され、母材をより適切に補修されることができる。
【００５４】
なお、本発明による補修方法で利用されるアルゴンガスは、他のイナートガスに置換されることができる。そのイナートガスとしては、ヘリウムガスが例示される。このようなイナートガスが適用された補修方法も、既述の実施の態における補修方法と同様にして、母材１０に形成された欠陥をより適切に補修することができる。
【００５５】
なお、本発明による補修方法は、開先加工する動作を省略することもできる。このような補修方法は、たとえば、その母材ペーストとろう材ペーストとが塗布できる程度にクラック２１が十分に大きく、クラック２１を形成する表面が肉盛に悪影響を与えない程度に十分に清浄であるときに、適用されることができる。このような補修方法も、既述の実施の態における補修方法と同様にして、母材１０に形成された欠陥をより適切に補修することができる。
【００５６】
なお、本発明による補修方法は、チタンとアルミニウムとを含有する金属間化合物と異なる他の金属材料から形成されている他の母材を補修することに適用することもできる。このとき、その予熱温度は、割れが発生しにくくなるように、または、その母材が酸化しにくくなるように、その金属材料に基づいて設定される。このような補修方法によれば、このような母材は、母材１０と同様にして、より適切に補修されることができる。
【００５７】
なお、本発明による補修方法は、その金属材料が酸化しにくいときに、その母材が配置される雰囲気をイナートガスで充満することを省略することができる。このような補修方法も、既述の実施の態における補修方法と同様にして、その母材がその予熱温度に維持された状態で溶接されることにより、その母材に形成された欠陥をより適切に補修することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  ：補修装置
２  ：補修装置本体
３  ：制御装置
５  ：シールドチャンバー
６  ：台
７  ：アルゴンガス供給装置
８  ：ヒータ
１０：母材
１１：レーザー発振器
１２：ノズル
１４：アクチュエータ
２１：クラック
２２：開先
２３：溶接部
２４−１〜２４−ｎ：複数のビード
３０：母材
３２：開先
３３：溶接部
３５：母材
３６：Ｖ形開先
３７−１〜３７−ｎ：複数のビード
４０：母材
４２：Ｖ形開先
４３−１〜４３−ｎ：複数のビード
４５：母材
４６：Ｕ形開先
５０：母材
５１−１〜５１−ｎ：複数のビード
５５：母材
５６：ビード
６０：母材
６１−１〜６１−ｎ：複数の溶接部
【図１】
2015033717.tif 000003
【図２】
2015033717.tif 000004
【図３】
2015033717.tif 000005
【図４】
2015033717.tif 000006
【図５】
2015033717.tif 000007
【図６】
2015033717.tif 000008
【図７】
2015033717.tif 000009
【図８】
2015033717.tif 000010
【図９】
2015033717.tif 000011
【図１０】
2015033717.tif 000012
【図１１】
2015033717.tif 000013
【図１２】
2015033717.tif 000014