[发明专利]产生用于连结构件的填充条的填充金属化学性质的方法

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及金属连结技术，并且更具体地涉及产生用于连结构件的填充条(或焊条，filler rod)的填充金属化学性质的方法。

背景技术

诸如镍基超级合金之类的高强度抗氧化合金广泛用于涡轮机的构造中。超级合金具有用于涡轮机构件所期望的强度、重量、持久性和温度特性。然而，超级合金通常由于熔融开裂和应变时效开裂(SAC)的倾向而具有不良的熔合焊接性。SAC与γ’体积分数紧密相关，该体积分数为铝(Al)和钛(Ti)含量的函数。γ’分数且尤其是Al含量的增加会增大SAC的倾向。SAC通常出现在熔合边界(WMATFB)区域附近的焊接金属中和/或传播到焊接接头的热影响区(HAZ)中。WMATFB区域中的材料包括因稀释和在焊接期间所添加的填充金属而产生的基底金属。因此，WMATFB区域应当包括落入可焊接材料区域内以避免或至少降低朝SAC倾向的化学性质。

如果WMATFB区域的化学性质落入可焊材料区域内，则开裂倾向较低。例如，在钨极隋性气体(TIG)焊接过程中，典型的稀释比为大约30∶70，这意味着WMATFB区域的30％包括基底金属而WMATFB区域的70％包括填充金属。因此，用于焊接特定合金的填充金属必须在升高的温度下具有某些化学成分和机械特性。目前，填充金属基于化学成分、机械特性和焊接性来选择。然而，除具有所期望的化学特性之外，填充金属还必须在升高的温度下具有某些机械特性和氧化性能。选择特定的填充金属需要在具有用于特定应用的所期望的化学或机械特性的材料之间权衡。因此，许多工程技术人员致力于得到专门制造为用于特定超级合金的特殊填充金属。

确定所期望的、非标准的填充金属的化学性质是一种耗时且成本高昂的过程。一旦选定初始化学性质，则向制造工厂订购非标准的填充金属。非标准的填充金属不可能少量地订购。对于具有特殊化学性质的填充金属的订单通常需要保证100磅(45.35kg)或更多。一旦收到，则填充金属用于在焊接操作中形成接头且对该接头进行测试。如果填充金属不具有所期望的特性，则调整填充金属的化学性质，并重新订购填充金属。该过程持续，直到获得所期望的特性。尽管这种试错过程最终会获得所期望的填充金属化学性质，但与多次订购填充金属相关的成本过于高昂，如同与测试和储存成卷的填充金属相关的成本那样。

发明内容

根据示例性实施例的一个方面，一种产生用于连结构件的填充金属成分的方法包括：确定初始的所期望的填充金属化学性质；将具有所期望的填充金属化学性质的第一部分的第一填充条与具有所期望的填充金属化学性质的第二部分的第二填充条毗连以形成测试填充条；利用测试填充条将由第一材料形成的第一构件在焊接接头处连结到由第二材料形成的第二构件上，其中，测试填充条提供焊接接头的填充金属部分；以及对于所期望的机械、化学和焊接特性测试焊接接头以产生所期望的填充金属成分。

根据示例性实施例的另一方面，一种产生用于连结构件的所期望的填充金属成分的工艺方法包括：选择具有第一填充金属化学性质的第一填充条；选择具有第二填充金属化学性质的第二填充条；将第一填充条和第二填充条扭绞在一起而形成测试填充条，该测试填充条具有包括第一填充金属化学性质和第二填充金属化学性质的扭绞区域；将由第一材料形成的第一构件通过使用测试填充条的焊接过程而连结到由第二材料形成的第二构件上；以及测试在第一构件与第二构件之间形成的焊接接头。

通过结合附图的以下说明，这些及其它优点和特征将变得更为明显。

附图说明

在权利要求中具体指出且明确主张了认作是本发明的主题。根据结合附图的以下详细说明，将清楚本发明的前述和其它特征和优点，在附图中：

图1为示出产生用于连结构件的填充条的填充金属化学性质的方法的流程图；

图2示出了一种测试填充条，其包括与具有第二填充金属成分的第二填充条扭绞在一起的具有第一填充金属成分的第一填充条；

图3示出了在焊接接头处连结到由第二材料形成的第二构件上的由第一材料形成的第一构件，该焊接接头包括来自于测试填充条的填充金属；

图4示出了一种测试填充条，其包括与具有第二填充金属成分的第二填充条和具有第三填充金属成分的第三填充条扭绞在一起的具有第一填充金属成分的第一填充条；

图5示出了一种测试填充条，其包括与具有第二填充金属成分的第二填充条、具有第三填充金属成分的第三填充条和具有第四填充金属成分的第四填充条扭绞在一起的具有第一填充金属成分的第一填充条；