(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）得ようとする羽根の定義を基にして、羽根を構成する部品の平面形状を、ＣＡＤＣＡＭ（コンピュータ支援設計および製造）手段と数値シミュレーションとを用いて検討するステップと、
ｂ）一次部品を型入れ鍛造によりプレスで鍛造するステップと、
ｃ）一次部品を機械加工するステップと、
ｄ）あらかじめ定義したパターンに従って拡散バリヤを付着させるステップと、
ｅ）一次部品を組み立て、次に、拡散防止剤に含まれる結合剤の劣化および完全な除去を行う拡散防止剤の予備焼成処理を行い、
ｅ１）次に、サブステップとして引き続いて、前記結合剤の劣化後、部品を移動することなく、羽根のアセンブリ（１４）の内部を１Ｐａ〜１０−４Ｐａの真空にし、同時に、部品の永久塑性変形を得るために速度Ｖで所定の温度Ｔまで徐々に加熱し、前記羽根のアセンブリ（１４）の内部の真空を維持しながら、１０５Ｐａ〜５×１０５Ｐａの静定圧力を前記羽根のアセンブリの外部に加え、拡散防止剤の圧縮および拡散バリヤが塗布されていない領域の予備溶接を行うためにこれらの温度および圧力条件を一時間維持し、
次に熱間静定圧拡散溶接を行うステップと、
ｆ）ファイバの長さを調整するため、溶接アセンブリを熱間成形するステップと、
ｇ）供給管を熱間成形し、次に拡散防止剤が塗布された領域を剥離するステップと、
ｈ）ガス圧により膨張および超塑性成形を行うステップと、
ｉ）最終機械加工を行うステップと
を含むタービンエンジンの中空羽根、特に翼弦の長いファンロータの羽根の製造方法。
【請求項２】
前記サブステップ（ｅ１）の際、羽根のアセンブリ（１４）の内部の真空化時、羽根のアセンブリ（１４）が設置される炉内の同時真空化が行われる請求項１に記載のタービンエンジンの中空羽根の製造方法。
【請求項３】
前記羽根のアセンブリ（１４）がＴＶ６ＶまたはＴＡＤ４Ｅ型のチタン合金であり、サブステップ（ｅ１）において、毎分５℃〜３５℃の速度で９００℃〜９４０℃の温度まで温度が徐々に上昇される請求項１または２に記載のタービンエンジンの中空羽根の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散溶接により組み立てられ、ガス圧および超塑性成形により形成されるタービンエンジンの中空羽根の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
とくに複流ターボジェットエンジンのファンロータの羽根の場合に、タービンエンジンに翼弦の長い羽根を使用することによって長所を生じる。これらの羽根は、過酷な使用条件を満たすとともに、とくに対振動特性および異物の衝撃に対する強度をともなう十分な機械特性を有するものでなければならない。また、羽根の終端で十分な速度を実現するという目的から、質量の低減が求められるようになった。この目的はとくに中空羽根を使用することにより達成される。
【０００３】
ＥＰ−Ａ−０７００７３８は、タービンエンジンの中空羽根、とくに翼弦の長いファンロータの羽根の製造方法について記述している。前記製造方法は、一般に以下の作業ステップを含む。
【０００４】
ａ）ＣＡＤＣＡＭ（コンピュータ支援設計および製造）、ならびに数値シミュレーションにより羽根を構成する部品を定義するステップと、
ｂ）羽根を構成する一次部品を型入れ鍛造によりプレスで鍛造するステップと、
ｃ）一次部品を機械加工するステップと、
ｄ）あらかじめ定義したパターンに従って拡散バリヤを付着させるステップと、
ｅ）一次部品を組み立て、次に熱間静定圧拡散溶接を行うステップと、
ｆ）ガス圧により膨張および超塑性成形を行うステップと、
ｇ）最終機械加工を行うステップ。
【０００５】
フランス国特許出願  ＦＲ９６０７３２９では、中立ファイバの両側に分布するファイバを引き伸ばす前作業により、前記中立ファイバに沿った座屈型の波形を引き起こす危険性なく、前述の製造方法の途中に、ねじりによる成形という優れた作業を行うことができる。
【０００６】
フランス国特許  ＦＲ２７３９０４５およびフランス国特許出願  ＦＲ９６１０１９４では、拡散防止剤の圧縮状態を考慮し、ステップ（ｆ）の膨張の前に、ステップ（ｆ）を実施するのに必要な一次部品の剥離を実施するようになっている。前記剥離の効果は、部品が空洞間連絡路を有する領域において供給管を熱間成形することによって得られる。その結果、ステップ（ｆ）の膨張サイクル開始直後から変形速度を制御しながら、空洞は一様にかつ同時に供給され、したがって、補強材の均一性および形状が保証される。したがって、一般に以下の作業ステップを含む方法となる。
【０００７】
ａ）ＣＡＤＣＡＭならびに数値シミュレーションにより羽根を構成する部品を定義するステップと、
ｂ）羽根を構成する一次部品をプレスで鍛造するステップと、
ｃ）一次部品を機械加工するステップと、
ｄ）あらかじめ定義したパターンにしたがい拡散バリヤを付着させるステップと、
ｅ）一次部品を組み立て、次に熱間静定圧拡散溶接を行うステップと、
ｆ）ファイバの寸法により、溶接アセンブリを熱間成形するステップと、
ｇ）供給管を熱間成形し、次に拡散防止剤で被覆された領域を剥離するステップと、
ｈ）ガス圧により膨張および超塑性成形を行うステップと、
ｉ）最終機械加工を行うステップ。
【０００８】
上記ステップ（ｄ）で、とくにシルクスクリーン印刷方法により拡散防止剤の付着を行うことも知られている。実施例はフランス特許出願  ＦＲ９５１１３００号に詳細に記述されている。図１に示すように、タービンエンジンのファンの中空羽根は、図示例中のこの製造ステップにおいては、上面の表皮１１、中央板１２、および下面の表皮１３を構成する三つの一次部品を含み、少なくとも二つの面に、あらかじめ決められたパターンにしたがい拡散防止剤が塗布される。一次部品１１、１２、および１３は、図２に示すように、とくに、二つの中心合せピン１５および１６を使用することにより組み立てられてアセンブリ１４が形成され、次に、部品の表面を汚さないように中性雰囲気の状態で周囲が溶接される。この周囲の溶接によりアセンブリが完全に閉じられる前に、拡散防止剤が塗布された内部と連絡するように、１７および１８などの単数または複数の管が挿入される。するとアセンブリは、溶接温度がＴＶ６ＶまたはＴＡＤ４Ｅ型のチタン合金製の羽根の場合８８０℃より高い、拡散による溶接が行える状態になる。
【０００９】
拡散溶接の前に、前記に記載のフランス特許出願  ＦＲ９５１１３００号で推奨されているように、拡散防止剤の予備焼成処理が必要となることも多い。実際、表面を密接させ、拡散溶接のため温度を５００℃より高く上昇させる際に接触表面を汚さないようにするために、塗布表面上の付着層の機械的強度を伝達し確保するのに必要な拡散防止剤に含まれる有機結合剤を除去しなければならない。結合剤は２００℃から４００℃の間の熱劣化により全て除去され、発生するガスは、たとえばアルゴンなどの中性ガスの循環またはポンプによる吸引により除去される。このステップでは、結合剤による機械的結合がことごとく弱くなるため、拡散防止剤の粒子は移動度が非常に高くなり、そのため、被覆されていない領域への粒子の移動を防止するために部品の取り扱いがきわめて慎重になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶接されるようになっている領域内に粒子が移動するおそれがなく、拡散防止剤に含まれる結合剤が劣化し完全に除去された後、１４のような周囲を溶接されたアセンブリを取り扱うことができる方法により、先行技術による既知の方法の前記に記載の欠点を解消することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によるタービンエンジンの中空羽根の製造方法は補足的なサブステップ（ｅ１）を含み、該補足的なサブステップは、拡散防止剤に含まれる結合剤の劣化および完全な除去を行う拡散防止剤の予備焼成処理の後であって、ステップ（ｅ）の静定圧拡散溶接の作業の前に、羽根のアセンブリの内部を真空にし、同時に、部品の永久塑性変形を得るために速度Ｖで所与の温度Ｔまで徐々に加熱することから成り、前記予備焼成処理の後に部品を移動することなく行う補足的なサブステップであって、この温度Ｔにおいて、前記羽根のアセンブリの内部を真空に維持しながら、静定圧力を前記羽根のアセンブリの外部に加え、拡散防止剤の圧縮および拡散防止剤が塗布されていない領域の予備溶接を行うためにこれらの条件を維持するサブステップである。
【００１２】
羽根のアセンブリの内部が１Ｐａ〜１０-4Ｐａの真空に維持され、１０5Ｐａ〜５×１０5Ｐａの静定圧力が前記羽根のアセンブリの外部に加えられ、これらの条件が一時間維持されるのが有利である。
【００１３】
羽根のアセンブリの内部の真空化時、羽根のアセンブリが設置される炉内の同時真空化を行うことができることが有利である。
【００１４】
本発明の他の特徴および長所は、添付の図面を参照して行う本発明の実施形態についての以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に示す翼弦の長いファンロータの羽根の製造方法の中間ステップの例では、上面一次部品１１、中央板１２、下面一次部品１３が使用される。このステップにおいては自明のように、とくに既知のようにシルクスクリーン印刷方法により、少なくとも上記一次部品の二つの面に、あらかじめ決められたパターンにしたがい拡散防止剤が塗布される。
【００１６】
次にアセンブリ１４は、図２に示すように、とくに、二つの中心合せピン１５および１６を使用することにより重ねられ、次に、中性雰囲気条件で周囲が溶接される。この周囲の溶接によってアセンブリが完全に閉じる前に、拡散防止剤が塗布された内部と連絡するように、１７および１８などの単数または複数の管が挿入される。するとアセンブリ１４は、溶接温度がＴＶ６Ｖ型のチタン合金製の羽根の場合、８８０℃より高い、拡散による溶接が行える状態になる。
【００１７】
本発明によればとくに、拡散防止剤の予備焼成処理後、溶接作業を行う前に、補足的なサブステップｅ１が設けられる。
【００１８】
まず、自明のように、以後の高温作業時における接触表面の汚染を一切防止するために、拡散防止剤に含まれる有機結合剤が除去されなければならない。この目的のため、羽根のアセンブリ１４の内部において、アルゴンなどの中性ガスを毎分１リットル〜５リットルの流量で循環させながら、２００℃から４００℃の間の温度で数時間、熱劣化を行うことにより、拡散防止剤の揮発要素の劣化および除去を行う。劣化が完了し、拡散防止剤の結合剤によって発生するガスが完全に全量排気されたら、アルゴンの循環が停止される。したがって補足的なサブステップ（ｅ１）は、羽根アセンブリを移動することなく、炉内での前の処理に引き続いて、羽根のアセンブリ１４の内部の真空化を行うことから成る。次に温度を徐々に上昇させる。ＴＶ６Ｖ型のチタン合金製部品の例では、到達温度は９２５℃であり、上昇速度は部品の厚みに応じて異なるが毎分５〜３５℃である。ＴＶ６ＶまたはＴＡＤ４Ｅ型のチタン合金の場合、到達温度は、部品の形状の定義によって異なるが、９００℃から９４０℃の間に位置する。求める温度に到達すると、１Ｐａ〜１０-4Ｐａの真空状態が羽根のアセンブリ１４の内部で維持され、１０5Ｐａ〜５×１０5Ｐａの静定圧力が羽根のアセンブリ１４を取り囲む外部室内に加えられる。これらの温度および圧力条件は一時間維持される。その結果、サブステップ（ｅ１）の終了後、羽根のアセンブリ１４の本来の意味での静定圧拡散溶接作業を行う前に、中央板１２上の表皮１１および１３が固定され、これにより拡散防止剤の粒子の圧縮ならびに拡散防止剤が塗布されていない部品の領域の予備溶接または予備接合が生じる。
【００１９】
羽根のアセンブリ１４の内部の真空化時、羽根のアセンブリ１４が設置される炉内の同時真空化を行うことができることが有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法における中空羽根の一次部品の斜視図である。
【図２】拡散溶接ステップの前の図１の中空羽根の斜視図である。
【符号の説明】
１１  上面の表皮
１２  中央板
１３  下面の表皮
１４  羽根のアセンブリ
１５、１６  中心合せピン
１７、１８  管
【図１】
0003714778.tif 000002
【図２】
0003714778.tif 000003