(57)【要約】  タービン動翼および静翼などの超合金構成要素鋳造物は、現場鋳造による基材延長部において、元の鋳造基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現するエレクトロスラグまたはエレクトロガス溶接法によって作製または補修される。この溶接法では、ベース基材表面を再度溶融させ、新たに溶融させたフィラー材料とともにベース基材表面を成長させる。ベース基材（２０）およびフィラー材料（４４、４５、４６）が凝固すると、この新たに形成された「再鋳」構成要素は、ベース基材（２０）の結晶構造を少なくとも部分的に再現した、一方向に凝固した一軸基材延長部分（５０）を有する。この「再鋳」構成要素は、延長部分を含めて、一体になった単結晶構造で作製することができる。他の用途では、基材延長部は、元のベース基材鋳造物の一方向に凝固した一軸結晶構造を再現することができる。多結晶基材ベース構造を、一軸鋳造方向に対してほぼ平行なベース基材の結晶を再現した基材延長部を有するように再鋳することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の結晶構造を有するベース基材鋳造物と、前記ベース基材に結合され、現場鋳造によって一方向に凝固した一軸基材延長部と、を備え、前記基材延長部が、前記第１の結晶構造を少なくとも部分的に再現した延長部である第２の結晶構造を有する、超合金構成要素。
【請求項２】
前記基材延長部の第２の結晶構造が前記第１の結晶構造を再現した延長部である状態で、一方向に凝固した第１の一軸結晶構造を有する前記ベース基材をさらに備える、請求項１に記載の構成要素。
【請求項３】
前記第１の結晶構造と前記第２の結晶構造とが、一体になった単結晶構造を備える、請求項２に記載の構成要素。
【請求項４】
前記ベース基材の第１の結晶構造が多結晶構造を備え、前記第２の結晶構造が、前記基材延長部の一軸鋳造方向に対してほぼ平行な前記基材の結晶を再現する、請求項１に記載の構成要素。
【請求項５】
前記ベース基材と、前記基材延長部と、が異なる材料を含む、請求項１に記載の構成要素。
【請求項６】
前記基材延長部の各部分が、異なる材料を含む、請求項１に記載の構成要素。
【請求項７】
現場鋳造による前記延長部が、
前記ベース基材を鋳型の鋳型キャビティと連通して配置するステップと、
少なくとも１つの金属電極を前記鋳型キャビティ内に挿入するステップと、
前記電極と前記基材とを加熱装置の電流源に電気的に直列に結合するステップと、
前記電極と前記基材との間で電流を流し、調節して、前記鋳型キャビティ内に前記基材と接触する溶融金属池を形成し、その後前記溶融金属を前記ベース基材とともに一方向に凝固させ、それによって前記基材延長部を形成するステップと、
前記溶融金属が凝固するときに、前記基材延長部を前記鋳型キャビティと共形に成長させるステップと、
を含むプロセスによって形成される、請求項１に記載の超合金構成要素。
【請求項８】
新しいタービン動翼、新しいタービン静翼、補修されたタービン動翼、または補修されたタービン静翼からなる群から選択される、請求項１に記載の構成要素。
【請求項９】
超合金構成要素を鋳造するための方法であって、
超合金ベース基材と、キャビティを有する鋳型とを準備するステップと、
前記ベース基材を前記鋳型キャビティと連通して配置するステップと、
少なくとも１つの金属電極を前記鋳型キャビティ内に挿入するステップと、
前記電極と前記基材とを加熱装置の電流源に電気的に直列に結合するステップと、
前記電極と前記基材との間で電流を流し、調節してアークを発生させ、前記鋳型キャビティ内に前記基材と接触する溶融金属池を形成し、その後前記溶融金属を前記ベース基材とともに一方向に凝固させて基材延長部を形成するステップと、
外部ガスおよびフラックスからなる群から選択された遮蔽組成物で、前記池を空気との反応から遮蔽するステップと、
前記溶融金属が凝固するときに、前記基材延長部を前記鋳型キャビティと共形に成長させるステップと、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記ベース基材が、第１の結晶構造を有する鋳造物であり、その中に成長させた前記基材延長部が一方向に凝固した第２の一軸結晶構造を有し、該一方向に凝固した第２の一軸結晶構造が前記第１の結晶構造を少なくとも部分的に再現した延長部である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記基材延長部の第２の結晶構造が、前記第１の結晶構造を再現した延長部である状態で、一方向に凝固した第１の一軸結晶構造を有する前記ベース基材をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の結晶構造と前記第２の結晶構造とが、一体になった単結晶構造を備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ベース基材の第１の結晶構造が、多結晶構造を備え、前記第２の結晶構造が、前記基材延長部の一軸鋳造方向に対してほぼ平行な前記基材の結晶を再現する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
エレクトロスラグ法によって前記基材延長部を成長させるステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記ベース基材上の前記溶融池上にアーク消弧導電層を形成するステップをさらに含み、導電性スラグが、前記基材に付着させたフラックスが溶融した結果生じる、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記電極が、前記基材延長部を形成する材料源であり、前記電極材料が、
前記ベース基材材料と同一の材料、
前記ベース基材材料とは異なる材料、または
前記ベース基材材料と同一の材料と、前記ベース基材材料とは異なる材料との組合せ、
からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記ベース基材が、新たに製造された構成要素、または補修された構成要素からなる群から選択される、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記鋳型内で保持された熱を、前記鋳型と、冷却システムまたは加熱システムからなる群から選択された外部伝熱装置との間で伝達するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記構成要素を、不活性ガスチャンバ、および真空チャンバからなる群から選択されたチャンバ内に配置することによって、周囲空気から隔離するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
超合金構成要素を補修するための方法であって、
タービン動翼またはタービン静翼からなる群から選択された超合金ベース基材と、キャビティを有する鋳型とを設けるステップと、
前記ベース基材を前記鋳型キャビティと連通して配置するステップと、
超合金金属電極、およびフラックスを前記鋳型キャビティ内に挿入するステップと、
前記電極と前記基材とを抵抗加熱装置の電流源に電気的に直列に結合するステップと、
前記電極と前記基材との間で電流を流し、調節して、前記鋳型キャビティ内の溶融金属池を覆うエレクトロスラグ層を形成し、前記溶融金属が、前記基材と接触し、その後前記溶融金属を前記ベース基材とともに一方向に凝固させて基材延長部を形成するステップと、
前記溶融金属が凝固するときに、前記基材延長部を前記鋳型キャビティと共形に成長させるステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経年劣化した（ｓｅｒｖｉｃｅ−ｄｅｇｒａｄｅｄ）タービン動翼および静翼などの超合金構成要素鋳造物の補修に関する。より詳細には、本発明は、ベース基材の鋳造表面を再度溶融させ、フィラー材料の溶融池中で成長させるエレクトロスラグ溶接法による超合金構成要素鋳造物の補修または新たな作製に関する。ともに溶融させた材料が凝固すると、元の基材鋳造物の結晶構造を少なくとも部分的に再現した、現場鋳造による基材延長部が形成される。
【背景技術】
【０００２】
経年劣化したガスタービン、または他の超合金構成要素鋳造物の「構造的な（ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ）」補修は通常、損傷した材料を一致する合金材料と置き換え、かつ強度などの特性を元の製造構成要素の仕様に近い特性（たとえば、元の仕様の少なくとも７０パーセントの極限引張り強さ）とすることとして認識されている。たとえば、表面割れまたは翼先端部に侵食が生じたタービン動翼では、さらなる割れの危険が低減し、かつ動翼が元の材料の構造的な仕様、および寸法仕様に復元されるように、そのタービン動翼に構造的な補修を実施することが好ましい。
【０００３】
鋳造タービン動翼などのタービン構成要素の製造に使用される、ニッケルおよびコバルトをベースとした超合金材料の構造的な補修または新たな作製は、その動翼材料完成品の冶金的特性のため、困難である。たとえば、ＣＭ２４７合金など、アルミニウムまたはチタンの含有量が総計で６％を超える超合金では、高温溶接を施すと、アルミニウム−チタン含有量がより低いＸ−７５０超合金よりも歪み時効割れ（ｓｔｒａｉｎ  ａｇｅ  ｃｒａｃｋｉｎｇ）が生じやすくなる。タービン動翼合金完成品は通常、鋳造後熱処理中に強化され、そのためその後の構造的な溶接が実施しにくくなる。超合金の構造的な作製または補修に現在使用されている溶接法では、一般に、割れを補修する、または侵食した表面を構築するように、溶接試料（ｗｅｌｄ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ）に隣接した基材を実質的に溶融させ、溶接ロッドまたは他のフィラー添加材料を完全に溶融させるものである。そのような材料で構築された動翼を同じ、または類似の合金の金属フィラーで溶接すると、その超合金に元の強度、および新しい構成要素に匹敵する他の材料特性を回復させることを目的としたその後の熱処理プロセス中に、その動翼の溶接部、またはその付近に凝固割れ（別名液化割れ）および／または歪み時効割れ（別名再熱割れ）が生じやすくなる。
【０００４】
冷却固定具を用いたレーザマイクロクラッディング、いわゆる「ホット」ボックス中での高温溶接法、およびイナーシャ式摩擦溶接法を含めた代替の超合金溶接法でもなお、溶接後熱処理中に歪み時効割れが生じるおそれがある。摩擦撹拌溶接法などの他の摩擦溶接法では、超合金割れの傾向を低減させることができるが、使用される溶接装置の工具寿命が比較的限られる。代替の超合金溶接法は、たとえば侵食したタービン動翼先端部または静翼の再構築など、侵食した構成要素基材材料の総体積が大きい場合の再構築にはあまり適していない。
【０００５】
構造的な補修または作製に比べて、超合金の「表面的な」補修または作製は、元の構造的な性能が局所的に必要でない場合に、損傷した材料を、構造的な特性仕様がそれほど一致していない合金材料で置き換える（または新たに作製された材料の２つの構成要素を接合する）こととして認識されている。たとえば、表面的な補修を用いて、タービン動翼先端部または静翼の比較的軽度の侵食を含めて、補修する構成要素の元の外形幾何形状を復元することができる。上記のように、表面割れの構造的な補修は、その構成要素が再稼働するときに表面割れがその後広がる可能性を低減させるために実施することが望ましい。逆に、表面的な補修の一例は、タービン動翼エアフォイルの（構造的な割れではなく）表面ピットを、動翼のその局所的な外面が動翼全体の構造的一体性に重要でない場合に充填し、それによってその元の空気力学的外形を復元させることである。表面的な補修または作製は、動翼本体の超合金基材よりも強度は低いが、延性がより高く、付着温度が超合金基材の材料特性に悪影響を及ぼさないようにより低温である、耐酸化性の溶接合金またはろう付け合金を用いて実施されることが多い。
【０００６】
超合金の構造的な補修溶接の欠点を考慮すると、構造的な補修が必要となる損傷したタービン翼の、営利的に許容される唯一の解決策は、そのようなタービン翼をスクラップにすることであることが多く、というのはそのような構造的な補修の成功例が限られていることが過去の経験から示されているからである。したがって、補修は、上述の代替の超合金溶接法によって、または構造的な強度が低減した、より延性のある溶接ロッドフィラー材料を用いた表面的な溶接によってうまく実施されることが過去に証明済みのものだけに限られてきた。
【０００７】
したがって、当技術分野では、超合金構成要素鋳造物の構造的な作製を実施するための方法、または経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の表面の構造的な補修を実施するための方法が、構造的な割れ、侵食表面、および他の表面欠陥を補修することができるように求められている。
【０００８】
当技術分野では、経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の構造的な補修の成功率を増大させ、それによって損傷した構成要素のスクラップ率を低減できるようにすることがさらに求められている。
【０００９】
当技術分野では、複雑な溶接、または補修後熱処理手順が必要でない、超合金構成要素鋳造物の構造的な作製、または経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の表面的な補修を実施するための方法がさらに求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の一目的は、超合金構成要素鋳造物の構造的な作製を実施すること、または経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の表面の補修を実施し、それによって構造的な割れ、侵食表面、および他の表面欠陥を補修することを可能とすることである。
【００１１】
本発明の別の目的は、経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の構造的な補修の成功率を増大させ、それによって損傷した構成要素のスクラップ率を低減できるようにすることである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、複雑な溶接、または補修後熱処理手順が必要でない、超合金構成要素鋳造物の構造的な作製、または経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の表面的な補修を実施することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記およびその他の目的は、現場鋳造による基材延長部において、元の鋳造基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現するエレクトロスラグ溶接法によって、超合金構成要素鋳造物を作製する、または経年劣化した超合金構成要素鋳造物を補修する本発明の方法に従って実現される。本発明の方法では、本質的に、ベース基材上に現場鋳造による基材延長部を成長させることによって、超合金ベース基材鋳造物を「再鋳する」ものである。本発明のこのプロセスでは、ベース基材表面を再度溶融させ、新たに溶融させたフィラー材料とともにベース基材表面を成長させる。いくつかの実施形態では、ベース基材およびフィラー材料が凝固すると、この新たに形成された「再鋳」構成要素は、ベース基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現した、一方向に凝固した一軸基材延長部分を有する。他の実施形態では、この延長部分は、ベース基材の結晶構造を再現している。たとえば、この「再鋳」構成要素は、延長部分を含めて、一体になった単結晶構造で作製することができる。他の例では、基材延長部は、一方向に凝固した一軸結晶構造を再現することができる。他の例では、多結晶基材ベース構造を、基材延長部の一軸鋳造方向に対して、好ましい成長方向にほぼ平行なベース基材の結晶を再現した基材延長部を有するように再鋳することができる。
【００１４】
本発明は、第１の結晶構造を有するベース基材鋳造物と、そのベース基材に結合され、現場鋳造によって一方向に凝固した一軸基材延長部とを備える超合金構成要素を対象とする。基材延長部は、第１の結晶構造を少なくとも部分的に再現した延長部である第２の結晶構造を有する。
【００１５】
本発明はまた、超合金構成要素を鋳造するための方法を対象とする。超合金ベース基材を、鋳型内に形成されたキャビティと連通して配置する。少なくとも１つの金属電極を鋳型キャビティ内に挿入する。粒状フラックスを基材の表面に添加する。電極と基材とを抵抗加熱装置の電流源に電気的に直列に結合する。この抵抗加熱装置を用いて、電極と基材との間で電流を流し、調節して、アークを発生させ、フラックスを溶融させ、アークを消弧させる導電性スラグを形成し、鋳型キャビティ内の基材と接触している溶融金属池上にエレクトロスラグ層を形成する。その後、溶融金属はベース基材とともに一方向に凝固し、溶融金属が凝固すると、鋳型キャビティと共形に成長した基材延長部が形成される。このプロセスは、エレクトロスラグ溶接法に似ている。
【００１６】
本発明はさらに、構成要素ベース基材を鋳型内に形成されたキャビティと連通して配置することによって、超合金タービン動翼または静翼構成要素を補修するための方法を対象とする。少なくとも１つの超合金金属の電極を鋳型キャビティ内に挿入する。電極と基材とを加熱装置の電流源に電気的に直列に結合する。この装置を用いて、電極と基材との間で電流を流し、調節する。電極と基材との間でアークを発生させる（そしてそれらを溶融させる）。溶融池が空気と反応するのを遮蔽する遮蔽部が、外側ガスによってまたは電極ワイヤのコアにあるフラックスによって設けられる。溶融金属池は、基材と接触している。その後溶融金属はベース基材とともに一方向に凝固し、溶融金属が凝固すると、鋳型キャビティと共形に成長した基材延長部が形成される。このプロセスは、エレクトロガス溶接法に似ている。
【００１７】
本発明の目的および特徴は、当業者にはいかなる組合せ、または下位組合せにおいても併せて、または個々に応用することができる。
【００１８】
本発明の教示は、添付の図面を参照しながら次の詳細な説明を考慮することによって容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】経年劣化した超合金タービン動翼鋳造物の斜視図である。
【図２】図１の動翼鋳造物を補修するために使用される例示的な鋳型の概略立面図である。
【図３】本発明のエレクトロスラグ溶接装置の概略立面図である。
【図４】本発明のエレクトロガス溶接装置の概略立面図である。
【図５】結晶構造が一致した基材延長部の凝固成長を示す、一方向に凝固した一軸結晶鋳造超合金構成要素の概略立面図である。
【図６】単結晶基材延長部の凝固成長を示す、単結晶鋳造超合金構成要素の概略立面図である。
【図７】基材延長部の一軸鋳造方向に対して、好ましい成長方向にほぼ平行な構成要素ベース基材の結晶を再現した基材延長部構造の凝固成長を示す、多結晶鋳造超合金構成要素の概略立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
理解しやすいように、図を通して共通の同一の要素を示すために、可能な限り同じ参照番号を用いた。
【００２１】
以下の説明を考慮すれば、本発明の実施形態の教示は、現場鋳造による基材延長部において、元の鋳造基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現するエレクトロスラグまたはエレクトロガス溶接法によって、タービン動翼および静翼などの超合金構成要素鋳造物の作製または補修に容易に利用できることが、当業者には明白に理解されよう。このプロセスでは、ベース基材表面を再度溶融させ、新たに溶融させたフィラー材料とともにベース基材表面を成長させる。ベース基材およびフィラー材料が凝固すると、この新たに形成された「再鋳」構成要素は、ベース基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現した、一方向に凝固した一軸基材延長部分を有する。
【００２２】
図１は、ベース基材２２、および経年劣化した侵食表面２４を有する例示的なタービン動翼超合金鋳造物２０を示す。破線２６は、動翼２０の元の外形を示し、本発明の補修法を実施すると置き換わることになる外形である。
【００２３】
図２を参照すると、侵食表面２４が鋳型キャビティ３２と連通するように、鋳型３０が動翼２０に被せて配置されている。この例示的な実施形態では、この鋳型キャビティは、動翼２０の所望の元の外形と合う内側外形を有する。鋳型キャビティ３２のこの外形は、要望に応じて変えることができ、たとえば大きめの外形を与え、その補修した動翼の外形を既知の研削法によって所望の物理的寸法に合うように輪郭を形成しなおすことができるようにすることが挙げられる。この鋳型は、熱交換器３８と組み合わさり、加熱流体または冷却流体用の通路となる内部熱交換通路３７を設けて作製することができる。図２に示す鋳型３０はまた、１つまたは複数の電極を受けるための、鋳型キャビティ３２と連通した外部通路３４、３５、３６を有する。あるいは、鋳型３０は頂部が開口した設計を有してもよい。使用すべき鋳型材料には、セラミックス、銅、またはめっき銅が含まれ、加熱または冷却用通路３７があってもなくてもよい。
【００２４】
エレクトロスラグ溶接法は、図３に示すシステム４０によって実施される。この概略図では、鋳型３０は、動翼２０を取り囲む頂部開口トラフとして示されている。システム４０は、エレクトロスラグ溶接作業を実施するために慣習的に使用されている既知の構成の既知の抵抗加熱溶接装置４２を含む。この図では３つの電極４４、４５、４６があるが、少なくとも１つの金属電極が、鋳型キャビティ３２内に、ベース基材表面２４に近接して挿入され、タービン動翼２０のベース基材と溶接装置４２とに電気的に直列に結合されている。電極４４〜４６には、ソリッドワイヤもしくはコアードワイヤ、または金属フィラーシートが含まれ得る。調節された電流が、電極４４、４５、４６と、タービン動翼２０の超合金金属ベース基材との間に流れ、それによって超合金ベース基材表面２４と金属電極との両方を溶融させる高温電気アークが発生し、溶融池５２が形成される。粒状フラックスが、鋳型キャビティ３２に添加される。アークによってフラックスが溶融し、溶融金属池５２の表面上にスラグ層５６が形成され、それによって電極４４〜４６と基材表面２４との間で先に発生していた電気アークが消弧する。溶融金属池５２は、基材表面２４とスラグ層５６との間に捕捉される。溶接装置４２の電流は、電極を連続して溶融させ、溶融池を堆積させ、かつ凝固が元の基材表面２４から上方に離れる方向に一軸的に進行することが促進されるように調節され、それによって先に電極４４〜４６であった金属を含む中実の基材延長部５０が形成される。溶接システム４０は、任意選択で、たとえば溶接ゾーンの酸化形成を制御するように、エレクトロスラグ溶接法を周囲雰囲気から隔離するように隔離チャンバ６０内に組み込んでもよい。隔離チャンバ６０は、真空チャンバでも、アルゴン、反応性ガス、または還元ガスなどの不活性ガスを含んだチャンバでもよい。
【００２５】
あるいは、この超合金再鋳法では、図４に示す、エレクトロスラグ層の代わりに遮蔽ガス層６２を用い、任意選択で、隔離チャンバ６０内で行う既知のエレクトロガス溶接法を使用してもよい。ガス層６２は、ガス送達システム６４およびガス源６６によって鋳型キャビティ３２の溶融金属５２の上方に送達される。
【００２６】
電極４４〜４６の金属合金組成は、タービン動翼２０のベース基材の金属合金組成と適合するように選択され、好ましくは動翼２０と同じ合金である。様々な金属フィラー合金を、補修基材延長部５０内の様々なゾーンに使用することができる。電極金属合金が元のベース基材合金と整合する場合、基材延長部５０は、本質的に、元の経年劣化した基材表面２４から延びる、元の動翼２０の現場鋳造による「再鋳部」となる。エレクトロスラグ／エレクトロガス溶接法は、一方向に凝固した構成要素の端部全体を覆う溶融池５２を同時に形成することによって、動翼または他の鋳造基材２０の結晶構造を基材表面２４に沿って一方向に凝固するように再開させるための手段となり、この溶接法では、ベース基材表面の各結晶が、当初鋳造された方向と同じ方向に成長を再開することができる。
【００２７】
以前は経年劣化していた補修済み構成要素鋳造物は今や、結晶粒構造を有するベース基材鋳造物と、そのベース基材の結晶構造を少なくとも部分的に再現した第２の結晶粒構造を有する、現場鋳造によって一方向に凝固した一軸基材延長部とを備える、再生された再鋳構成要素である。図５に示すように、元の動翼ベース基材鋳造物２０Ａが一方向に凝固した一軸結晶構造を有する場合、動翼の補修部分２６Ａを形成する基材延長部５０Ａは、一致した結晶構造を有する。同様に、図６に示すように、元の動翼ベース基材鋳造物２０Ｂが単結晶構造を有する場合、動翼の補修部分２６Ｂを形成する基材延長部５０Ｂにも単結晶構造が続く。図７に示すように、元の動翼基材鋳造物２０Ｃが多結晶構造である場合、基材延長部５０Ｃは、基材延長部の一軸鋳造方向に対して、好ましい成長方向にほぼ平行なベース基材表面２４の結晶を再現する。あまり好ましい方向に向いていない粒子は、鋳造方向にほぼ平行な粒子によって押し出される（ｃｒｏｗｄｅｄ  ｏｕｔ）ことになる。
【００２８】
本明細書に記載の本発明の実施形態では、経年劣化したタービン動翼または静翼の補修について説明してきたが、本発明の方法および装置を用い、鋳型キャビティ内にスタータベース基材鋳造物を挿入し、そのベース基材から構成要素構造の残りの部分を作製することによって、新しい超合金構成要素を作製することもできる。
【００２９】
本発明のエレクトロスラグ／エレクトロガスによる作製法および補修法によって、新しい超合金構成要素鋳造物の構造的な作製、または経年劣化したタービン静翼および動翼などの超合金構成要素鋳造物の表面補修が容易になり、したがって構造的な割れ、侵食表面、および他の表面欠陥を確実に補修することができるようになり、構成要素のスクラップ率が低減する。他の既知の超合金鋳造物溶接補修法に比べて、本発明の手法では、複雑な溶接手順も、補修後熱処理手順も必要とならない。本発明の補修技術を用いると、元の超合金ベース基材と補修された基材延長部との間で良好な冶金的結合が実現される。多くの例において、本発明の補修技術を使用すると、一方向に凝固した、または単結晶粒の構造を補修領域に発現させることができ、これは他の既知の溶接補修技術では可能ではない。本発明の補修技術では、補修された構成要素内に、元の鋳造法で生じた内部応力と同様の低い内部応力しか生じず、追加の補修溶着速度は、既知のレーザマイクロクラッディング法、ガスタングステンアーク溶接法よりも比較的高くなる。侵食し、経年劣化した構成要素の体積を再構築する際に必要となる既知のマルチパス、すなわち多層溶接補修法では、補修された構成要素内により高い内部応力が生じ、それらの多層の層間でパス間欠陥（ｉｎｔｅｒ−ｐａｓｓ  ｄｅｆｅｃｔ）が生じる傾向がある。既知のマルチパス復元溶接法は、シングルパス復元溶接法、すなわち材料が連続的に形成される本発明の復元法よりも低い溶着速度を有する。
【００３０】
本明細書では、本発明の教示を組み込んだ様々な実施形態について詳細に示し、説明してきたが、当業者であれば、これらの教示をなおも組み込んだ他の多くの様々な実施形態を考案することができる。
【符号の説明】
【００３１】
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  タービン動翼超合金鋳造物
２２  ベース基材
２４  侵食表面
２６  破線
２６Ａ、２６Ｂ  補修部分
３０  鋳型
３２  鋳型キャビティ
３４、３５、３６  外部通路
３７  内部熱交換通路
３８  熱交換器
４０  溶接システム
４２  抵抗加熱溶接装置
４４、４５、４６  電極
５０、５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ  基材延長部
５２  溶融金属池
５６  スラグ層
６０  隔離チャンバ
６２  遮蔽ガス層
６４  ガス送達システム
６６  ガス源
【図１】
2015534507.tif 000003
【図２】
2015534507.tif 000004
【図３】
2015534507.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015534507.tif 000007
【図６】
2015534507.tif 000008
【図７】
2015534507.tif 000009
【国際調査報告】
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