(57)【要約】  部品の壁部（２８）に開口（３８，６２）を形成し、開口を横切ってフィラー粉末（３６）を支持するために開口の背後のキャビティ（２２Ｂ，６４）に一時的な支持材料（３４，５２，５４，６８）を充填し、フィラー粉末を横切ってエネルギビーム（４２）を横断させ、開口にわたって延びかつ開口を閉鎖する堆積物（４４）であって、堆積物は開口の縁部（３２，６２）に融着させられている、堆積物を形成することによって、中空の超合金部品（２０，６１）を製造または修理する方法。フィラー粉末は、少なくとも金属を含み、さらにフラックスを含んでもよい。支持材料は、フィラー粉末と、固体（５４）と、発泡体（５２）インサートと、フラックス粉末（３４）および／またはその他のセラミック粉末（６８）とを含む。支持粉末は、フィラー粉末のメッシュサイズよりも小さなメッシュサイズを有してもよい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品のキャビティにおいて前記部品の壁部における開口の下方に支持エレメントを配置し、
前記開口を横切って前記支持エレメント上に金属粉末を含むフィラー材料を支持し、
前記開口を横切って前記フィラー材料を溶融させるために該フィラー材料に熱を加え、
前記開口を横切って金属堆積物を形成するために、溶融した前記フィラー材料を固化させ、
前記支持エレメントおよび消費されなかった前記フィラー材料を除去することを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
超合金ガスタービンブレードのキャビティに前記支持エレメントを配置することをさらに含み、前記開口は前記ブレードの先端部に設けられており、前記金属堆積物はブレード先端部キャップを形成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
付加溶接によって、前記先端部キャップの周縁部に、半径方向に延びるスクイーラリッジを形成することをさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記壁部の劣化した部分を除去して開口を形成することをさらに含み、該開口を横切って堆積物が修理部を形成する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記壁部は超合金材料から形成されており、前記フィラー材料は、超合金およびフラックス材料の成分を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記壁部は超合金材料から形成されており、前記金属粉末は、超合金材料の成分の第１のサブセットを含み、前記フィラー材料はさらに、前記超合金材料の成分の第２のサブセットを含むフラックス粉末を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記フィラー材料を横切ってレーザビームを横断させることによって熱を加え、前記壁部の厚さに対応する深さまで前記フィラー材料を溶融させるように前記レーザビームを制御することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記フィラー材料上に前記レーザビームをラスタリングすることによって熱を加え、前記壁部に前記堆積物を十分に融着させるために、前記ビームが前記壁部の縁部上を通過するときには前記ビームの強度を増大させ、前記ビームが前記キャビティ上を通過するときには前記壁部の縁部上における強度に対して前記ビームの強度を低下させることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記熱を加える前に前記フィラー材料をフラックス層で被覆し、前記堆積物が固化した後に前記堆積物からスラグ層を除去することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記支持エレメントを形成するフラックス粉末を前記キャビティに少なくとも部分的に充填することによって、前記開口を横切って前記フィラー材料を支持することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記支持エレメントを形成するセラミック粉末を前記キャビティに少なくとも部分的に充填することによって、前記開口を横切って前記フィラー材料を支持することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記支持エレメントを形成する一時的な材料を前記キャビティに少なくとも部分的に充填することによって、前記開口を横切って前記フィラー材料を支持し、前記堆積物が固化した後に前記一時的な材料を除去することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
一時的な材料を、該一時的な材料と前記開口との間に凹所が存在するように前記キャビティに配置し、
前記凹所に支持粉末を充填し、前記一時的な材料および前記支持粉末が支持エレメントを形成し、
前記支持粉末上に前記開口を横切って前記フィラー材料を支持し、
前記堆積物が固化した後に前記一時的な材料および前記支持粉末を除去することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記開口を横切って、同心状軌道の一連の重なり合うグループにおいてエネルギビームを横断させることによって熱を加えることをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記エネルギビームはレーザビームであり、同心状の円形の軌道の複数のグループにおいて前記レーザビームを横断させることをさらに含み、各グループは少なくとも３つの同心状の円形の軌道を含み、各グループは、それぞれの重なり合うグループの円形の軌道のうちの最大の軌道の直径の少なくとも３分の１だけ、隣接するグループと重なり合っている、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記支持エレメントは、前記金属粉末のメッシュサイズの半分よりも小さいメッシュサイズを有する粉末として形成されている、請求項１記載の方法。
【請求項１７】
部品の壁部における開口の下方に粉末支持材料を配置し、
前記開口に、前記粉末支持材料によって支持されたフィラー粉末を提供し、前記粉末支持材料は、前記フィラー粉末よりも小さなメッシュサイズを有し、
前記開口を横切って前記フィラー粉末を溶融させ、該フィラー粉末を前記壁部の開口の縁部に融着させるために、前記フィラー粉末を横切ってエネルギビームを横断させ、
前記開口を横切って堆積物を形成するために、溶融した前記フィラー粉末を固化させ、該堆積物は前記壁部に融着させられていることを特徴とする、方法。
【請求項１８】
同心状の軌道の一連の重なり合ったグループにおいて前記エネルギビームを横断させることをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記部品は、超合金ガスタービンブレードであり、前記開口は、前記超合金ガスタービンブレードに形成された冷却チャネルキャビティの部分であり、
前記開口の下方において前記キャビティに粉末フラックス材料を配置し、
前記開口に、前記フラックス材料によって支持される超合金粉末を提供し、
前記超合金粉末をフラックス粉末の層で被覆し、
前記開口を横切ってスラグの層によって被覆された超合金材料の堆積物を形成するために、前記開口を横切ってレーザビームを横断させ、
前記キャビティから前記フラックス材料を除去し、前記スラグを除去することをさらに含む、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
損傷されたガスタービン部品から材料を除去し、冷却チャネルキャビティ内へ前記部品の壁部を貫通する開口を形成し、
該開口の下方において前記冷却チャネルキャビティに支持材料を配置し、
該支持材料によって支持された合金粉末によって前記開口を被覆し、
前記開口を横切って前記合金粉末を溶融させ、該合金粉末を前記壁部開口の縁部に融着させるために、前記合金粉末を横切ってレーザビームを横断させ、
前記開口を横切ってシールを形成するために、溶融したフィラー粉末を固化させ、
前記冷却チャネルキャビティから前記支持材料を除去することを含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、代理人事件整理番号２０１３Ｐ１２５０５ＵＳである２０１３年８月１日に出願された米国特許出願第１３／９５６６３５号の一部継続出願であり、引用により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般に金属接合および付加製造の分野に関し、特に、レーザ熱源を使用して金属を堆積させるプロセスに関する。
【０００３】
超合金材料は、その溶接固化き裂およびひずみ時効き裂の生じやすさにより、溶接が最も困難な材料の１つである。本明細書において使用される「超合金」という用語は、優れた機械的強度および高温でのクリープ耐性を有する、耐腐食性および耐酸化性の高い合金を意味する。超合金は、通常、高いニッケルまたはコバルト含有量を有する。超合金の例は、Hastelloyの商標およびブランド名で販売されている合金、Inconel合金（例えばIN738、IN792、IN939）、Rene合金（例えばRene N5、Rene 80、Rene 142）、Haynes合金、Mar M、CM247、CM247LC、C263,718、X-750、ECY768,282、X45、PWA1483およびCMSX（例えばCMSX-4）単結晶合金を含む。
【０００４】
図１は、様々な合金のアルミニウムおよびチタン含有量に対する相対的な溶接性を示すチャートである。これらの元素の濃度が比較的低く、その結果としてガンマプライム含有量が比較的低いInconel（登録商標）718などの合金は、比較的溶接しやすいと考えられている。これらの元素の濃度が比較的高いInconel（登録商標）939などの合金は、一般に溶接しにくいと考えられているか、または材料の温度／延性を高めかつプロセスの熱入力を最小限に減じる上述の特別な作業を用いてのみ溶接することができる。本明細書における説明のために、破線１９は、破線１９よりも下側の溶接しやすいゾーンと、破線１９よりも上側の溶接しにくいゾーンとの境界を示している。破線１９は、縦軸上のアルミニウムの３質量％のところと、横軸上のチタンの６質量％のところとを結んでいる。溶接しにくいゾーンでは、最も高いアルミニウム含有量を有する合金は、一般に、溶接が最も困難であることが分かっている。本発明者らは、例えば米国特許出願公開第２０１３／０１３６８６８号明細書および米国特許出願公開第２０１３／０１４０２７８号明細書に記載されているように、このような材料をうまく溶接するための技術を開発した。これら両米国出願は引用により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
ガスタービン翼、すなわち回転するブレード（動翼）および固定のベーン（静翼）の双方は、多くの場合、一時的なセラミックコアの周囲に超合金材料を鋳造し、次いで一時的なセラミックコアが除去され、これにより、ブレードに冷却チャンバおよびチャネルを形成することによって製造される。鋳造中のコアの正確な位置決めおよび安定性のために、コアを根元端部および先端部の両方において固定することが最善である。しかしながら、このような固定は、主鋳造プロセスにおける閉鎖されたブレード先端部の鋳造を妨げる。先端部キャップが、セラミックコアによって残された開口を閉鎖するために、二次的なプロセスによって製造または完成させられなければならない。同様に、運転で損傷したブレード先端部の修理は、通常、既存の先端部を研削または切断すること、および中空のブレード構造上の所定の位置に交換用先端部キャップを溶接することを含むことがある。その他の超合金部品の修理は、中空部品における開口の閉鎖を必要とすることもある。
【０００６】
以下の説明では本発明を図面に関連して説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】様々な超合金の相対的な溶接性を示すチャートである。
【図２】キャップを備えないタービンブレード先端部の平面図である。
【図３】キャップ製造容器に格納された、図２の線３−３に沿って見たタービンブレード先端部の部分断面図である。
【図４】保護スラグのブランケットを備える金属堆積物を形成する、フィラー粉末を横切るレーザビームを示している。
【図５】タービンブレードの先端部にキャップを形成した後のタービンブレードの先端部を示している。
【図６】必要に応じてキャップを機械加工した後のブレードの先端部を示している。
【図７】キャップの周縁部に沿って形成されたスクイーラリッジを示している。
【図８】フィラー支持体の一部としてキャビティに配置されたインサートを示している。
【図９】鋳造後の、ブレード先端部を超えて延びるセラミックコアを示している。
【図１０】フィラー支持のためにセラミックコアを使用してブレードキャップを製造するための容器におけるブレード先端部を示している。
【図１１】ブレード先端部の表面よりも低く機械加工され、フィラー支持粉末のための空間を残しているセラミックコアを示している。
【図１２】レーザラスタリングパターンを示している。
【図１３】上述のようにフィラー粉末およびフラックスブランケット４０を備えるブレード先端部２０の平面図である。
【図１４】重なり合った同心状軌道の組合せによるビームスキャニングパターンを示している。
【図１５】本明細書におけるプロセスの１つの実施の形態によって修理開口が閉鎖された部品の断面図である。
【図１６】本明細書におけるプロセスの別の実施の形態によって修理開口が閉鎖された部品の断面図である。
【図１７】本発明の方法の態様を示している。
【０００８】
本発明者らは、部品のキャビティにおいて支持エレメント上に開口を横切ってフィラー材料を支持し、次いで、フィラー材料にエネルギビームを横切らせ、フィラー材料を溶融させ、開口の縁部に融着された、開口を横切る堆積物を形成することによって、中空の超合金タービンブレードに先端部キャップを製造するプロセスまたは部品における別の開口を閉鎖するプロセスを発明した。フィラー材料は、金属を含む粉末であってもよく、さらにフラックスを含んでもよい。フィラー材料は、開口の背後の一時的な支持エレメントによって開口を横切って支持される。「一時的（fugitive）」とは、例えば機械的プロセス、流体フラッシング、化学的溶出および／またはその位置から一時的物質を除去することができるあらゆるその他の公知のプロセスによって、金属の溶融および冷却後に除去可能であることを意味する。支持エレメントは、開口の背後におけるキャビティに配置された粉末および／またはその他の形式の材料であってもよい。複数の例は、付加フィラー粉末および／またはフラックスまたはセラミック粉末を含む。代替的に、支持エレメントは、中間支持粉末を支持するためにまたはフィラー粉末を直接に支持するためにキャビティに配置された固体の一時的なインサートであってもよい。さらに代替的に、支持エレメントは、キャビティを充填するように膨張するが、溶剤を用いて一時的に除去されてもよいスプレー発泡体であってもよい。さらに代替的に、支持エレメントは、キャビティを充填するように空気圧または液圧によって加圧され、その後、除去のために収縮させることができるフレキシブルな袋であってもよい。
【０００９】
エネルギビーム、例えばレーザは、開口を横切ってフィラー粉末を横断し、フィラー粉末を、先端部キャップの厚さまたは修理される壁部の厚さなどの所望の深さまで溶融させる。冷却時、これは、開口を横切って固体金属堆積物を形成する。支持エレメントは、堆積物の後側を空気から遮断する。１つの実施の形態では、支持エレメントは、遮断フラックスを含むかまたは完全に遮断フラックスから形成された粉末である。外側の遮断のために、粉末状フラックスの層がフィラー材料上に配置されてもよいし、または、堆積物を大気から保護するスラグ層を加熱中に形成するために、フラックスが粉末状の金属と混合されてもよい。代替的に、プロセスはチャンバ内で行われてもよく、不活性ガスが導入されてもよいし、または真空が提供されてもよい。
【００１０】
図２は、従来の鋳造プロセスにおいて形成されるような、キャップを備えないタービンブレード先端部２０の平面図を示している。中空の冷却チャネル２２，２２Ａ〜２２Ｄの形状を画定するためにセラミックコアエレメントが鋳型内を通って延びる。この状況は、先端部キャップを製造する前の新規に鋳造されたブレード、および交換のために劣化した先端部キャップを除去した後の使用済みブレードにおいて生じる。ブレードは、前縁ＬＥ、後縁ＴＥ、圧力側ＰＳおよび負圧側ＳＳを有する。ブレードは、前縁冷却チャネル２２と、内部隔壁２４Ａ〜２４Ｄによって分離された蛇行した冷却チャネル２２Ａ〜２２Ｄとを有してもよく、内部隔壁のうちの幾つか（２４Ａ，２４Ｃ）は、先端部キャップまで延びていてもよく、他の内部隔壁（２４Ｂ，２４Ｄ）は先端部キャップまで延びていなくてもよい。ブレードは、さらに、後縁出口通路２６を有してもよい。発明の実施の形態は、タービンブレードに関して説明されているが、本発明はそれに限定されず、その他の部品を包含してもよい。
【００１１】
図３は、図２の線３−３に沿って見た、キャップ製造容器３０に格納されたタービンブレード先端部の外壁２８の部分断面図である。ブレードは、一時的な鋳造コアを除去し、先端部表面３２を機械加工した後の、新たに鋳造されたものであってもよい。代替的に、ブレードは、交換のために古い先端部キャップを除去した後の使用済みブレードであってもよい。冷却チャネルには支持粉末３４が充填されており、ブレードは、先端部表面３２の高さまで容器内で支持粉末によって包囲されていてもよい。１つの実施の形態では、支持粉末は、溶接フラックス材料を含んでもよいし、または溶接フラックス材料であってもよい。金属粉末を含む充填材料３６の層が、ブレード先端部表面３２を被覆しており、ブレード先端部における開口３８にわたって延びている。フラックス４０の層がフィラー粉末３６を被覆していてもよく、これにより、溶融した金属堆積物を断熱し、かつ金属堆積物を空気から遮断する遮断スラグ層を形成している。
【００１２】
金属粉末は、部品壁部２８の金属組成と類似または同じ組成を有してもよい。選択的に、フィラー材料は、顆粒状フラックスと混合された顆粒状金属粉末、または複合金属／フラックス粒子であってもよい。フラックス材料は、例えば、アルミナ、炭酸塩、フッ化物およびケイ酸塩を含んでもよい。幾つかのタービン部品に関して、壁部２８は超合金から成ってもよく、フィラー材料は、顆粒状粉末形式の類似の超合金組成を含んでもよい。
【００１３】
図４は、レーザビーム４２を示している。レーザビーム４２は、開口３８を横切ってフィラー材料３６を横断し、保護スラグ４６のブランケットによって被覆された、開口を横切る金属堆積物４４を形成する。図５は、容器３０から取り出し、部品の反対側の端部における開口から支持フィラー粉末３４を排出することなどによって支持フィラー粉末３４を除去した後の、ブレードの先端部を示している。金属堆積物４４は、ブレードの壁部２８に融着されており、開口を横切って延びている。図６は、必要に応じてブレードキャップ４７の表面および縁部を仕上げるために堆積物を機械加工した後のブレードの先端部を示している。
【００１４】
フラックス４０の被覆層を提供する代わりに、またはそれに加えて、加熱プロセスがチャンバにおいて行われてもよい。堆積物４４を空気から保護するために、チャンバに真空が生ぜしめられてもよい。代替的に、堆積物を空気から保護するために、不活性ガスがチャンバおよび／またはキャビティ２２Ｂに導入されてもよい。
【００１５】
支持フィラー粉末３４は、セラミック、例えばジルコニアを含んでもよく、および／またはフラックス材料、例えばアルミナ、炭酸塩、フッ化物およびケイ酸塩を含んでもよい。支持粉末３４が、フィラー粉末３６よりも小さなメッシュサイズを有する、例えば平均粒子サイズの半分未満であるならば、２つの粉末の間の分界線はより明確となり、溶融した金属が支持粉末内へ流入する傾向が低くなり、より滑らかな内面を堆積物４４に生ぜしめる。支持粉末３４は、使用前に所望のより小さなメッシュサイズ範囲に粉砕されてもよい。
【００１６】
図７は、キャップ４７の周縁部に沿って形成されたスクイーラ先端部４８と呼ばれる半径方向に延びるリッジを示している。スクイーラ先端部は、あらゆる公知のプロセスによって形成されてもよいし、または、合金粉末３６の別の層を付加しかつ溶融させ、スクイーラ先端部４８を形成するために所定のパターンで粉末を溶融させるようにレーザ４２を制御することによって、容器３０内で形成されてもよい。スクイーラ先端部は、先端部キャップ４６と同じまたは異なる材料から形成されてもよい。例えば、スクイーラ先端部は、IN-625などのより延性のある合金から形成されてもよい。スクイーラ先端部の形成の後、ブレード先端部は機械加工仕上げされてもよい。冷却剤出口穴５０が、ブレードキャップ４６および／またはブレード外壁２８に穿孔されてもよい。代替的に、レーザ４２の適切な制御によって図４の溶融ステップの間に穴５０が形成されてもよい。図６の機械加工のうちの幾つかまたは全ては、スクイーラ先端部が付加される後まで、延期されてもよい。
【００１７】
図８は、キャビティを部分的に充填するように支持エレメントの一部としてブレードのキャビティに配置されたインサート５２を示しており、必要とされる支持粉末３４の量を減じている。インサート５２は、固体として形成され、キャビティに配置されていてもよいし、あるいは例えば発泡体、セラミック繊維または袋としてキャビティ内に形成またはキャビティ内に封入されていてもよい。
【００１８】
図９は、ブレードに残留した、鋳造後にブレード先端部を超えて延びる、鋳造用のセラミックコア５４を示している。このコアは、ブレード先端部表面３２と同一面になるようにまたはブレード先端部表面３２よりも低くなるようにコアを機械加工することによって、フィラー粉末のための支持エレメントを提供してもよい。図１０は、前述のようなブレードキャップを製造するための容器３０における、結果として生じたブレード先端部を示している。次いで、コア５４は、化学的溶出によって除去されてもよい。図１１は、ブレード先端部表面３２よりも低くなるように機械加工されたセラミックコア５４を示しており、粉末を支持するための空間が残されている。
【００１９】
図１２は、直径がＤであるビーム４２が第１の位置５４から第２の位置５４’へ、次いで第３の位置５４”などへ移動させられるレーザラスタリングパターンを示している。好適には、パターンにおける前の対応する位置とのビームの重なりＯは、材料の最適な加熱および溶融を提供するために直径Ｄの２５〜９０％である。代替的に、２つのエネルギビームが、表面領域を横切って所望のエネルギ分配を達成するために同時にラスタリングされてもよく、この場合、ビームパターンの重なりは、それぞれのビームの直径の２５〜９０％の範囲である。
【００２０】
図１３は、上述のようにフィラー粉末およびその上のフラックスブランケット４０を備えるブレード先端部２０の平面図である。典型的なスキャン線６０によって示したように、レーザスキャニングが進行中である。ブレード先端部を包囲する、前に示した容器および粉末は、見やすくするために省略されている。堆積物を所望の深さまで溶融させ、堆積物をブレード先端壁部２８およびブレード先端部の上面３２まで延びるあらゆる隔壁２４Ａ，２４Ｃに融着させるために、単位面積当たりのレーザエネルギ（強度）が、エミッタパワーおよび／またはビーム停止時間、および／または反復、および／または重なり合う割合を変化させることによって、スキャン領域にわたって変化させられてもよい。フィラー堆積物を上面に融着させるために、エネルギ強度は、ブレードキャビティ上でのより低い強度に対して、壁部および隔壁の上面３２の上では高められてもよい。
【００２１】
図１４は、ビームスキャニングパターンを示している。このパターンでは、エネルギビームは、第１の中心Ｃ１を中心とする同心状の軌道５６Ａ，５６Ｂ，５６Ｃの第１のグループをたどり、次いで、第２の中心Ｃ２を中心とする同心状の軌道５８Ａ，５８Ｂ，５８Ｃの第２のグループをたどり、連続する中心Ｃ３〜Ｃ６を中心とする同心状の軌道の付加的なグループをたどるように続いてもよい。同心状の軌道の各グループは、少なくとも２つ、または少なくとも３つの同心状の軌道を含んでよく、同心状の軌道の１つまたは複数の隣接するグループと重なり合っている。例えば、重なり合いは、各グループの最大の軌道の直径の約３分の１であってもよい。このパターンは、表面にホットスポットを生じることなく、制限された領域において制御可能なマルチパス停止時間を提供し、これにより、所望の均一な溶融深さが達成される。これは、金属堆積物における長い横方向溶融フロントを維持するために図１３に示したような平行線ラスタパターン６０を完成させる必要性を減じる。図１４の同心状の軌道グループによる改良とともに、またはこの改良なしで、ラスタパターン６０または別のスキャンパターンが使用されてもよい。
【００２２】
図１５は、壁部の劣化した部分を除去するために開口６２が壁部２８に形成された部品６１の断面図である。部品のキャビティ６４には、前述のように支持粉末３４またはインサートなどの支持エレメントが充填されている。溶融中に開口と同一面のまたは開口よりも高い最終堆積レベルまでフィラー粉末を減じることができるように、フィラー粉末３６が開口から溢れている。前述のようにスラグブランケットを除去した後に外面を仕上げるために、機械加工が用いられてもよい。
【００２３】
図１６は、壁部の劣化した部分を除去するために開口６２が壁部２８に形成された部品６１の断面図である。部品のキャビティ６４には発泡体インサート５２などの支持エレメントが充填されている。支持エレメントは、開口６２の下側に空間または凹所を有しており、この空間または凹所は、セラミック粉末６８などの支持粉末を含んでいる。溶融中に開口と同一面のまたは開口よりも高い最終堆積レベルまでフィラー粉末を減じることができるように、金属粉末およびフラックス粉末を含むフィラー粉末３６が開口から溢れている。開口は、開口を包囲する封じ込めリングまたはフレーム７０によって画定されていてもよい。支持粉末への金属粉末の排出を減じ、かつ支持粉末への溶融金属の浸透を減じるために、セラミック粉末は、フィラー粉末３６よりも小さなメッシュサイズを有してもよいし、フィラー粉末のメッシュサイズの半分よりも小さくてもよい。前述のようにスラグブランケットを除去した後に外面を仕上げるために、機械加工が用いられてもよい。
【００２４】
図１７は、以下のステップを含む本発明の１つの実施の形態の方法８０の態様を示している：
８２−ブレード先端部キャップを備えない超合金タービンブレードを鋳造する；
８４−ブレードのキャビティに支持エレメントを配置する；
８６−ブレード先端部を横切って支持エレメント上に付加フィラー材料を支持する；
８８−フィラー材料を溶融させるためにフィラー材料を横切ってエネルギビームを横断させ、ブレード先端壁部に融着させられた、ブレード先端部を横切る超合金キャップを形成する；
９０−付加溶接によって、キャップの周縁部に沿って、半径方向に延びるスクイーラリッジを形成する。
【００２５】
本明細書におけるプロセスで用いられるエネルギビーム４２は、電子ビーム、プラズマビーム、多重レーザビーム等のレーザビームまたはその他の公知のタイプのエネルギビームであってもよい。強度を減じるためにダイオードレーザによって広い面積を有するビームを発生させることができ、これにより、熱勾配およびき裂効果を低減させる。
【００２６】
フィラー粉末３６および／またはフラックス被覆層４０におけるフラックスの包含は、溶融した材料および固化した高温の修理堆積材料４４を大気から遮断するスラグ層４６を生じる。スラグは表面へ浮揚し、溶融したまたは高温の金属を大気から分離し、これにより、高価な不活性ガスの使用を回避するかまたは最小限に減じる。スラグは、固化した材料を低速でかつ均一に冷却させる熱ブランケットとしても作用し、溶接後再熱またはひずみ時効き裂につながる恐れがある残留応力を低減する。フィラー粉末におけるフラックスは、溶接固化き裂につながる硫黄およびリンなどの微量不純物を除去するクレンジング効果を提供する。このようなクレンジングは、金属粉末の脱酸を含む。フラックス粉末は金属粉末と密接に接触しているので、この機能を達成する場合に特に効果的である。フラックス被覆層は、レーザビームを熱エネルギにより効果的に変換するためにエネルギ吸収および捕捉を提供することができ、これにより、プロセス中の熱入力の正確な制御、およびその結果として材料温度の制御を促進する。フラックスは、プロセシング中の気化した元素の損失を補償するようにまたはさもなければ金属粉末によって提供されない堆積物への付加元素に能動的に寄与するように配合されていてもよい。
【００２７】
本明細書では本発明の様々な実施の形態が図示および説明されているが、これらの実施の形態は単に例として提供されていることが明らかになるであろう。本明細書における発明から逸脱することなく、多数の改変、変更および代用がなされてもよい。したがって、本発明は、添付の請求項の思想および範囲によってのみ限定されることが意図されている。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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