(57)【要約】【課題】新規な溶接方法を提供すること。【解決手段】超合金部材（１０）、（１２）の溶接方法であって、（ａ）部材の接触面に溶接用開先（１４）を形成する段階と、（ｂ）周囲温度で溶加材（１６）を使用して部材を溶接する段階と、（ｃ）溶加材及び部材の隣接面をろう付けペースト（１８）で被覆する段階と、及び（ｄ）部材を熱処理する段階であって、その熱処理が応力除去サイクル及びろう付けサイクルを含む段階を含んでなる方法に関する。同様の方法は、ニッケル基超合金部材の亀裂の修復にも使用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超合金部材（１０）、（１２）の溶接方法であって、
（ａ）部材の接面に溶接用開先（１４）を形成し、
（ｂ）溶接用開先（１４）に挿入した溶加材（１６）を用いて部材を溶接し、
（ｃ）溶接溶加材及び部材の隣接面をろう付けペースト（１８）で被覆し、
（ｄ）上記部材を熱処理する
ことを含んでなる方法。
【請求項２】
段階（ｂ）を周囲温度で実施する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
段階（ｂ）をティグ溶接（ＧＴＡＷ）又はプラズマアーク溶接で実施する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ろう付けペースト（１８）が実質的に純粋なろう付け合金又はろう付け合金と超合金粉末との混合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
段階（ｄ）を真空で実施する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
段階（ｄ）が応力除去サイクルとろう付けサイクルとを含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
部材（１０）、（１２）を応力除去サイクル後、ろう付けサイクル前に冷却する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
ろう付けサイクルが応力除去サイクルよりも時間が短い、請求項７記載の方法。
【請求項９】
超合金部材（１０）又は（１２）の亀裂を修復する方法であって、
（ａ）亀裂に沿って溶接用開先（１４）を形成し、
（ｂ）溶接用開先を溶加材（１６）で溶接充填し、
（ｃ）溶接溶加材及び隣接面をろう付けペースト（１８）で被覆し、
（ｄ）応力除去サイクルとその後のろう付けサイクルで部材を熱処理する
ことを含んでなる方法。
【請求項１０】
ろう付けペースト（１８）が実質的に純粋なろう付け合金又はろう付け合金と超合金粉末との混合物を含む、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広義には超合金の溶接に関するものであり、具体的には、γ′相含有量の高いニッケル基合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
γ′相含有量の高いニッケル基超合金は、溶接時又は溶接後熱処理時に割れを非常に生じやすい。これは、γ′相含有量の高い溶接溶加材を用いて周囲温度で溶接した溶接部で特に顕著である。
【０００３】
この問題に対処する方法の一つは、例えば米国特許第５８９７８０１号に開示されているように、超合金を非常に高い温度で溶接することである。もう一つの方法では、延性溶加材を溶接部全体に又は中間層の一部として利用する。しかし、これらの方法は母材特性を大幅に劣化しかねない。
【特許文献１】米国特許第５８９７８０１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の例示的な実施形態では、ニッケル基その他の超合金部材が周囲温度で溶接され、発生する典型的な亀裂は許容される。ただし、その後で溶接面をろう付けペースト又はろう付けペースト混合物で被覆し、その部分を熱処理する。ろう付けペーストは、成分の一部として超合金粉末を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。熱処理は応力除去サイクルとその後のろう付けサイクルを含んでおり、ろう付けサイクルによって、溶接時又は応力除去サイクル時に生ずる亀裂がすべて修復される。
【０００５】
そこで、本発明は、広義の態様では、超合金部材の溶接方法であって、
（ａ）部材の接面に溶接用開先を形成し、
（ｂ）溶加材を使用して部材を溶接し、
（ｃ）溶接溶加材及び部材の隣接面をろう付けペーストで被覆し、
（ｄ）部材を熱処理することを含んでなる方法に関する。
【０００６】
別の態様では、本発明は、超合金部材の溶接方法であって、
（ａ）部材の接触面に溶接用開先を形成し、
（ｂ）高強度溶加材を用いて部材を周囲温度で溶接し、
（ｃ）溶接溶加材及び部材の隣接面をろう付けペーストで被覆し、
（ｄ）応力除去サイクルとその後のろう付けサイクルで部材を熱処理することを含んでなる方法に関する。
【０００７】
さらに別の態様では、本発明は、超合金部材の亀裂を修復する方法であって、
（ａ）亀裂に沿って溶接用開先を形成し、
（ｂ）溶接用開先を溶加材で溶接充填し、
（ｃ）溶接溶加材及び隣接面をろう付けペーストで被覆し、
（ｄ）応力除去サイクルとその後のろう付けサイクルで部材を熱処理することを含んでなる方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１に、一対のニッケル基超合金部材１０，１２、及び部材の接面に形成されたＶ形溶接用ノッチ１４を示す。なお、修復すべき亀裂のような欠陥のある単一部材にも同様の溶接用開先を形成してもよいことは明らかであり、例えば亀裂を切削（掘り返し又は機械加工）してノッチ１４と同様のＶ形開先を形成すればよい。
【００１０】
次に図２を参照すると、部材１０と１２が溶接されており、溶加材１６が開先１４を埋めて部材１０及び１２と融合している。溶接は、ティグ溶接、プラズマアーク溶接などを始めとする適当な慣用溶接法で実施できる。溶接プロセスは周囲温度（すなわち６０°Ｆ超）で実施され、それ以外に強制的な加熱はしない。γ′相含有量の高い溶加材を始めとする適当な高強度溶接溶加材１６を使用し得る。好適な溶加材の例はＲｅｎｅ  ４１及びＩｎｃｏｎｅｌ  ７３８ＬＣである。
【００１１】
次いで、溶融部の表面（つまり溶接溶加材の露出面と部材の隣接面）をろう付けペースト又はろう付けペースト混合物１８で被覆する。ペースト１８は、例えばＡＭＳ  ４７８２のような純粋ろう付け合金でもよいし、或いはＡＭＳ  ４７８２と超合金Ｉｎｃｏｎｅｌ  ７３８の粉体などとの混合物でもよい。
【００１２】
溶接部材を次いで応力除去サイクルとろう付けサイクルを含むプロセスで真空熱処理する。この点に関して、図４に好適な熱処理プロセスを例示するが、このプロセスでは、応力除去サイクルの後、部材を放冷してから、ろう付け温度よりも高い温度に昇温し、次いで周囲温度に冷却する。これら２つのサイクルの具体的な温度範囲は当業者に公知である。
【００１３】
この方法の重要な特徴は、溶接時又は溶接直後に溶接部に亀裂が生じてもよいことで離、かかる亀裂は溶接後熱処理のろう付けサイクルの際に「治癒」又は修復される。その結果、亀裂のないニッケル超合金部材の溶融部が得られ、γ′相の含有量の高いニッケル基超合金の溶接に関する上述の問題が解決される。
【００１４】
上述の通り、同様の方法をニッケル基その他の超合金部材の亀裂などの欠陥の修復に利用できる。この場合、掘り返し又は機械加工によって亀裂を切削して開先１４と同様の溶接用開先を形成する（図１〜図３を参照すると、この場合の部材１０及び１２は一つの同じ部材である。）。切削部は溶加材１６で溶接充填され、ろう付けペースト（又はろう付けペースト／合金粉末混合物）で被覆され、上述の通り熱処理される。
【００１５】
現時点で最も実用的で好ましいと思料される実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想及び技術的範囲に属する様々な修正及び均等な構成を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】溶接用に準備される一対の部材の断面図。
【図２】図１に示す部材の溶接後の断面図。
【図３】図２の部材の溶融部の表面をろう付けペーストで被覆したものの断面図。
【図４】本発明における例示的な熱処理サイクルのグラフ。
【符号の説明】
【００１７】
１０  部材
１２  部材
１４  開先
１６  溶加材
１８  ろう付けペースト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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