(57)【要約】  電極３７の先端面と金属板１１の端面との間にパルス状の放電を発生させて、電極３７を消耗させて、電極３７の先端面に金属板１１の端面の形状に即した窪み４１を形成し、電極３７を金属板１１の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電極３７の窪み４１の内側面と金属板１１の端面の側面１１ｂｌ（１１ｃｌ），１１ｂｒ（１１ｃｒ）との間にパルス状の放電を発生させて、金属板１１の端面の側面１１ｂｌ（１１ｃｌ），１１ｂｒ（１１ｃｒ）に、補助被膜４３，４５を形成し、電極３７の窪み４１の奥面と金属板１１の端面の先端面１１ｂｕ（１１ｃｕ）との間にパルス状の放電を発生させて、金属板１１の端面に肉盛層４７を形成する。
2008120648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電エネルギーにより極狭幅の金属板の端面の表面処理を行う放電表面処理方法であって、
金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末のうち少なくとも１つから成形した成形体を電極として用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の先端面と前記金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記電極を消耗させて、前記電極の先端面に前記金属板の端面の形状に即した窪みを形成する窪み形成工程と、
所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、補助被膜を形成する補助被膜形成工程と、
電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの奥面と前記金属板の端面の先端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の先端面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、肉盛層を形成する最終コーティング工程と、
を備えたことを特徴とする放電表面処理方法。
【請求項２】
前記補助被膜形成工程は、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の一側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の一側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の一側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、第１補助被膜を形成し、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の端面の他側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の他側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の他側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、第２補助被膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の放電表面処理方法。
【請求項３】
被修理部品における極狭幅の金属板の摩耗した端面を修理する修理方法であって、
金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末のうち少なくとも１つから成形した成形体を電極として用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の先端面と前記金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記電極を消耗させて、前記電極の先端面に前記金属板の端面の形状に即した窪みを形成する窪み形成工程と、
所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の端面の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、補助被膜を形成する補助被膜形成工程と、
電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの奥面と前記金属板の端面の先端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の先端面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、肉盛層を形成する最終コーティング工程と、
を備えたことを特徴とする修理方法。
【請求項４】
前記補助被膜形成工程は、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の一側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の一側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の一側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、第１補助被膜を形成し、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の他側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の他側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の他側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、第２補助被膜を形成することを特徴とする請求項３に記載の修理方法。
【請求項５】
前記金属板の幅と前記肉盛層の厚み幅とを合わせたの厚さが所定の厚さになるように寸法仕上げを行う仕上げ工程と、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の修理方法。
【請求項６】
前記被修理部品における極狭幅の前記金属板は、ガスタービンエンジンに用いられるシール部品のハニカムセルにおける極狭幅の金属板であることを特徴とする請求項３に記載の修理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電エネルギーにより極狭幅の金属板の端面に肉盛層又は被膜を形成する放電表面処理方法、及び被修理部品における極狭幅の金属板の摩耗した端面を修理する修理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電エネルギーにより金属部品の表面に肉盛層又は被膜を形成する表面処理方法について様々な技術が開発されており、近年、放電エネルギーを利用した放電表面処理方法の開発が盛んになってきている。【０００３】
特許文献１及び２に記載の放電表面処理方法では、金属の粉末等から成形した成形体を電極として用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、電極の先端面と金属部品の表面との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、その放電エネルギーにより、金属部品の表面に電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、肉盛層又は被膜を形成することができる。
【特許文献１】ＷＯ２００６／０９５７９９
【特許文献２】ＷＯ２００４／１１３５８７
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、ガスタービンエンジンにおけるシール部品のハニカムセルを構成する金属板の端面のように、極狭幅の端面に加工を施そうとする場合には、次のような課題がある。
【０００５】
即ち、電極の先端面と金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させると、金属板の先端面に溶融プールが形成されるが、金属板の先端面の幅が溶融プールの径よりも狭いと、金属板の先端面に肉盛層又は被膜を形成することができない。
【０００６】
また、仮に金属板の先端面の幅が溶融プールの径よりも広くても、金属板の端面に溶着しないで飛散する電極の材料等が多くなり、電極の歩留まりが悪くなる。
【０００７】
本発明は、前述の課題を解決することができる、放電表面処理方法、及びこの放電表面処理方法を用いた修理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の第１の特徴は、放電エネルギーにより極狭幅の金属板の端面の表面処理を行う放電表面処理方法であって、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末のうち少なくとも１つから成形した成形体を電極として用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の先端面と前記金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記電極を消耗させて、前記電極の先端面に前記金属板の端面の形状に即した窪みを形成する窪み形成工程と、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、補助被膜を形成する補助被膜形成工程と、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの奥面と前記金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の先端面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、肉盛層を形成する最終コーティング工程と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、被修理部品における極狭幅の金属板の摩耗した端面を修理する修理方法であって、金属の粉末、金属の化合物の粉末、セラミックスの粉末のうち少なくとも１つから成形した成形体を電極として用い、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の先端面と前記金属板の端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記電極を消耗させて、前記電極の先端面に前記金属板の端面の形状に即した窪みを形成する窪み形成工程と、所定の放電ギャップを保った状態の下で、前記電極を前記金属板の端面の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの内側面と前記金属板の端面の側面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の側面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、補助被膜を形成する補助被膜形成工程と、電気絶縁性のある液中又は気中において、前記電極の前記窪みの奥面と前記金属板の端面の先端面との間にパルス状の放電を発生させて、その放電エネルギーにより、前記金属板の端面の先端面に前記電極の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、肉盛層を形成する最終コーティング工程と、を備えたことを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る修理方法を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る修理方法を説明する図である。
【図３】図３は、被修理部材としてのシール部品の周辺を示す図である。
【図４】図４は、シール部品の斜視図である。
【図５】図５は、シール部品のハニカムセルの拡大図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る修理方法の実施に直接使用される放電加工機を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
被修理部品としてのシール部品、本発明の実施形態に係る修理方法の実施に使用する放電加工機、及び本発明の実施形態に係る修理方法について、図１から図６を参照して順次説明する。【００１２】
図３に示すように、被修理部品としてのシール部品１は、ジェットエンジン等のガスタービンエンジンに用いられるものであって、ガスタービンエンジンにおけるエンジンケース３に取付けられた円弧状のバックアッププレート５と、このバックアッププレート５に一体的に設けられかつタービン動翼７との接触を許容するハニカムセル９とを備えている。また、図４及び５に示すように、ハニカムセル９は、複数の極狭幅の金属板１１から構成されており、各金属板１１は、エンジンケース３の周方向Ｃへ平行な複数の並行部１１ａと、エンジンケース３の周方向Ｃに対して一方側（図５において右斜め上側）に傾斜した複数の第１傾斜部１１ｂと、エンジンケース３の周方向Ｃに対して他方側（図５において左斜め上側）に傾斜した複数の第２傾斜部１１ｃとをそれぞれ有している。なお、ハニカムセル９における複数の極狭幅の金属板１１のうち、図５においてハッチングを施した部分が摩耗しているとする。【００１３】
図６に示すように、本発明の実施形態に係る修理方法の実施に使用する放電加工機１３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向へ延びたベッド１５を備えており、このベッド１５には、Ｚ軸方向へ延びたコラム１７が設けられている。また、ベッド１５には、テーブル１９が設けられてあって、このテーブル１９は、Ｘ軸サーボモータ２１の駆動によってＸ軸方向へ移動可能であって、Ｙ軸サーボモータ２３の駆動によってＹ軸方向へ移動可能である。【００１４】
テーブル１９には、電気絶縁性のある液Ｌを貯留する加工槽２５が設けられており、この加工槽２５内には、支持プレート２７が設けられている。この支持プレート２７には、シール部品１をセット可能な治具２９が設けられており、この治具２９は、電源３１に支持プレート２７等を介して電気的に接続されている。【００１５】
コラム１７には、加工ヘッド３３が設けられており、この加工ヘッド３３は、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動によってＺ軸方向へ移動可能である。そして、加工ヘッド３３には、電極３７を保持するホルダ３９が設けられており、このホルダ３９は、電源３１に電気的に接続されている。ここで、電極３７は、Ｃｏ−Ｃｒ（コバルト・クロム）合金の粉末を圧縮によって成形した成形体（加熱処理した成形体を含む）を用いている。なお、電極３７は、圧縮によって成形する代わりに、泥漿、ＭＩＭ、溶射等によって成形してもよい。【００１６】
前述のシール部品１及び放電加工機１３の構成を前提として、本発明の実施形態に係る修理方法について説明する。【００１７】
本発明の実施形態に係る修理方法は、ハニカムセル９における極狭幅の金属板１１（主として金属板１１の第１傾斜部１１ｂと第２傾斜部１１ｃ）の摩耗した端面を修理する方法であって、窪み形成工程、補助被膜形成工程、最終コーティング工程、繰り返し工程、及び仕上げ工程とを備える。各工程の具体的な内容は、次の通りである。なお、本発明の実施形態にあっては、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の端面は、図１（ａ）において、先端面１１ｂｕ（１１ｃｕ）と先端側面１１ｂｌ（１１ｃｌ），１１ｂｒ（１１ｃｒ）とから成るものとする。また、図１１（ａ）において、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の先端面１１ｂｕ（１１ｃｕ）は摩耗しており、その幅は、０．０５ｍｍ以下であるとする。【００１８】
［窪み形成工程］
シール部品１を治具２９にセットした状態の下で、Ｘ軸サーボモータ２１及び／又はＹ軸サーボモータ２３の駆動によってテーブル１９をＸ軸方向及び／又はＹ軸方向へ移動させることにより、ハニカムセル９を所定位置に位置決めする。そして、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の先端面と金属板１１の第１傾斜部１１ｂの端面との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図１（ａ）に示すように、その放電エネルギーにより、電極３７を消耗させて、電極３７の先端面に金属板の第１傾斜部の端面側部分の形状に近似した窪み４１を形成することができる。【００１９】
［補助被膜形成工程］
窪み形成工程の終了後に、所定の放電ギャップを保った状態の下で、Ｘ軸サーボモータ２１及びＹ軸サーボモータ２３の駆動制御により電極３７を金属板の第１傾斜部１１ｂの一側面に対して直交しかつ接近する方向Ｇ１（図５参照）へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の窪み４１の内側面と金属板１１の第１傾斜部１１ｂの一側面における端面近傍（先端側面１１ｂｌ）との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図１（ｂ）に示すように、その放電エネルギーにより、金属板１１の第１傾斜部１１ｂの先端側面１１ｂｌに電極３７の材料又は該材料の反応物質を溶着させて、第１補助被膜４３を形成する。【００２０】
続いて、所定の放電ギャップを保った状態の下で、Ｘ軸サーボモータ２１及びＹ軸サーボモータ２３の駆動制御により電極３７を金属板１１の第１傾斜部１１ｂの他側面に対して直交しかつ接近する方向Ｇ１’（図５参照）へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の窪み４１の内側面と金属板１１の第１傾斜部１１ｂの他側面における端面近傍との間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図２（ａ）に示すように、その放電エネルギーにより、金属板１１の第１傾斜部１１ｂの他側面における端面近傍（先端側面１１ｂｒ）に電極３７の材料等を溶着させて、第２補助被膜４５を形成することができる。【００２１】
［最終コーティング工程］
補助被膜形成工程の終了後に、所定の放電ギャップを保った状態の下で、Ｚ軸サーボモータ３５の駆動制御により電極３７をＺ軸方向へ移動させつつ、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の窪み４１の奥面と金属板１１の第１傾斜部１１ｂの先端面１１ｂｕとの間にパルス状の放電を発生させる。これによって、図２（ｂ）に示すように、その放電エネルギーにより、金属板１１の第１傾斜部１１ｂの先端面１１ｂｕに電極３７等を溶着させて、肉盛層４７を形成する。【００２２】
なお、金属板１１の第１傾斜部１１ｂの先端面１１ｂｕに肉盛層４７を形成する際に、金属板１１の平行部１１ａの先端面にも電極３７等を溶着させて肉盛層（図示省略）を形成することになる。【００２３】
［繰り返し工程］
最終コーティング工程の終了後に、前述の窪み形成工程から最終コーティング工程と同様の工程を繰り返すことにより、金属板１１の第２傾斜部１１ｃの先端面１１ｃｕに肉盛層５５を形成する。【００２４】
即ち、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の先端面と金属板１１の第２傾斜部１１ｃの端面との間にパルス状の放電を発生させて、図１（ａ）に示すように、その放電エネルギーにより、電極３７の先端面に金属板１１の第２傾斜部１１ｃの端面側部分の形状に近似した窪み４９を形成する。次に、所定の放電ギャップを保った状態の下で、電極３７を金属板１１の第２傾斜部１１ｃの側面に対して直交する方向Ｇ２，Ｇ２’（図５参照）へ相対的に移動させつつ、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の窪み４９の内側面と金属板１１の第２傾斜部１１ｃの側面における端面近傍（先端側面１１ｃｌ及び１１ｃｒ）との間にパルス状の放電を発生させて、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、その放電エネルギーにより、金属板１１の第２傾斜部１１ｃの先端側面１１ｃｌ，１１ｃｒに電極３７の材料等を溶着させて、第２補助被膜５１，５３を形成する。そして、電極３７をＺ軸方向へ移動させつつ、電気絶縁性のある液Ｌ中において、電極３７の窪み４９の奥面と金属板１１の第２傾斜部１１ｃの先端面１１ｃｕとの間にパルス状の放電を発生させて、図２（ｂ）に示すように、その放電エネルギーにより、金属板１１の第２傾斜部１１ｃの先端面１１ｃｕに電極３７等を溶着させて、肉盛層５５を形成する。【００２５】
なお、金属板１１の第２傾斜部１１ｃの先端面１１ｃｕに肉盛層５５を形成する際に、金属板１１の平行部１１ａの先端面にも電極３７等を溶着させて肉盛層を形成することになる。【００２６】
［仕上げ工程］
繰り返し工程の終了後に、シール部品１を治具２９から取外して、研削盤（図示省略）の所定位置にセットする。そして、研削盤を適宜に操作することにより、金属板１１の幅と肉盛層４７（５５）の厚みを合わせた長さが所定の長さになるように寸法仕上げを行う。【００２７】
以上により、極狭幅の金属板１１の摩耗した端面の修理を終了する。【００２８】
次に、本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。【００２９】
所定の放電ギャップを保った状態の下で、電極３７を金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の側面に対して直交する方向へ相対的に移動させつつ、放電エネルギーにより金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の両側面における端面近傍（先端側面１１ｂｌ（１１ｃｌ），１１ｂｒ（１１ｃｒ））に電極３７の材料等を溶着させて、補助被膜４３，４５（５１，５３）を形成するために、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の先端側面のコーティング幅（コーティングするための幅）を補助被膜４３，４５（５１，５３）の厚み分だけ拡げることができる。なお、本発明の実施形態にあっては、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の先端側面のコーティング幅は、０．１０ｍｍ以上である。【００３０】
従って、本発明の実施形態によれば、仮に金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の先端側面の幅が放電によって生じる溶融プールの径よりも狭くても、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の先端面１１ｂｕ（１１ｃｕ）に肉盛層４７（５５）を確実に形成することができると共に、金属板１１の傾斜部１１ｂ（１１ｃ）の端面に溶着しないで飛散する電極３７の材料を少なくして、電極３７の歩留まりを向上させることができる。【００３１】
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限るものではなく、例えば、次のように種々の変更が可能である。【００３２】
即ち、金属板の先端の側面の片面だけに補助被膜を付けてもよい。また、電気絶縁性のある液Ｌ中の代わりに、電気絶縁性のある気中において、パルス状の放電を発生させても構わない。また、前述の窪み形成工程、補助薄膜形成工程、及び最終コーティング工程を、放電エネルギーにより極狭幅の金属板の端面に肉盛層又は被膜を形成する放電表面処理方法に用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、金属板の先端面のコーティング幅を補助被膜の厚み幅分だけ拡げることができるため、仮に金属板の先端面の幅が溶融プールの径よりも狭くても、金属板の先端面に肉盛層又は被膜を確実に形成することができると共に、金属板の端面に溶着しないで飛散する電極の材料を少なくして、電極の歩留まりを向上させることができる。
【図１】
2008120648.tif 000003
【図２】
2008120648.tif 000004
【図３】
2008120648.tif 000005
【図４】
2008120648.tif 000006
【図５】
2008120648.tif 000007
【図６】
2008120648.tif 000008
【国際調査報告】
2008120648.tif 000009
2008120648.tif 000010