(57)【要約】      （修正有）【課題】金属製品のアーク溶接補修方法を提案する。【解決手段】金属部品の表面に形成されている亀裂を含む前記金属部品の一部を削り取って窪みを形成する第１ステップと、アーク放電のオンオフを繰り返して前記窪みに溶接ワイヤを充填する第２ステップと、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品の表面に形成されている亀裂を含む前記金属部品の一部を削り取って窪みを形成する第１ステップと、
アーク放電のオンオフを繰り返して前記窪みにろう材を充填する第２ステップと、を含む
ことを特徴とする金属部品の補修方法。
【請求項２】
前記第１ステップは、
前記亀裂の一部を削り取る第３ステップと、
前記第３ステップの後に前記亀裂の前記一部以外を削り取る第４ステップと、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載の金属部品の補修方法。
【請求項３】
前記ろう材の成分には、ニッケルが含まれている
ことを特徴とする請求項１に記載の金属部品の補修方法。
【請求項４】
前記金属部品は、蒸気タービンの車室を形成するための部品である
ことを特徴とする請求項１に記載の金属部品の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品の補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タービン車室が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１のタービン車室を含め、タービン車室の表面に亀裂が発生した場合、亀裂の進展を防止するために、当該亀裂は切削されている。この亀裂の切削が繰り返し行われた場合、タービン車室の肉厚が所定の肉厚よりも薄くなり、亀裂の切削による補修を行えなくなる虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、金属部品の表面に形成されている亀裂を含む前記金属部品の一部を削り取って窪みを形成する第１ステップと、アーク放電のオンオフを繰り返して前記窪みにろう材を充填する第２ステップと、を含むことを特徴とする金属部品の補修方法である。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属部品を補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１及び第２実施形態における補修装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１及び第２実施形態における亀裂を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態における亀裂と窪みを示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態における亀裂と窪みを示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における窪みを示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるアーク放電がオンされた状態のアーク溶接機と金属部品を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態におけるアーク放電がオフされた状態のアーク溶接機と金属部品を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態における補修された状態の金属部品を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における窪みを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における窪みを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
[第１実施形態]
＝＝＝補修装置＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態における補修装置について説明する。図１は、本実施形態における補修装置を示すブロック図である。
【００１１】
補修装置７は、金属部品１（図２）の亀裂２を補修する装置である。補修装置７は、切削部７１、充填部７２、入力部７３、記憶部７４、制御部７５を有する。
【００１２】
入力部７３は、補修装置７に対して情報を入力するための例えばキーボード、マウス等である。記憶部７４には、補修装置７を動作させるためのプログラムが記憶されている。切削部７１は、金属部品１を削り取るための例えばドリル及び当該ドリルを移動させるための第１アクチュエータを有する。充填部７２は、金属部品１の窪み３（図６）にろう材６１を充填させるための例えばアーク溶接機４及び当該アーク溶接機４を移動させるための第２アクチュエータを有する。
【００１３】
制御部７５は、記憶部７４に記憶されているプログラムに基づいて、第１及び第２アクチュエータを動作させる。つまり、制御部７５は、切削部７１に含まれるドリル及びアーク溶接機４を移動させる。又、制御部７５は、記憶部７４に記憶されているプログラムに基づいて、アーク溶接機４によるアーク放電のオンオフを制御する。
【００１４】
＝＝＝補修方法＝＝＝
以下、図２乃至図８を参照して、本実施形態における補修方法について説明する。
【００１５】
図２は、本実施形態における亀裂を示す図である。図３は、本実施形態における亀裂と窪みを示す図である。図４は、本実施形態における亀裂と窪みを示す断面図である。図３及び図４においては、亀裂２は取り除かれているが、説明の便宜上、亀裂２は実線で示されており、窪み３は破線で示されている。図４は、図３のＸＺ平面に平行なＡ１−Ａ２断面において−Ｙから＋Ｙに向かって見た状態の金属部品１の断面図である。図５は、本実施形態における窪みを示す図である。図６は、本実施形態におけるアーク放電がオンされた状態のアーク溶接機と金属部品を示す断面図である。図７は、本実施形態におけるアーク放電がオフされた状態のアーク溶接機と金属部品を示す断面図である。図８は、本実施形態における補修された状態の金属部品を示す断面図である。尚、図６乃至図８は、図４に対応する断面図である。
【００１６】
Ｙ軸（図２）は亀裂２に沿う軸であり、亀裂２の一方の端部から他方の端部に向かう方向を＋Ｙとし、亀裂２の他方の端部から一方の端部に向かう方向を−Ｙとする。Ｚ軸は金属部品１の厚み方向に沿う軸であり、金属部品１の表面から内部に向かう方向を−Ｚとし、金属部品１の内部から表面に向かう方向を＋Ｚとする。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸に対して直交する軸であり、一方から他方に向かう方向を＋Ｘとし、他方から一方に向かう方向を−Ｘとする。
【００１７】
金属部品１は、例えば比較的高温となる蒸気タービンの車室を形成している鋳鋼である。金属部品１には、例えば経年劣化等に基づいて亀裂２が生じることがある。例えば亀裂２の進展により金属部品１の破壊が引き起こされる虞があるので、亀裂２が発生した場合、金属部品１を補修することが望ましい。
【００１８】
補修装置７は、亀裂２を含む金属部品１の一部を削り取って窪み３を形成する工程（「切削工程」とも称する）と、窪み３にろう材６１を充填する工程（「充填工程」とも称する）とを実行することにより、金属部品１の補修を行う。
【００１９】
＝切削工程＝
亀裂２の両端が削り取られて窪み３１、３２が形成された後、亀裂２の両端以外が削り取られて窪み３３が形成されるように、制御部７５は、切削部７１を制御する。亀裂２の両端が残りの部分よりも先に削り取られることにより、亀裂２の進展が防止される。つまり、窪み３１、３２は、いわゆるストップホールとしての機能を発揮する。
【００２０】
尚、窪み３１乃至３３を含む窪み３の深さＤ２（図４）は、亀裂２が取り除かれるように、亀裂２の深さＤ１よりも深くなっている。又、窪み３は、切削部７１のドリルによって形成される。このために、Ｘ軸方向における窪み３の幅Ｄ３は、窪み３の深さに関わらず同様な所定幅になる。
【００２１】
＝充填工程＝
アーク放電のオンオフを繰り返して窪み３にろう材６１が充填されるように、制御部７５は、充填部７２を制御する。
【００２２】
ろう材６１は、溶接機４のトーチ４１から適宜くり出される溶接ワイヤ４２がアーク放電によって溶融されて充填されたものである。つまり、ろう材６１は、溶融された溶接ワイヤ４２である。ろう材６１は、高温用のろう材であり、例えばニッケルからなることとしてよいし、ニッケルを主成分とした材料からなることとしてもよいし、鉄及びクロムを主成分とした材料からなることとしてもよい。
【００２３】
溶接ワイヤ４２の先端を窪み３の内部に入れた状態で、アーク放電がオンされた場合、火花５１が発生する。溶接ワイヤ４２が溶融して、ろう材６１として窪み３の内部に溶着する。そして、ろう材６１が窪み３に充填される。アーク放電がオフされた場合、火花５１が発生しない状態となる（図７）。このアーク放電のオンオフは、例えば５秒等の所定時間毎に繰り返される。つまり、窪み３がろう材６１の充填により塞がれるまでに、アーク放電のオンオフが複数回繰り返されることになる。従って、母材としての金属部品１への入熱量を低減させることが可能となる。
【００２４】
[第２実施形態]
第２実施形態の補修装置７Ｂ（図１）は、第１実施形態の補修装置７における切削部７１、制御部７５を夫々切削部７１Ｂ、制御部７５Ｂに変更したものである。補修装置７Ｂにおける切削部７１Ｂ、制御部７５Ｂ以外の構成は、補修装置７の構成と同様である。
【００２５】
＝＝＝補修装置＝＝＝
以下、図１を参照して、本実施形態における補修装置について説明する。
【００２６】
補修装置７Ｂは、切削部７１Ｂ、制御部７５Ｂを有する。
【００２７】
切削部７１Ｂは、金属部品１を削り取るための例えばドリル及び当該ドリルを移動させるための第１アクチュエータを有する。切削部７１Ｂは、金属部品１を削り取るための例えば回転刃を有するグラインダ及び当該グラインダを移動させるための第３アクチュエータを、更に有する。
【００２８】
制御部７５Ｂは、記憶部７４に記憶されているプログラムに基づいて、第１及び第３アクチュエータを動作させる。つまり、制御部７５Ｂは、切削部７１Ｂに含まれるドリル及グラインダを移動させる。
【００２９】
＝＝＝補修方法＝＝＝
以下、図２、図９及び図１０を参照して、本実施形態における補修方法について説明する。
【００３０】
図９は、本実施形態における窪みを示す図である。図１０は、本実施形態における窪みを示す断面図である。尚、図１０は、図４に対応する断面図である。
【００３１】
補修装置７Ｂは、亀裂２を含む金属部品１の一部を削り取って窪み３Ｂを形成する工程と、窪み３Ｂにろう材を充填する工程とを実行することにより、金属部品１の補修を行う。尚、窪み３Ｂにろう材を充填する工程は、第１実施形態における充填工程と同様であるので、その説明については省略する。
【００３２】
亀裂２の両端がドリルによって削り取られて窪み３１、３２が形成された後、亀裂２の両端以外がグラインダにより削り取られて窪み３３Ｂが形成されるように、制御部７５Ｂは、切削部７１Ｂを制御する。
【００３３】
尚、窪み３Ｂは、切削部７１Ｂのドリル及びグラインダによって形成される。このために、Ｘ軸方向における窪み３Ｂの幅Ｄ４は、窪み３Ｂの深さが深くなるに従って狭くなっている。よって、ろう材を窪み３Ｂの内面に対して強固に溶着させると共に、ろう材の使用量を減少させることが可能となる。
【００３４】
前述したように、補修装置７（第１実施形態）は、金属部品１の表面に形成されている亀裂２を含む金属部品１の一部を削り取って窪み３を形成し、アーク放電のオンオフを繰り返して窪み３にろう材６１を充填する。従って、母材としての金属部品１へアーク放電に基づく入熱量を低減させつつ、ろう材６１を窪み３に充填することができる。又、窪み３に対してろう材６１が充填されるので、例えば窪み３の内部が空気に接触して酸化するのを防止することができる。よって、金属部品１を確実に補修することが可能となる。
【００３５】
又、切削工程において、補修装置７は、亀裂２の一部として亀裂２の両端を削り取った後に、亀裂２の両端以外を削り取る。従って、例えば亀裂２が進展するのを防止しつつ、金属部品１を確実に補修することが可能となる。尚、亀裂２が進展するとは、例えばＹ軸に沿って亀裂２が延びることを示す。
【００３６】
尚、第１及び第２実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００３７】
第１実施形態においては、切削部７１のドリル及びアーク溶接機４の移動、アーク溶接機４によるアーク放電のオンオフを、制御部７５が制御することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、切削部７１のドリル及びアーク溶接機４の移動、アーク溶接機４によるアーク放電のオンオフが、金属部品１の補修作業を行う作業員による手動操作によって行われることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１            金属部品
２            亀裂
３、３Ｂ      窪み
６１          ろう材
【図１】
2015155109.tif 000003
【図２】
2015155109.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015155109.tif 000007
【図６】
2015155109.tif 000008
【図７】
2015155109.tif 000009
【図８】
2015155109.tif 000010
【図９】
2015155109.tif 000011
【図１０】
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