(57)【要約】    孔の内部及びその周辺の少なくとも一部の腐食をリーマ加工又は清浄化して除去し、リーマ孔を形成するステップと、溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するようにフランジを取り付けるステップと、リーマ孔を囲む前記フランジの区域を半径方向及び軸方向にクランプするステップと、リーマ孔に上側及び下側フィラースラグを配置するステップと、上側及び下側フィラースラグに接して電極を配置し、電極によりフィラースラグに圧力を加えながら電極を通じて溶接電流を印加して、フィラースラグを抵抗加熱して溶融し溶接物を形成するステップと、溶融電流をオンオフしパルス化するステップと、によってケーシングフランジの劣化したボルト孔を補償する方法。パルス化は、電流量を漸次的に増大させて実施することができる。電極の圧力下で現場での焼き戻しを溶接電流によって形成された実質的に液体プールで実施することができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の側面を有する金属ケーシングフランジの少なくとも１つの劣化したボルト孔を抵抗溶接を用いて補修する方法であって、
（ａ）前記ボルト孔の内部及びその周辺の少なくとも一部の腐食をリーマ加工又は清浄化して除去し、リーマ孔を形成するステップと、
（ｂ）前記金属ケーシングフランジが溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するように前記金属ケーシングフランジを取り付けるステップと、
（ｃ）前記リーマ孔を囲む前記フランジの区域を半径方向及び軸方向にクランプするステップと、
（ｄ）前記リーマ孔に上側及び下側フィラースラグを配置するステップと、
（ｅ）前記上側及び下側フィラースラグに接して前記上側及び下側電極を配置し、前記上側及び下側電極により前記上側及び下側フィラースラグに圧力を加えながら前記上側及び下側電極を通じて溶接電流を印加して、前記上側及び下側フィラースラグそれぞれを抵抗加熱して溶融し溶接物を形成するステップと、
を含み、前記溶接電流を印加するステップが、前記溶融電流を第１のサイクル数でオンオフしパルス化するステップ（ｆ）を含む、方法。
【請求項２】
前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化するか、又は冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするステップを更に含み、前記現場での焼き戻しが、前記上側及び下側電極を通して焼き戻し電流を加え、前記焼き戻し電流を第２のサイクル数でオンオフしパルス化することを含み、前記焼き戻し電流が、溶接電流よりも実質的に小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施した後、直ぐに現場での焼き戻しを行い、前記焼き戻し電流が、前記第２のサイクル数の間実質的に一定に保持され、前記実質的に液体プールの冷却及び固化が、前記第１のサイクル数の後に行われる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記溶接物に新しいボルト孔を孔加工するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記上側及び下側フィラースラグに接して前記上側及び下側電極を配置して溶接電流を印加する前に、前記上側及び下側フィラースラグ間にホウ素を配置するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記溶接物に新しいボルト孔を孔加工するステップを更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
固化した前記液体プール内で残留オーステナイトの形成を避けるために、前記上側及び下側フィラースラグの抵抗加熱及び溶融を熱的に制御するステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記抵抗加熱及び溶融を熱的に制御するステップが、前記実質的に液体プールの温度を、固化した前記液体プール内で残留オーステナイトが形成されるピーク温度未満に維持するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記抵抗加熱及び溶融を熱的に制御するステップが、水を用いて前記上側及び下側電極を冷却し、且つ前記水の水温を制御するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶接物に新しいボルト孔を孔加工するステップを更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
金属ケーシングにおいて第１及び第２の側面を有する金属フランジの１つ又はそれ以上の劣化したボルト孔を抵抗溶接を用いて補修する方法であって、
（ａ）前記劣化したボルト孔の内部及びその周辺の少なくとも一部の腐食をリーマ加工又は清浄化して除去し、リーマ孔を形成するステップと、
（ｂ）抵抗溶接機の回転テーブル又は該抵抗溶接機に付随する回転テーブル上に前記ケーシングを取り付けて、前記金属ケーシングのフランジが溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するようにするステップと、
（ｃ）前記リーマ孔を囲む前記フランジの区域を半径方向及び軸方向にクランプするステップと、
（ｄ）前記リーマ孔に上側及び下側フィラースラグを配置するステップと、
（ｅ）前記上側及び下側フィラースラグに接して前記上側及び下側電極を配置し、前記上側及び下側電極により前記上側及び下側フィラースラグに圧力を加えながら前記上側及び下側電極を通じて溶接電流を印加して、前記上側及び下側フィラースラグそれぞれを抵抗加熱して溶融し溶接物を形成するステップと、
を含み、
（ｆ）前記溶接電流を印加するステップが、前記溶融電流を第１のサイクル数でオンオフしパルス化するステップを含み、
前記方法が更に、
（ｇ）前記回転テーブルを用いて前記リーマ孔の各々を前記上側及び下側電極に対して位置付けるために、前記リーマ孔の各々について前記ステップ（ｃ）から（ｆ）を繰り返すステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記ステップ（ｆ）の後、前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化するか、又は冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（ｆ）の後、前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするステップを更に含み、前記現場での焼き戻しが、前記上側及び下側電極を通して焼き戻し電流を加え、前記焼き戻し電流を第２のサイクル数でオンオフしパルス化することを含み、前記焼き戻し電流が、溶接電流よりも実質的に小さい、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施した後、直ぐに現場での焼き戻しを行い、前記焼き戻し電流が、前記第２のサイクル数の間実質的に一定に保持され、前記実質的に液体プールの冷却及び固化が、前記第１のサイクル数の後に行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記溶接物に新しいボルト孔を孔加工するステップを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項２０】
前記上側及び下側フィラースラグに接して前記上側及び下側電極を配置して溶接電流を印加する前に、前記上側及び下側フィラースラグ間にホウ素を配置するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
固化した前記液体プール内で残留オーステナイトの形成を避けるために、前記上側及び下側フィラースラグの抵抗加熱及び溶融を熱的に制御するステップを更に含み、
前記溶接電流のパルス化が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施され、
前記実質的に液体プールの温度を、固化した前記液体プール内で残留オーステナイトが形成されるピーク温度未満に維持するステップと、
水を用いて前記上側及び下側電極を冷却し、且つ前記水の水温を制御するステップと、
を更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶接物に新しいボルト孔を孔加工するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
金属ケーシングにおける金属フランジの劣化したボルト孔の補修を実施する溶接装置であって、
抵抗溶接機の回転テーブル又は該抵抗溶接機に付随する回転テーブル上に取り付けられ、金属ケーシングフランジが前記溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するように、前記テーブル上に取り付けられた浮動治具に固定されるケーシングと、
リーマ孔を囲む前記フランジの区域を半径方向及び軸方向にそれぞれクランプする半径方向及び軸方向クランプと、
前記リーマ孔内に配置され、前記上側及び下側電極に接する上側及び下側フィラースラグと、
を備え、
前記抵抗溶接機が、前記上側及び下側電極により前記上側及び下側フィラースラグに圧力を加えながら前記上側及び下側電極を通じて溶接電流を印加するよう動作可能であり、
前記抵抗溶接機が、前記上側及び下側フィラースラグそれぞれを抵抗加熱して溶融し、溶接物を形成するよう動作可能であり、
前記抵抗溶接機が、前記溶融電流を第１のサイクル数でオンオフしパルス化するよう動作可能である、溶接装置。
【請求項２４】
前記抵抗溶接機が更に、前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするよう動作可能である、請求項２３に記載の溶接装置。
【請求項２５】
前記抵抗溶接機が更に、前記第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させるよう動作可能である、請求項２４に記載の溶接装置。
【請求項２６】
前記半径方向及び軸方向クランプが更に、前記フランジ上で回転可能に固定され且つ前記テーブルの軸線及び前記ケーシングの中心線の周りに回転可能なクランプ治具上に取り付けられる、請求項２５に記載の溶接装置。
【請求項２７】
前記抵抗溶接機が、前記上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするよう動作可能であり、前記抵抗溶接機が、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させるよう動作可能であり、前記抵抗溶接機が更に、前記上側及び下側電極を通して焼き戻し電流を加え、前記現場での焼き戻し中に前記焼き戻し電流を第２のサイクル数でオンオフしパルス化するよう動作可能であり、前記焼き戻し電流が、溶接電流よりも実質的に小さい、請求項２３に記載の溶接装置。
【請求項２８】
前記半径方向及び軸方向クランプが更に、前記フランジ上で回転可能に固定され且つ前記テーブルの軸線及び前記ケーシングの中心線の周りに回転可能なクランプ治具上に取り付けられる、請求項２７に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体的に、フランジ孔の補修に関し、より詳細には、ガスタービンエンジンケーシングのフランジの孔を補修する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンケーシングフランジは、Ｉ．Ｄ．及びＯ．Ｄ．寸法、平坦度及び孔位置、並びに材料／機械性能要件の点で厳しい寸法要件で作られているので、補修中の入熱及び結果として生じる歪みは、フランジの歪み並びにフランジの孔周辺の材料微細構造及び機械的性能における劣化を防ぐように制御される必要がある。
【０００３】
ケーシング孔は、供用中に摩耗又は腐食に起因してサイズが大きくなる可能性がある。小さな直径の孔の内径を復元することは、溶接歪み及び機械的特性の劣化に起因して従来の融接方法で達成するのは困難である。腐食の１つの特定のタイプは、ガスタービンエンジンの圧縮機ケーシングフランジボルト孔で見られる腐食ピッチングである。
【０００４】
従って、融合の不連続性及び過剰歪みを回避したケーシングフランジの抵抗溶接補修に対する必要性がある。また、溶接歪みを最小にしながら、補修区域の微細構造を最適化して孔周辺のフランジの機械的性能を向上させるような、ケーシングフランジ孔の溶接補修に対する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５１７３４９３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
第１及び第２の側面を有する金属ケーシングフランジの少なくとも１つの劣化したボルト孔を抵抗溶接を用いて補修する方法は、（ａ）ボルト孔の内部及びその周辺の少なくとも一部の腐食をリーマ加工又は清浄化して除去し、リーマ孔を形成するステップと、（ｂ）金属ケーシングフランジが溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するように金属ケーシングフランジを取り付けるステップと、（ｃ）リーマ孔を囲むフランジの区域を半径方向及び軸方向にクランプするステップと、（ｄ）リーマ孔に上側及び下側フィラースラグを配置するステップと、（ｅ）上側及び下側フィラースラグに接して上側及び下側電極を配置し、上側及び下側電極により上側及び下側フィラースラグに圧力を加えながら上側及び下側電極を通じて溶接電流を印加して、上側及び下側フィラースラグそれぞれを抵抗加熱して溶融し溶接物を形成するステップと、を含み、溶接電流を印加するステップが、溶融電流を第１のサイクル数でオンオフしパルス化するステップ（ｆ）を含む。
【０００７】
本方法は更に、上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化するか、又は冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするステップを含むことができる。
【０００８】
溶接電流のパルス化は、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させて実施することができる。現場での焼き戻しは、上側及び下側電極を通して焼き戻し電流を加え、焼き戻し電流を第２のサイクル数でオンオフしパルス化することを含むことができ、焼き戻し電流は、溶接電流よりも実質的に小さい。
【０００９】
溶接電流のパルス化の後、直ぐに現場での焼き戻しを行うことができ、焼き戻し電流が、第２のサイクル数の間実質的に一定に保持され、実質的に液体プールの冷却及び固化が、第１のサイクル数の後に行われる。新しいボルト孔は、溶接物に孔加工することができる。
【００１０】
上側及び下側フィラースラグに接して上側及び下側電極を配置して溶接電流を印加する前に、上側及び下側フィラースラグ間にホウ素を配置することができる。
【００１１】
固化した液体プール内で残留オーステナイトの形成を避けるために、上側及び下側フィラースラグの抵抗加熱及び溶融を熱的に制御することができる。熱的制御は、実質的に液体プールの温度を、固化した液体プール内で残留オーステナイトが形成されるピーク温度未満に維持することを含むことができる。上側及び下側電極は、水を用いて冷却することができ、水温を制御することができる。
【００１２】
金属ケーシングにおいて金属フランジの１つ又はそれ以上の劣化したボルト孔はまた、抵抗溶接を用いて補修することができ、最初に、劣化したボルト孔の内部及びその周辺の少なくとも一部の腐食をリーマ加工又は清浄化して除去し、リーマ孔を形成し、抵抗溶接機の回転テーブル又は該抵抗溶接機に付随する回転テーブル上にケーシングを取り付けて、金属ケーシングのフランジが溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するようにする。次に、リーマ孔の１つを囲むフランジの区域は、半径方向及び軸方向にクランプされ、上側及び下側フィラースラグがリーマ孔に配置され、溶接物が上述のようにして形成される。溶接物は、回転テーブルを用いてリーマ孔の各々を上側及び下側電極に対して位置付けるために、リーマ孔の各々に形成される。
【００１３】
金属ケーシングにおける金属フランジの劣化したボルト孔の補修を実施する溶接装置は、抵抗溶接機の回転テーブル又は該抵抗溶接機に付随する回転テーブル上に取り付けられ、金属ケーシングフランジが溶接機の上側及び下側電極に対して浮動するように、テーブル上に取り付けられた浮動治具に固定されるケーシングと、リーマ孔を囲むフランジの区域を半径方向及び軸方向にそれぞれクランプする半径方向及び軸方向クランプと、リーマ孔内に配置され、上側及び下側電極に接する上側及び下側フィラースラグと、を備え、抵抗溶接機が、上側及び下側電極により上側及び下側フィラースラグに加圧力Ｐを加えながら上側及び下側電極を通じて溶接電流を印加するよう動作可能であり、抵抗溶接機が、上側及び下側フィラースラグそれぞれを抵抗加熱して溶融し、溶接物を形成するよう動作可能であり、抵抗溶接機が、溶融電流を第１のサイクル数でオンオフしパルス化するよう動作可能である。
【００１４】
抵抗溶接機は、上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しするよう動作可能とすることができる。抵抗溶接機は、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させるよう動作可能とすることができる。半径方向及び軸方向クランプは、フランジ上で回転可能に固定され且つテーブルの軸線及びケーシングの中心線の周りに回転可能なクランプ治具上に取り付けることができる。
【００１５】
抵抗溶接機は、上側及び下側電極の圧力下で溶接電流によって形成された実質的に液体プールを冷却して固化し、次いで現場で焼き戻しを行い、第１のサイクル数の連続したサイクルにおいて電流量を漸次的に増大させ、上側及び下側電極を通して焼き戻し電流を加え、現場での焼き戻し中に焼き戻し電流を第２のサイクル数でオンオフしパルス化するよう動作可能とすることができ、焼き戻し電流は、溶接電流よりも実質的に小さい。
【００１６】
本発明の上記の態様及び他の特徴は、添付図面と関連して以下で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】摩耗又は腐食に起因して劣化したフランジボルト孔を有するガスタービンエンジンの分割圧縮機ケーシングの斜視図。
【図２】図１に示す劣化したフランジボルト孔の１つの斜視図。
【図３】図２に示す劣化したフランジボルト孔を補修する方法の概略図。
【図４】図３に示す劣化したフランジボルト孔を補修する方法のフローチャート。
【図５】劣化したフランジボルト孔を補修する方法の例示的な溶接機の斜視図。
【図６】図４に示すケーシング上で使用するクランプ治具の斜視図。
【図７】ケーシングと、図６に示す溶接機の溶接電極とを示す部分斜視部分断面図。
【図８】図７の８−８から見た、ケーシングと図７に示す溶接機の溶接電極とを示す断面図。
【図９】図４に概略的に示した補修方法中のパルス電流のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１には、ケーシング中心線１２の周りを囲む例示的なターボファンガスタービンエンジンの分割圧縮機ケーシング１０が示される。圧縮機ケーシング１０は、上側及び下側ケーシングフランジ１８、２０をそれぞれ有する上側及び下側ケーシング半部分１４、１６を含む。フランジボルト孔２２が、上側及び下側ケーシングフランジ１８、２０を貫通して配置される。ボルト孔２２の少なくとも一部は、通常、摩耗又は腐食に起因して劣化する。
【００１９】
図２には、摩耗及び／又は腐食に起因した劣化を示す、ピット２６を有する上側及び下側ケーシングフランジ１８、２０の１つを貫通した例示的な劣化ボルト孔２４が示される。劣化ボルト孔２４内及びフランジ１８の第１及び第２の側面上の劣化表面区域２８は、ピッチング２９によって描かれている。本明細書で開示され且つ図３及び４で概略的に示された損傷又は劣化を生じたボルト孔を補修する方法は、図３に示すフランジ１８の第１及び第２の側面３０、３２上の劣化ボルト孔２４の内部３６及びその周囲の劣化材料３４を除去する。
【００２０】
図３及び４には、抵抗溶接を用いた、劣化ボルト孔２４を補修する例示的な方法が示される。本方法は、ボルト孔をリーマ加工するなど、劣化ボルト孔２４の内部３６及びその周囲の腐食又は劣化材料３４の少なくとも一部を清浄化し除去することを含む。例示的なリーマ加工ステップは、円筒形の劣化ボルト孔２４をリーマ加工して、当初の設計直径Ｄ２＝０．３４５インチを有する損傷を受けていない新規のボルト孔と比べて、リーマ加工した直径Ｄ１＝０．３８５インチを有するリーマ孔３３を形成することを含む。フランジ内の１つ又はそれ以上のボルト孔又は全てのボルト孔は、抵抗溶接を用いて加熱して溶接物４１でリーマ孔３３を充填する前に、劣化材料３４を除去しておくことができる。溶接及び溶接物の焼き戻しが完了した後、当初の設計直径又は他の直径を有する新しいボルト孔が孔加工される。
【００２１】
図３、５、６、及び８で更に示されるように、１つ又はそれ以上のリーマ孔３３がフランジ１８内に形成された後、抵抗溶接機５４の回転テーブル５２又は抵抗溶接機５４に付随する回転テーブル５２上で、圧縮機ケーシング１０が、バネ５１により支持されるバネ付勢又はその他の浮動治具５０上に取り付けられる。ケーシング１０は、テーブル５２の軸線５５がケーシング中心線１２と同一線上にあるようにテーブル５２に取り付けられる。ケーシング１０は、溶接及び熱処理ステップ中に上側及び下側電極７０、７２によって加圧力Ｐが均等に加わるように浮動又はバネ付勢される。この浮動は、溶接機５４の上側及び下側電極７０、７２間に均等な圧力の印加又は圧力分布を提供する。バネにより、ケースフランジが上側及び下側電極７０、７２に対して浮動できるようになる（図８に詳細に示す）。これにより、上側及び下側電極７０、７２により加えられる加圧力Ｐからの圧力によって、溶接中に上側及び下側フィラースラグ３８、３９が圧壊して溶接物４１を形成するときの変形が阻止される。このことはまた、低コストの従来の抵抗溶接機の使用を可能にする。溶接中の圧壊は、上側及び下側電極７０、７２のバイスジョー移動に沿った測定変位及び加速によって図９に示される。
【００２２】
リーマ孔３３を囲むフランジ１８の区域５６は、半径方向及び軸方向クランプ６０、６２により半径方向及び軸方向にクランプされる。半径方向クランプ６０は、図３に示す半径方向外向き及び内向きのクランプ力Ｆ１及びＦ２それぞれによって、フランジ１８の内径ＩＤ及び外径ＯＤをクランプする。軸方向クランプ６２は、第１及び第２の軸方向クランプ力ＡＦ１及びＡＦ２それぞれによって、拘束ツールベース６４と拘束クランプ６６それぞれの間でフランジ１８の第１及び第２の側部３０、３２をクランプする。拘束ツールベース６４と拘束クランプ６６は、上側及び下側電極７０、７２が拘束ツールベース６４と拘束クランプ６６を通って、リーマ孔３３内に溶接物４１を形成するのに使用される上側及び下側フィラースラグ３８、３９に接触し且つ圧力を加えるのを可能にするクランプ孔６８を含む。
【００２３】
クランプは、溶接中にフランジ１８のエッジ膨出及び面外変形を阻止するためにフランジを拘束する。半径方向及び軸方向クランプ６０、６２は、クランプ治具６７上に取り付けられ、該クランプ治具は、フランジ１８上に回転可能に固定され、テーブル５２の軸線５５及びケーシング中心線１２の周りで回転可能である。
【００２４】
コンシューマブルの上側及び下側フィラースラグ３８、３９は、キャップ又は保持リップ４０に取り付けられる円筒形セクション３７を含む。上側及び下側フィラースラグ３８、３９は、ケーシングフランジと同じ金属から作られる。上側及び下側フィラースラグ３８、３９は、リーマ孔３３内に配置される。任意選択的に、ホウ素４６のコーティング又は層は、円筒形セクション３７とフランジ１８の金属との間、及び保持リップ４０とフランジ１８の金属との間に配置することができる。本明細書で示されるように、ホウ素４６は、プラグがリーマ孔に配置される前に、フランジ１８の金属と接触する第１及び第２のフィラースラグ３８、３９の表面４２と接触するよう施工される。本明細書で示される例示的な溶接方法では、役０．０００２インチのホウ素の層が使用される。ホウ素は、プラグの金属の融点を抑える。
【００２５】
次いで、上側及び下側電極７０、７２により上側及び下側フィラースラグ３８、３９に加圧力Ｐを加えながら、上側及び下側電極７０、７２に溶接電流を流して上側及び下側フィラースラグ３８、３９をそれぞれ溶融させて、リーマ孔３３内に溶接物を形成することによって、抵抗溶接が実施される。抵抗溶接は、電極を熱的に制御することによって熱制御される。溶接電流によって生じる、上側及び下側フィラースラグ３８、３９及びリーマ孔３３周辺のフランジ１８の一部の抵抗加熱は、リーマ孔３３を実質的に充填する実質的に液体のプール７３（図３を参照）の合体をもたらす。次いで、上側及び下側電極７０、７２を用いて、冷却及び／又は現場での熱処理又は焼き戻しの間実質的に液体のプールに加圧力Ｐによる圧力を加える。
【００２６】
１つの熱制御方法は、抵抗溶接ステップ中に上側及び下側電極７０、７２を冷却するのに使用される水の冷却水温度を制御することである。上側及び下側電極７０、７２を通過する電流は、抵抗溶接ステップ中にパルス化して送られる。パルス時間（サイクル数、ＵＳ電源では１秒＝６０サイクル）とパルス間の冷却時間は、溶接電流のパルス化をオンオフ制御するのに使用される２つのパラメータである。別の熱制御方法は、電極を通る溶接電流を制御することである。
【００２７】
また、電極により上側及び下側フィラースラグ３８、３９に加わる圧力の量も抵抗溶接ステップ中に制御される。電極材料は良好な溶接特性にとって重要であり、銅及びタングステン（Ｃｕ−Ｗ）から作られたバイメタル材料は、抵抗溶接ステップに好適な例示的材料である。
【００２８】
溶接機により提供される抵抗加熱は、溶接温度により制御及び制限され、該溶接温度は、溶接物の隅に残留オーステナイトが形成されるのが回避されるピーク温度に保持される。ピーク温度は、ケーシングの鋼鉄の共析温度未満である。マルテンサイトは、溶接物の望ましい微細構造である。ケーシング及びフランジに使用される例示的な材料は、ピーク温度が約２５００°Ｆ又はそれよりも高い融点付近である、Ｍ１５２ステンレス鋼である。溶接後、溶接物を約１０００〜１２００°Ｆの範囲として本明細書で示される実質的に低い温度で加熱することにより、溶接物が加熱処理される。
【００２９】
図９は、溶接及び現場での熱処理又は焼き戻しを含む補修方法のための例示的なパルス化を示すグラフである。図８は、本方法の開発試験からの測定結果及びパラメータを示す。図示の電流のオンオフパルス化は、溶接ナゲット成長（溶融）を良好に制御し、プラグと孔との間の仮付け公差変動に起因した表面散りを防ぐため、漸次的に高くなる又は増大する電流にて各々６つのパルスを含む。このパルス化は、プラグが溶融し溶接物を形成するまで、温度曲線Ｔ１及びＴ２で示すようにプラグを漸次的に加熱する。パルス化はまた、溶接ナゲットがパルス間で冷却できるようにし、これにより残留オーステナイト形成が排除又は低減される。温度曲線Ｔ１及びＴ２は、加熱を示すのにだけ使用され、プール及び溶接物の実際の温度は遙かに高い。プール及び溶接物の実際の温度を測定するには、熱電対は孔内部の溶接物区域とあまり近くはなかった。
【００３０】
Ｔ１は、フランジの上面の上側電極の外径付近の溶接の上面に配置された第１の熱電対によって測定した。この位置は、熱影響部の外側縁部にあるべきであり、実際のナゲット内ではなく、従って、約５００〜６００°Ｆの範囲の読み取り値下限を示す。Ｔ２は、フランジの下面の下側電極の外径付近の溶接の下面に配置された第２の電極によって測定した。この位置は、熱影響部の外側縁部にあるべきであり、実際のナゲット又はプール内ではなく、従って、約５００〜６００°Ｆの範囲の読み取り値下限を示す。Ｔ１とＴ２の差違は、恐らくは、溶接部への熱電対の近接度に起因する（これらは、正確に整列し、部品をクランプしたままであることは困難である）。
【００３１】
中心で溶融させて高溶接電流でナゲットを成長させるのではなく、第１及び第２のフィラースラグ３８、３９の接触面４２にホウ素を施工した場合には、使用する溶接電流が低減される。溶接時間が長くなり、より高温の中心からの熱が孔の縁部とプラグとの間の境界部に伝導され、融点抑制物であるホウ素の存在に起因して局所的溶融が引き起こされる。例えば、溶接電流は、約１８〜２０キロアンペア（ｋＡ）から約７〜８キロアンペアまで低減することができる。電流が長い時間の間連続して流れるので、ホウ素がベースメタルプラグに拡散し、ホウ素の濃度が減少すると局所的溶融区域の固化を生じるようになる。
【００３２】
更に、上側及び下側フィラースラグ３８、３９及び特にキャップ又は保持リップ４０からの過剰材料は、溶接及び焼き戻し後に除去することができる。過剰材料は、グラインダーなどの機械を用いて除去することができ、その結果、フランジ１８の第１及び第２の側面３０、３２が円滑で均一になる。次いで、新しいボルト孔は、隣接しているフランジ材料の高さと一致するように、新規に溶接された区域に孔加工又は他の方法で機械加工することができる。
【００３３】
溶接及び現場での焼き戻しが完了した後、ケーシングは、フランジに新しいボルト孔を孔加工又は機械加工する前か又は後で、長期深部焼き戻しの例示である６時間焼き戻しサイクルの間炉内に置かれる。ナゲットは、既に固化されており、微細構造が、焼き戻しされていないマルテンサイトに変換される。マルテンサイトの部分焼き戻しは、溶接物の硬度を低下させ、部品が補修されることになる他の孔を待ち受けている間の冷間割れを防ぐ。溶接が完了した後、ケーシングは、６時間又は長期間の焼き戻しサイクルの間炉内に置かれる。
【００３４】
例示的な方法で本発明を説明してきた。使用した技術用語は、限定の用語としてではなく、説明の用語の性質のものであることが意図される点を理解されたい。本明細書では本発明の好ましく例示的な実施形態であると考えられるものについて説明してきたが、当業者であれば、本明細書の教示から本発明の他の修正が明らかになる筈であり、従って、全てのこのような修正は、本発明の技術思想及び技術的内に属するものとして特許請求の範囲において保護されることが望まれる。
【００３５】
従って、本特許により保護されることを望むものは、特許請求の範囲に記載し且つ特定した発明である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  圧縮機ケーシング
１８  上側ケーシングフランジ
２０  下側ケーシングフランジ
２２  フランジボルト孔
３８  上側フィラースラグ
３９  下側フィラースラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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